高新斐+吳濤

摘 要：隨著煤炭生產(chǎn)自動(dòng)化水平的不斷提高，機(jī)械化程度的不斷增加，大運(yùn)量、長距離的帶式輸送機(jī)使用的范圍越來越廣，特別在煤礦企業(yè)應(yīng)用更加頻繁。當(dāng)前由于煤礦企業(yè)生產(chǎn)集中，負(fù)荷較大這就造成帶式輸送機(jī)負(fù)載極不均勻，并且啟動(dòng)問題明顯突出。而在帶式輸送機(jī)上應(yīng)用軟啟動(dòng)器就有著非常重要的意義。本文首先闡述軟啟動(dòng)器在煤礦帶式輸送機(jī)上應(yīng)用的工作原理，重點(diǎn)論述軟啟動(dòng)器控制和煤礦帶式輸送機(jī)上軟啟動(dòng)器的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：煤礦設(shè)備；電動(dòng)機(jī)；軟啟動(dòng)器

前言：近幾年來，煤炭市場變得愈發(fā)的不景氣，煤炭企業(yè)正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。在這種環(huán)境下，節(jié)能高效對煤礦企業(yè)的生存發(fā)展顯得尤為重要，帶式輸送機(jī)承擔(dān)著煤礦地面和井下運(yùn)輸煤炭的重要任務(wù)，是煤礦生產(chǎn)能夠穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證，在煤炭實(shí)際運(yùn)輸過程中，因?yàn)椴擅好娴刭|(zhì)的變化和輸送過程中的一些故障等因素，經(jīng)常出現(xiàn)來煤量很少，甚至皮帶空載的情況，而輸送機(jī)仍舊按照最大載運(yùn)量恒速運(yùn)行，導(dǎo)致了電能的大量浪費(fèi)，給企業(yè)帶來不必要的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。本文針對帶式輸送機(jī)中的軟啟動(dòng)器進(jìn)行研究，相對于其他輸送機(jī)，明顯具有效率高，承運(yùn)力大，穩(wěn)定性強(qiáng)，適應(yīng)外部環(huán)境能力強(qiáng)等優(yōu)勢。

1 軟啟動(dòng)器的工作原理

軟啟動(dòng)器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào)壓器，用這種電路如三相全控橋式整流電路，使用軟啟動(dòng)器啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動(dòng)機(jī)逐漸加速，直到晶閘管全導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上，實(shí)現(xiàn)平滑啟動(dòng)，降低啟動(dòng)電流，避免啟動(dòng)過流跳閘。將其接入電源和電動(dòng)機(jī)定子之間。（1）軟起動(dòng)器的電磁起動(dòng)部分是由隔離換相開關(guān)、 接觸器組成；當(dāng)軟起動(dòng)有故障時(shí)，將芯架上的旋鈕置于直接起動(dòng)位置，它就具有完備的電磁起動(dòng)器功能。（2）通過交流軟起部分實(shí)現(xiàn)起動(dòng)，分?jǐn)喙δ苡呻姶艈?dòng)器來實(shí)現(xiàn)，這是正常軟起動(dòng)器的工作模式。（3）將饋電開關(guān)與電機(jī)中間部分，連接到軟起動(dòng)器上，就可以實(shí)現(xiàn)安裝，方便快捷。電動(dòng)機(jī)—軟起動(dòng)器—饋電開關(guān)。

2 軟起動(dòng)器的控制方式

很多煤礦企業(yè)都采用帶式輸送機(jī)作為井下運(yùn)輸?shù)闹饕O(shè)備，其中軟啟動(dòng)器在輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中作用不可忽視，主要表現(xiàn)在體積小，便于操縱，準(zhǔn)確度高，必將成為未來的主要發(fā)展趨勢，應(yīng)用會(huì)非常廣泛。這種啟動(dòng)器分為變頻調(diào)速及晶閘管調(diào)壓調(diào)速兩種模式，目前性價(jià)比較高的是晶閘管降壓軟啟動(dòng)，也是軟啟動(dòng)的主要方式。煤礦企業(yè)離不開電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)是最重要的動(dòng)力裝置之一。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，構(gòu)造簡單、制造快捷等很多優(yōu)點(diǎn)，被很多企業(yè)運(yùn)用在井下帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)，或者各種煤礦其他機(jī)械驅(qū)動(dòng)方面。但是有許多問題在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中，一方面，起動(dòng)電流高，大于普通的六七倍，對正常運(yùn)行將的電網(wǎng)造成嚴(yán)重影響，減少電能質(zhì)量，造成電網(wǎng)電壓降太多，干擾其他設(shè)備運(yùn)行，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)本身不能正常啟動(dòng)，嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致電機(jī)燒毀。另一方面，機(jī)械應(yīng)力沖擊，也是一個(gè)不良影響，是由于啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)矩沖擊所造成的，這損耗拖動(dòng)設(shè)備和電機(jī)自身的壽命。

