常戰(zhàn)勝，張立廣

（赤峰柴胡欄子黃金礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024039）

伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,科學(xué)技術(shù)也隨之而發(fā)展，在礦山企業(yè)中也一樣，其科技含量隨之增大，與此同時，因為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，國家對能源開發(fā)有著更高的要求,煤礦等自然能源的不斷開發(fā),使井下對主排水泵的控制系統(tǒng)要求不斷提升.傳統(tǒng)的主排水泵控制啟動是依賴高壓液阻柜進(jìn)行控制，因為其運行原理的問題，在使用中會出現(xiàn)各種各樣的問題，如何解決這些問題，減少礦井主排水泵控制中短一些問題是我們必須要思考的。

1 電機(jī)啟動現(xiàn)狀

目前在礦井中的排水泵電控系統(tǒng)原有應(yīng)用的是高壓液阻柜進(jìn)控制起動運行。液阻起動柜，其工作原理是在電機(jī)的定子或是轉(zhuǎn)子中串入一特制的液體電阻，通過改變液體電阻中的兩個極板間距來改變阻值，從而達(dá)到降壓起動的目的，隨著阻極板間的距離平滑縮短，電機(jī)平滑起動，起動結(jié)束后液體電阻自動切除，旁路接觸器吸合，起動過程結(jié)束。但是其隨著在使用中會存在：維護(hù)量大（需定期補(bǔ)液，且水質(zhì)要求高）、電極損耗大（因腐蝕問題會要求定期更換，且更換工作量大）、事故率大（因水汽蒸發(fā)會倒是啟動柜內(nèi)電控元件受損，從而導(dǎo)致各種事故）。針對這些問題我們進(jìn)行了認(rèn)真調(diào)研和探討，一致認(rèn)為只有采用高壓固態(tài)軟起動柜進(jìn)行水泵啟動運行才能解決問題，故在本次研究中我們選用高壓固態(tài)軟啟動柜進(jìn)行水泵起動，以期能有效解決現(xiàn)有三號井的升級改造問題[1]。

2 軟啟動系統(tǒng)簡介

2.1 結(jié)構(gòu)及原理

所謂軟啟動指的是在啟動過程中電壓由零慢慢提升到額定電壓，這樣一來電機(jī)在啟動過程中的啟動電流將由傳統(tǒng)過載不可控變成為可控，這時候使用者能根據(jù)具體需求進(jìn)行電流大小調(diào)節(jié)，在整個過程中電機(jī)平滑啟動運行，能有效避免沖擊轉(zhuǎn)矩。目前我國的軟啟動系統(tǒng)、軟啟動器很多，本文我們采用的是高壓固態(tài)軟啟動器，這是現(xiàn)在應(yīng)用最為廣泛的一款籠型電機(jī)配套軟啟動器，其是以以一體式高壓模塊式固態(tài)軟起動器為核心部件，采用標(biāo)準(zhǔn)KYN28A柜體，可以配備高壓斷路器、高壓互感器、接地開關(guān)，以使高壓運行柜和起動柜合二為一，具有結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸更小，維護(hù)更方便等優(yōu)點。不僅如此，其裝置可以根據(jù)不同的現(xiàn)場實際情況設(shè)置啟動參數(shù)、停機(jī)的相關(guān)參數(shù)和各種保護(hù)功能的設(shè)定值。且高壓固態(tài)軟啟動系統(tǒng)的啟動方式是以晶閘管為核心，在性能、安全以及后期維護(hù)上和傳統(tǒng)的軟起動有著無法比擬的優(yōu)越性。 其工作原理是：通過控制晶閘管的觸發(fā)角來控制輸出電壓的大小，滿足電機(jī)起動過程中不同的電流及電壓要求。在電機(jī)起動過程中，按照預(yù)先設(shè)定的起動曲線，增加電機(jī)的端電壓，使電機(jī)平滑加速，從而減少了電機(jī)起動時對電網(wǎng)、電機(jī)本身及電機(jī)負(fù)載的電氣及機(jī)械沖擊。當(dāng)電機(jī)達(dá)到正常轉(zhuǎn)速后，旁路短接接通，電機(jī)起動完畢。此后，軟起動裝置繼續(xù)對電機(jī)提供基本運行保護(hù)[2]。

2.2 軟啟動系統(tǒng)優(yōu)勢

本次研究我們采用高壓固態(tài)軟啟動器進(jìn)行柴胡欄子金礦三號井主排水泵的升級改造，其有幾方面的優(yōu)勢:首先，高壓固態(tài)軟起動柜具有體積小，不占空間，便于并柜，美觀大方等外觀優(yōu)勢；其次，通過軟啟動系統(tǒng)高壓固態(tài)軟起動可以頻繁起動，無需冷卻和額外加溫、除濕等；再次，其還有這免維護(hù)，模塊化設(shè)計檢修方便；不僅如此其還具有保護(hù)功能完善能時刻保護(hù)、安裝方便簡單、菜單豐富，顯示直觀點。

不僅如此，固態(tài)軟啟動柜還具有以下功能：

（1）保護(hù)功能：①過流、欠流保護(hù)；②缺相保護(hù)；③過壓、欠壓保護(hù)；④可控硅短路保護(hù)；⑤零序保護(hù)；⑥電機(jī)起動超時保護(hù)；⑦起動過頻保護(hù)；⑧相序保護(hù)；⑨三相電流不平衡保護(hù)；⑩電機(jī)過載保護(hù)；可控硅溫度保護(hù)；旁路接觸器故障保護(hù)；外部故障輸入；門禁連鎖保護(hù)。

