煤礦生產(chǎn)中礦用隔爆型軟起動(dòng)器的應(yīng)用

徐洲+王善忠+吳州

摘 要：基于煤礦特殊的作業(yè)環(huán)境，一般都需要采用隔爆型軟起動(dòng)器。礦用隔爆型軟起動(dòng)器具有電流需求小、對電網(wǎng)沖擊小、啟動(dòng)速度快且平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)υO(shè)備產(chǎn)生良好的控制和保護(hù)功能，增強(qiáng)煤礦生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性。

關(guān)鍵詞：煤礦；礦用隔爆型軟起動(dòng)器；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.071

對于煤礦生產(chǎn)設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性維護(hù)一直以來都是煤礦安全管理的重點(diǎn)，使用礦用隔爆型軟起動(dòng)器無疑是最有效的措施之一。目前煤礦所使用的軟起動(dòng)器基本都具備了防爆兼本質(zhì)安全型，集合了多種軟起動(dòng)技術(shù)要點(diǎn)，屬于一種綜合控制器軟硬件設(shè)計(jì)。

1 礦用隔爆型軟起動(dòng)器的特點(diǎn)及主要功能

礦用隔爆型軟起動(dòng)器具有礦用真空磁力起動(dòng)與交流電壓軟啟動(dòng)的雙重功能，本身屬于模塊化結(jié)構(gòu)，兼容性強(qiáng)，適合廣泛使用和維修。礦用隔爆型軟起動(dòng)器普遍適用于礦用異步電動(dòng)機(jī)重負(fù)荷軟起動(dòng)以及不同條件下的磁力啟動(dòng)。所以，礦用防爆型軟起動(dòng)器具有起動(dòng)快速、需要電流小、啟動(dòng)速度平穩(wěn)、對電網(wǎng)沖擊小以及膠帶無振動(dòng)等特點(diǎn)，在使用礦用防爆型軟起動(dòng)器時(shí)可以根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際工況來對起動(dòng)曲線進(jìn)行調(diào)整，從而保證膠帶的張力，延長了膠帶的使用壽命。此外，在直接起動(dòng)礦用防爆型軟起動(dòng)器時(shí)，其能夠?qū)崿F(xiàn)真空接觸器能起動(dòng)以及分?jǐn)喔饔蟹謹(jǐn)嚯姍C(jī)的電機(jī)負(fù)荷，能夠?qū)Χ搪冯娏髂芰M(jìn)行有效分段，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電壓和電流斷相以及短路、過載等保護(hù)功能。在煤礦生產(chǎn)實(shí)踐中，用戶可以根據(jù)具體情況來對起動(dòng)方式和保護(hù)方式進(jìn)行選擇。

2 礦用隔爆型軟起動(dòng)器的工作機(jī)理分析

由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與加在定子端的電壓平方成正比，電動(dòng)機(jī)電流與定子端的電壓成正比。所以，完全可以通過控制電壓來實(shí)現(xiàn)對起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流的控制。礦用隔爆型軟起動(dòng)器的主回路一般采用的是三對反并聯(lián)可控硅，能夠?qū)崿F(xiàn)對電動(dòng)機(jī)電壓與電流的控制，發(fā)揮軟起動(dòng)以及允許保護(hù)功能。礦用防爆型軟起動(dòng)器的主要工作機(jī)理就是當(dāng)其受到控制信號時(shí)，會(huì)根據(jù)用戶已經(jīng)設(shè)定好的參數(shù)來對可控硅的導(dǎo)通角進(jìn)行控制，使得電動(dòng)機(jī)能夠根據(jù)設(shè)定的模式進(jìn)行起動(dòng)。當(dāng)起動(dòng)完成后，控制器會(huì)發(fā)出旁路真空接觸器閉合的信號，從而停止工作。同時(shí)礦用防爆型軟起動(dòng)器都集成有微處理器，能夠?qū)\(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)全過程故障診斷和保護(hù)。礦用隔爆型軟起動(dòng)器一般都設(shè)置有可控硅模塊來實(shí)現(xiàn)交流軟起動(dòng)部分功能，同時(shí)采用雙回路調(diào)節(jié)器作為核心部件，用戶只需要設(shè)定起動(dòng)曲線即可對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制，使其按照完成平衡起動(dòng)。礦用防爆型軟起動(dòng)器的磁力啟動(dòng)器都設(shè)計(jì)有隔離換相開關(guān)以及綜合保護(hù)器，進(jìn)一步完善了磁力啟動(dòng)器的功能。所以，礦用隔爆型軟起動(dòng)器可以適用于煤礦多臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)場合，能夠?qū)崿F(xiàn)全過程跟隨主機(jī)電流變化，確保了多機(jī)起動(dòng)的平衡性和可靠性。

3 礦用隔爆型軟起動(dòng)器控制器的設(shè)計(jì)

礦用隔爆型軟起動(dòng)器一般都具有一套完善的軟起動(dòng)控制系統(tǒng)。礦用隔爆型軟起動(dòng)器控制器具體組成分為五部分：一是核心控制系統(tǒng)，主要是指軟起動(dòng)的核心控制裝置，采用嵌入式單片機(jī)，發(fā)揮微處理器控制中心的功能，確保電機(jī)控制的靈敏度和精確度；二是控制系統(tǒng)的輸入和輸出，采用廣電耦合后直接階段輸入輸出端口，經(jīng)過繼電器來控制外圍電路。同時(shí)能夠?qū)⑤斎胄盘栠M(jìn)行轉(zhuǎn)換成合適的電壓來對電機(jī)進(jìn)行軟起動(dòng)控制，同時(shí)當(dāng)前基本上都采用了液晶顯示方式，人機(jī)交互性特別強(qiáng)，操作也比較簡單，用戶只需要根據(jù)屏幕顯示跟蹤并設(shè)置電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的各項(xiàng)參數(shù)；三是被控制功率主回路；四是過壓保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)等控制裝置；五是回路以及本安電源等所有裝置的電源控制部分。