（1）對于軟啟動(dòng)而言，開環(huán)控制方式，是其最早的起動(dòng)方式，主要是通過電壓斜坡式起動(dòng)控制。（2）電壓突跳式起動(dòng)控制方式有些負(fù)載，靜阻力矩在靜止?fàn)顟B(tài)下較大，電機(jī)剛啟動(dòng)時(shí)需要很大的轉(zhuǎn)矩，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來后，阻力矩反而減小。對此，起動(dòng)時(shí)加一短時(shí)的高電壓Ub（其值和時(shí)間可以設(shè)置）以克服阻力矩。（3）當(dāng)系統(tǒng)有波動(dòng)時(shí)，無法自動(dòng)調(diào)節(jié)的斜坡上升率，是因?yàn)殚_環(huán)控制的電流限幅起動(dòng)控制方式所限制，電流總是要超出預(yù)估值。這樣，就提高了電流限幅控制的方式。閉環(huán)控制方式可以控制電流限幅啟動(dòng)，通過起動(dòng)過程，憑借不斷進(jìn)行采樣的信號來調(diào)節(jié)電機(jī)中的電流。這種控制方式特別適合恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，限幅值2.5IN～5IN。電機(jī)可以最小的起動(dòng)電流開啟，甚至在電網(wǎng)容量受限時(shí)。

3 軟啟動(dòng)器在帶式輸送機(jī)上的應(yīng)用

（1）對于帶式輸送機(jī)而言，大重量負(fù)載，重載起動(dòng)和壓煤現(xiàn)象不可避免，而軟啟動(dòng)器就是為解決帶式輸送機(jī)的大重量負(fù)載來設(shè)計(jì)的，特別適用于高起動(dòng)頻率、點(diǎn)動(dòng)模式或重載起動(dòng)的驅(qū)動(dòng)場合。通過軟啟動(dòng)器的控制，有效地抑制皮帶的動(dòng)態(tài)張力，延長了皮帶的使用壽命。（2）目前，很多企業(yè)都提升了機(jī)械化水平，這就要求配套電機(jī)功率和新式的帶式輸送機(jī)必須匹配。一方面體現(xiàn)在對輸送皮帶的保護(hù)、延續(xù)使用壽命，另一方面，電機(jī)功率必須增大。要想降低啟動(dòng)電流，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的起動(dòng)電機(jī)，類似恒流起動(dòng)的狀態(tài)，就必須使用軟啟動(dòng)器。軟啟動(dòng)器帶來的效果，可以使效起動(dòng)轉(zhuǎn)距增到三四倍，無論是從安全性還是運(yùn)輸能力方面，都有顯著提高。最重要的是，減少了沖擊，延長使用皮帶機(jī)壽命，使受力狀況得到緩解，進(jìn)而減少了事故發(fā)生概率。與此同時(shí)，還能全過程保護(hù)電機(jī)。（3）采用軟啟動(dòng)一拖二的方式組成的皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，能使電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流由原來額定電流的6～7倍下降至3～4倍，壓降明顯改善。為了避免電網(wǎng)和機(jī)械沖擊，尤其是停車或起動(dòng)時(shí)，必須減弱冗余轉(zhuǎn)矩。要想保證生產(chǎn)的連續(xù)性，確保系統(tǒng)故障是也能正常啟動(dòng)電機(jī)，就要通過軟啟動(dòng)器的人際界面。這種人機(jī)交互界面易于操作，有助于保護(hù)電機(jī)的各種功能。對于用戶進(jìn)行故障判斷和設(shè)定參數(shù)都有重要意義。（4）可以根據(jù)輸送機(jī)的長度、張力、彈性延伸和彈性收縮，調(diào)整起動(dòng)曲線的數(shù)值及起動(dòng)時(shí)間來保證輸送帶的起動(dòng)加速度在規(guī)定的范圍內(nèi)平穩(wěn)起動(dòng)。

4 結(jié)語

總之，為了解決電機(jī)啟動(dòng)時(shí)存在的上述問題，在傳統(tǒng)電機(jī)軟起動(dòng)概念的基礎(chǔ)上提出了電機(jī)智能軟啟動(dòng)的概念，有很多資料上，從不同的角度來闡釋礦用電機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)，以及軟啟動(dòng)方式，有很多系統(tǒng)深入研究。在實(shí)踐的角度，也對軟啟動(dòng)技術(shù)進(jìn)行了全方位多角度的研究，許多文獻(xiàn)從不同方面對礦用電機(jī)的軟啟動(dòng)方式和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了較為深入和系統(tǒng)的研究。值得一提的是，KDK4型礦用隔爆型電機(jī)軟啟動(dòng)器在煤礦電機(jī)設(shè)備中表現(xiàn)出色，可以代替其他電機(jī)啟動(dòng)設(shè)備或液力耦合器。防止干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性優(yōu)秀，運(yùn)行可靠。從啟動(dòng)到結(jié)束，秩序利用內(nèi)部內(nèi)部晶閘管的導(dǎo)通角，將電機(jī)輸入電壓從零以預(yù)設(shè)函數(shù)關(guān)系逐漸上升。這種智能軟啟動(dòng)方式，能夠讓交流電機(jī)實(shí)現(xiàn)全電壓啟動(dòng)，這無疑帶動(dòng)了煤礦帶式輸送機(jī)的發(fā)展。目前，我國帶式輸送機(jī)的發(fā)展方向，逐步靠近強(qiáng)度高、速度高、傾角大、多點(diǎn)多驅(qū)動(dòng)、運(yùn)量大、長距離的特點(diǎn)。目的都是為了降低運(yùn)行成本，提高可靠性和安全性，讓煤礦井下高效高產(chǎn)成為可能。

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