（2）控制功能：①要求采用現(xiàn)代先進(jìn)的數(shù)字信號處理和系統(tǒng)集成技術(shù)，性能卓越、可靠性及穩(wěn)定性高。②要求分別有正常運行及故障狀態(tài)輸出信號。③具備通訊功能：選用RS485接口,通過此項功能可以直接與上位PC機(jī)通訊來實現(xiàn)遙控及遙信等功能.實現(xiàn)集成控制。④能夠具有實現(xiàn)一拖二或以上的控制方式。

（3）固態(tài)軟啟技術(shù)要求：①以高壓晶閘管為主回路控制部件，并設(shè)有均壓、均流回路。具備技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝維護(hù)方便等特征。②采用先進(jìn)的光纖傳輸技術(shù)，實現(xiàn)高壓晶閘管的觸發(fā)檢測及低壓控制回路之間的隔離。③采用單片機(jī)對數(shù)據(jù)及通信進(jìn)行管理，使設(shè)備控制實時高效，顯示直觀，可靠性高，穩(wěn)定性好。采用信號多級處理、隔離技術(shù)，使系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力。④晶閘管、光纖觸發(fā)、光纖反饋、電壓電流轉(zhuǎn)矩全數(shù)字控制。⑤技術(shù)性能參數(shù)初始電壓：30%～80%可調(diào)；限流倍數(shù)：150%～500%可調(diào)；起動、停止時間：1～60秒連續(xù)可調(diào)；輸入方式：菜單化，中文LCD液晶顯示，按鍵式設(shè)置參數(shù)；可讀取輸出電流、啟動次數(shù)、運行時間及故障信息等參數(shù)；內(nèi)控、外控、通訊控制；軟起、直起、軟停、自由停止；正比于電機(jī)電流的模擬輸出；噪音：＜80db。

（4）固態(tài)軟起動裝置自帶完善的旁路功能，起動完成后自動切換到旁路運行[3,4]。

圖1 水泵房

3 軟啟動技術(shù)的應(yīng)用

用軟啟動器組成的軟啟動控制系統(tǒng)一般會采取兩種形式：一是在線控制軟啟動系統(tǒng)和旁路切換系統(tǒng)，在這種情況下一般采取“一拖一”的方式，即一臺電機(jī)配備一臺負(fù)載電動機(jī)，負(fù)載電動機(jī)的起動由相應(yīng)的軟啟動機(jī)器來完成。二是選用長期工作制的軟啟動器，以此實現(xiàn)對電機(jī)的起動、運行、停止全過程控制，且因其設(shè)置了主接線和控制系統(tǒng)的原因，控制起來非常簡單。而高壓固態(tài)軟啟動系統(tǒng)的啟動方式是以晶閘管為核心，在性能、安全以及后期維護(hù)上更具優(yōu)勢。為了更好的檢驗軟啟動系統(tǒng)的優(yōu)越性，在研究過程中我們通過對赤峰柴胡欄子金礦三號井主排水泵軟起動控制的升級改造，整個改造工作從2020年5月份實施完成，在三號井采用了3臺主排水泵，電機(jī)型號均為YKK4503-2型，功率280KW，電壓10KV，電流20.5A，轉(zhuǎn)速2973r/min，在使用后我們發(fā)現(xiàn)其改造后的使用效果完全能達(dá)到預(yù)期功能和效果。安裝后我們發(fā)現(xiàn)其有著明顯的優(yōu)點：首先其大大降低了后期的維修量，基本做到了免維、免修，日常保養(yǎng)耗材大大降低，大大降低了礦上的維修成本降低；其次高壓固態(tài)軟啟動系統(tǒng)有著有良好的人機(jī)交互功能，使其顯示直觀，能更好的實現(xiàn)保護(hù)；再次，因其靈活性，使其應(yīng)用高壓電機(jī)的保護(hù)參數(shù)齊全，安全可靠性高，有效的保證電機(jī)的正常使用和電機(jī)使用壽命；不僅如此，因其具有自動控制功能，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，組網(wǎng)控制，最終能有效實現(xiàn)無人值守，達(dá)到自動化減人目的。

4 結(jié)語

社會的進(jìn)步帶來了科技的進(jìn)步，我國對電機(jī)的控制極力和技術(shù)指標(biāo)也越來越高，傳統(tǒng)的降壓起動設(shè)備已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)的需要，在這種背景下，我們展開此方面的研究是非常有必要的，采用高壓固態(tài)軟起動的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的高壓液阻柜起動，這從根本上改變了傳統(tǒng)降壓起動器在起動時產(chǎn)生的電壓、電流突變帶來的不良后果，是傳統(tǒng)的降壓起動方式的理想替代產(chǎn)品。這不僅有效達(dá)成目前國家提倡的各種新技術(shù)要求，同時在內(nèi)蒙古自治區(qū)可達(dá)到先進(jìn)水平，對山東黃金集團(tuán)在內(nèi)蒙地區(qū)的其他類似礦山及未來收購開采其它礦山有很好的推廣應(yīng)用前景。