4 礦用隔爆型軟起動(dòng)器的隔爆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于煤礦作業(yè)環(huán)境以及防爆特點(diǎn)，在應(yīng)用軟起動(dòng)器時(shí)還需要做好隔爆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。礦用隔爆型軟起動(dòng)器隔爆功能一般都需要考慮防爆結(jié)構(gòu)的緊湊性和密封性。由于煤礦屬于易燃易爆場所，在實(shí)際生產(chǎn)中很容易因?yàn)橐兹嘉锖涂諝庖l(fā)保障。為此，煤礦所使用的隔爆型軟起動(dòng)器必須排除一切易燃易爆源頭，尤其是火花以及電弧表面的熱量點(diǎn)。煤礦常用的隔爆型軟起動(dòng)器自身設(shè)計(jì)有隔爆外殼，其材料成分具備隔爆和耐爆的性能。礦用隔爆型軟起動(dòng)器的隔爆外殼需要考慮煤礦的作業(yè)環(huán)境，由于井下空間下所以隔爆外殼柜體不能過大，一般使用鋼板或者鑄鋼材料即可，但是要保證一定的厚度。目前，國際上對礦用隔爆型軟起動(dòng)器的隔爆外殼標(biāo)準(zhǔn)都要明確的規(guī)定，隔爆柜體基本做到密不透風(fēng)，否則柜體內(nèi)部引火會(huì)造成井下瓦斯爆炸。同時(shí)，隔爆柜體需要使用防爆接線箱，防止接線盒內(nèi)產(chǎn)生的火花引起外界爆炸。

5 礦用隔爆型軟起動(dòng)器的具體應(yīng)用

5.1 礦用隔爆型軟起動(dòng)器在帶式輸送機(jī)上的應(yīng)用

井下帶式輸送機(jī)上需要裝置礦用隔爆型軟起動(dòng)器，滿足防爆保護(hù)功能，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)對帶式輸送機(jī)不同負(fù)荷的控制要求。相對來說，井下帶式輸送機(jī)的運(yùn)行時(shí)間長，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)行，并且運(yùn)輸過程中受多種因素影響會(huì)經(jīng)常性停車，使得帶式輸送機(jī)頻繁啟動(dòng)。為此，需要使用專門的礦用隔爆型軟起動(dòng)器來提高帶式輸送機(jī)的穩(wěn)定性。礦用隔爆型軟起動(dòng)器能夠?qū)崿F(xiàn)軟起動(dòng)和直接起動(dòng)，控制參數(shù)也可以隨著調(diào)整，即便是出現(xiàn)重復(fù)載停或者反復(fù)起動(dòng)，軟起動(dòng)器也能夠有效抑制輸送帶動(dòng)態(tài)張力，減少輸送帶、接頭以及減速器的磨損，提高設(shè)備的使用壽命。因此，礦用隔爆型軟起動(dòng)器的保護(hù)功能齊全且操作簡單、安裝方便，過負(fù)荷能力強(qiáng)，當(dāng)出現(xiàn)超載運(yùn)行或頻繁起動(dòng)，也能夠防止事故發(fā)生，提高了井下帶式輸送機(jī)的安全性和穩(wěn)定性。

5.2 礦用隔爆型軟起動(dòng)器在采煤機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

采煤機(jī)作為綜采系統(tǒng)不可或缺的重要機(jī)械，其能夠高效穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。傳統(tǒng)的采煤機(jī)所采用的礦用型三相交流異步起動(dòng)器對電網(wǎng)的沖擊較大，很容易破壞采煤機(jī)的電氣控制系統(tǒng)。為了降低電流沖擊，目前國內(nèi)采煤機(jī)基本都使用上礦用隔爆型軟起動(dòng)器，能夠減少采煤機(jī)起動(dòng)瞬間的機(jī)械沖擊，確保采煤機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。與此同時(shí)，井下綜采工作面環(huán)境較差，采煤機(jī)停機(jī)次數(shù)較多，由于需要頻繁起動(dòng)采煤機(jī)很容易造成上級開關(guān)跳閘，影響到全礦的正常生產(chǎn)。如果能夠使用礦用隔爆型軟起動(dòng)器就能偶有效地控制采煤機(jī)的反復(fù)起動(dòng)，降低機(jī)械沖擊的同時(shí)避免了機(jī)械部件的損壞。此外，礦用隔爆型軟起動(dòng)器對變壓器額定容量要求較低，所需要的額定電流也比較小，所以，綜采工作面只需要配置一臺(tái)500KVA移動(dòng)變電站即可，提高采煤機(jī)工作效率的同時(shí)還有助于節(jié)約電能和材料成本費(fèi)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]田立新.軟起動(dòng)器在水泵上的應(yīng)用及維護(hù)[J].變頻器世界，2012（06）.

[2]曹芳，張明禮.磁控式軟起動(dòng)器技術(shù)探討[J].自動(dòng)化應(yīng)用，2010（02）.