軟啟動(dòng)器在煤礦帶式輸送機(jī)上的應(yīng)用

孔向軍　胡振國

摘 要:隨著我國煤炭生產(chǎn)的自動(dòng)化、機(jī)械化程度的不斷提高,長距離、大運(yùn)量的帶式輸送機(jī)的使用日益增多,特別在煤礦等工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。目前我國的帶式輸送機(jī)在向大功率、大運(yùn)量、大傾角、高帶速、長距離的方向發(fā)展。由于生產(chǎn)集中而造成帶式輸送機(jī)負(fù)載極不均勻,其啟動(dòng)問題日益突出。因此說研究軟啟動(dòng)器在帶式輸送機(jī)上的應(yīng)用有著重要的意義,因?yàn)檐泦?dòng)器不僅能保證帶式輸送機(jī)的平穩(wěn)地起動(dòng)、制動(dòng),而且還可降低帶式輸送機(jī)的成本,保證煤礦生產(chǎn)安全。

關(guān)鍵詞:軟啟動(dòng)器煤礦帶式輸送機(jī)應(yīng)用

中圖分類號:TD528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號1674-098X(2012)07(c)-0074-01

帶式輸送機(jī)由于運(yùn)輸能力大、運(yùn)行可靠、效率高、對地形適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)已成為當(dāng)今煤礦井下運(yùn)輸?shù)闹饕O(shè)備。膠帶輸送機(jī)的電氣軟啟動(dòng)由于控制精度高、控制靈活、體積小等優(yōu)點(diǎn)是將來的發(fā)展趨勢。電氣軟啟動(dòng)又分為晶閘管調(diào)壓調(diào)速和變頻調(diào)速兩種方式,短期來看,軟起動(dòng)將仍然以性價(jià)比較高的晶閘管降壓軟啟動(dòng)為主要形式。從長期看,隨著變頻器價(jià)格的逐漸下降,可靠性的進(jìn)一步提高,也隨著技術(shù)人員水平的提高,變頻軟起動(dòng)將成為軟起動(dòng)的主流。我國帶式輸送機(jī)的技術(shù)水平仍然落后于國際先進(jìn)水平,對帶式輸送機(jī)進(jìn)行深入的理論研究已成為目前的重要工作。晶閘管交流調(diào)壓軟啟動(dòng)技術(shù)于20世紀(jì)90年代現(xiàn)代初引入中國,近年才得到了廣泛的應(yīng)用。晶閘管調(diào)壓軟啟動(dòng)器的價(jià)格略高于自耦變壓器啟動(dòng)器和Y／Δ啟動(dòng)器,系統(tǒng)工作時(shí)對電網(wǎng)無過大沖擊,可大大降低系統(tǒng)的配電容量,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)小。啟動(dòng)、停車平滑穩(wěn)定,可提高電動(dòng)機(jī)的使用壽命和經(jīng)濟(jì)效益。

1 軟啟動(dòng)器的工作原理

(1)軟起動(dòng)器的交流軟起動(dòng)部分是以反并聯(lián)的三組大功率可控硅作為可控硅模塊,其核心部件是采用特種雙回路調(diào)節(jié)器;在電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程中,可按用戶要求預(yù)設(shè)的曲線對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制,并保證起動(dòng)器使其平滑可靠地完成起動(dòng)過程;當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程完成后,由調(diào)節(jié)器控制交流接觸器吸合,短接所有的可控硅,使電動(dòng)機(jī)直接投入電網(wǎng)全壓運(yùn)行。

(2)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。

(3)軟起動(dòng)器正常工作由交流軟起動(dòng)部分完成起動(dòng)功能,電磁起動(dòng)器部分完成分?jǐn)喙δ堋?/p>

(4)軟起動(dòng)器安裝方便,只需將軟起動(dòng)器接于電機(jī)與饋電開關(guān)之間,電源饋電開關(guān)——軟起動(dòng)器——電動(dòng)機(jī)。

2 軟起動(dòng)器的控制方式

2.1 電壓斜坡式起動(dòng)控制方式

電壓斜坡式起動(dòng)控制方式是一種開環(huán)控制方式,是軟起動(dòng)器最早起動(dòng)方式。它的電壓按預(yù)先設(shè)定好的曲線變化,其斜率由斜坡上升的時(shí)間t決定。另外,當(dāng)起動(dòng)之初電壓低于一定值時(shí)(一般為120V左右)電機(jī)轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩,電機(jī)不能運(yùn)轉(zhuǎn),反而使電機(jī)發(fā)熱,因此電壓斜坡式起動(dòng)控制方式的電壓不是從0開始上升,而是有一初始電壓U0。這個(gè)電壓通常要根據(jù)負(fù)載特性設(shè)定成能使電機(jī)起動(dòng)所需的最小電壓。也可設(shè)置為按兩段斜率起動(dòng)。

2.2 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。

2.3 電流限幅起動(dòng)控制方式

由于電壓斜坡起動(dòng)為開環(huán)控制,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生變化時(shí)斜坡上升率不能隨之進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié),電流經(jīng)常會(huì)比期望值要高,因此電流限幅控制方式得到了發(fā)展。電流限幅起動(dòng)控制方式是一種閉環(huán)控制方式。在起動(dòng)運(yùn)行中,依靠反饋信號不斷的進(jìn)行采樣并且調(diào)整電機(jī)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。在電網(wǎng)容量受限時(shí)時(shí)電機(jī)以最小的起動(dòng)電流快速起動(dòng)。

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)隨著煤礦機(jī)械化水平的大幅提升,新型的帶式輸送機(jī)大型化發(fā)展的要求與之配套的電機(jī)功率的增大,對輸送皮帶的保護(hù)、延長其使用壽命提出了更高要求。采用電機(jī)軟啟動(dòng)器,可降低了電機(jī)的起動(dòng)電流,起動(dòng)過程平穩(wěn)可靠,實(shí)現(xiàn)近似恒流起動(dòng),使有效起動(dòng)轉(zhuǎn)距增加到3倍～4倍,運(yùn)輸能力和安全性能得以較大提高;同時(shí)降低了機(jī)械沖擊,皮帶機(jī)受力狀況可得到了明顯的改善,事故率大大降低。電機(jī)軟啟動(dòng)器還可對電機(jī)實(shí)現(xiàn)全過程保護(hù)。

(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。同時(shí)減少了起動(dòng)過程中的冗余轉(zhuǎn)矩,最大限度的消除了設(shè)備在起動(dòng)和停車過程中對系統(tǒng)的機(jī)械沖擊和電網(wǎng)的沖擊。軟啟動(dòng)器還具有友好的人機(jī)界面與電機(jī)的各項(xiàng)保護(hù)功能,方便用戶參數(shù)設(shè)定和故障診斷,內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)可以停掉高壓,且裝有的可直接啟動(dòng)電機(jī)的真空接觸器,可以保證軟啟動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)直接啟動(dòng)電機(jī),以保持生產(chǎn)的連續(xù)性。

(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,隨著我國煤礦帶式輸送機(jī)向著長距離、大運(yùn)量、大傾角、高速度、高強(qiáng)度、多點(diǎn)多驅(qū)動(dòng)單元方向發(fā)展,軟啟動(dòng)器在煤礦帶式輸送機(jī)上的應(yīng)用,收到了良好的效果,降低帶式輸送機(jī)的運(yùn)行成本降低,提高了運(yùn)行的安全性和可靠性,為礦井的高產(chǎn)高效奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃俊,王兆安.電力電子變流技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999.

[2] 楊建.電機(jī)軟啟動(dòng)器的應(yīng)用和改進(jìn)[J].工礦自動(dòng)化,2002(6).

[3] 遲曉英.膠帶輸送機(jī)起制動(dòng)過程動(dòng)特性分析[D].阜新礦業(yè)學(xué)院,1996.

[4] 吳劍.基于單片機(jī)的交流電機(jī)軟啟動(dòng)節(jié)能設(shè)計(jì)[J].科技信息,2009(25).

[5] 戴廣成.單片機(jī)在交流電機(jī)軟啟動(dòng)器中的應(yīng)用[J].測控技術(shù),2003,22(2).

[6] 楊偉.電機(jī)軟啟動(dòng)器的原理與應(yīng)用[J].農(nóng)機(jī)化研究,2005(2).

[7] 鄧勇,謝運(yùn)祥,盧柱強(qiáng).用單片機(jī)控制的智能型軟啟動(dòng)器[J].微電機(jī),2002,35(6).