软启动器在煤矿带式输送机上的应用

孔向军　胡振国

摘 要:随着我国煤炭生产的自动化、机械化程度的不断提高,长距离、大运量的带式输送机的使用日益增多,特别在煤矿等工业领域中得到广泛的应用。目前我国的带式输送机在向大功率、大运量、大倾角、高带速、长距离的方向发展。由于生产集中而造成带式输送机负载极不均匀,其启动问题日益突出。因此说研究软启动器在带式输送机上的应用有着重要的意义,因为软启动器不仅能保证带式输送机的平稳地起动、制动,而且还可降低带式输送机的成本,保证煤矿生产安全。

关键词:软启动器煤矿带式输送机应用

中图分类号:TD528 文献标识码:A 文章编号1674-098X(2012)07(c)-0074-01

带式输送机由于运输能力大、运行可靠、效率高、对地形适应性强等优点已成为当今煤矿井下运输的主要设备。胶带输送机的电气软启动由于控制精度高、控制灵活、体积小等优点是将来的发展趋势。电气软启动又分为晶闸管调压调速和变频调速两种方式,短期来看,软起动将仍然以性价比较高的晶闸管降压软启动为主要形式。从长期看,随着变频器价格的逐渐下降,可靠性的进一步提高,也随着技术人员水平的提高,变频软起动将成为软起动的主流。我国带式输送机的技术水平仍然落后于国际先进水平,对带式输送机进行深入的理论研究已成为目前的重要工作。晶闸管交流调压软启动技术于20世纪90年代现代初引入中国,近年才得到了广泛的应用。晶闸管调压软启动器的价格略高于自耦变压器启动器和Y／Δ启动器,系统工作时对电网无过大冲击,可大大降低系统的配电容量,机械传动系统振动小。启动、停车平滑稳定,可提高电动机的使用寿命和经济效益。

1 软启动器的工作原理

(1)软起动器的交流软起动部分是以反并联的三组大功率可控硅作为可控硅模块,其核心部件是采用特种双回路调节器;在电动机的起动过程中,可按用户要求预设的曲线对电动机进行自动控制,并保证起动器使其平滑可靠地完成起动过程;当电动机起动过程完成后,由调节器控制交流接触器吸合,短接所有的可控硅,使电动机直接投入电网全压运行。

(2)软起动器的电磁起动部分是由隔离换相开关、接触器组成;当软起动有故障时,将芯架上的旋钮置于直接起动位置,它就具有完备的电磁起动器功能。

(3)软起动器正常工作由交流软起动部分完成起动功能,电磁起动器部分完成分断功能。

(4)软起动器安装方便,只需将软起动器接于电机与馈电开关之间,电源馈电开关——软起动器——电动机。

2 软起动器的控制方式

2.1 电压斜坡式起动控制方式

电压斜坡式起动控制方式是一种开环控制方式,是软起动器最早起动方式。它的电压按预先设定好的曲线变化,其斜率由斜坡上升的时间t决定。另外,当起动之初电压低于一定值时(一般为120V左右)电机转矩小于负载转矩,电机不能运转,反而使电机发热,因此电压斜坡式起动控制方式的电压不是从0开始上升,而是有一初始电压U0。这个电压通常要根据负载特性设定成能使电机起动所需的最小电压。也可设置为按两段斜率起动。

2.2 电压突跳式起动控制方式

有些负载,静阻力矩在静止状态下较大,电机刚启动时需要很大的转矩,当电机转动起来后,阻力矩反而减小。对此,起动时加一短时的高电压Ub(其值和时间可以设置)以克服阻力矩。

2.3 电流限幅起动控制方式

由于电压斜坡起动为开环控制,当系统发生变化时斜坡上升率不能随之进行自动调节,电流经常会比期望值要高,因此电流限幅控制方式得到了发展。电流限幅起动控制方式是一种闭环控制方式。在起动运行中,依靠反馈信号不断的进行采样并且调整电机电流。这种控制方式特别适合恒转矩负载,限幅值2.5IN～5IN。在电网容量受限时时电机以最小的起动电流快速起动。

3 软启动器在带式输送机上的应用

(1)对于带式输送机而言,大重量负载,重载起动和压煤现象不可避免,而软启动器就是为解决带式输送机的大重量负载来设计的,特别适用于高起动频率、点动模式或重载起动的驱动场合。通过软启动器的控制,有效地抑制皮带的动态张力,延长了皮带的使用寿命。

(2)随着煤矿机械化水平的大幅提升,新型的带式输送机大型化发展的要求与之配套的电机功率的增大,对输送皮带的保护、延长其使用寿命提出了更高要求。采用电机软启动器,可降低了电机的起动电流,起动过程平稳可靠,实现近似恒流起动,使有效起动转距增加到3倍～4倍,运输能力和安全性能得以较大提高;同时降低了机械冲击,皮带机受力状况可得到了明显的改善,事故率大大降低。电机软启动器还可对电机实现全过程保护。

(3)采用软启动一拖二的方式组成的皮带机驱动系统,能使电机启动时电流由原来额定电流的6～7倍下降至3～4倍,压降明显改善。同时减少了起动过程中的冗余转矩,最大限度的消除了设备在起动和停车过程中对系统的机械冲击和电网的冲击。软启动器还具有友好的人机界面与电机的各项保护功能,方便用户参数设定和故障诊断,内部出现故障时可以停掉高压,且装有的可直接启动电机的真空接触器,可以保证软启动系统出现故障时直接启动电机,以保持生产的连续性。

(4)可以根据输送机的长度、张力、弹性延伸和弹性收缩,调整起动曲线的数值及起动时间来保证输送带的起动加速度在规定的范围内平稳起动。

4 结语

总之,随着我国煤矿带式输送机向着长距离、大运量、大倾角、高速度、高强度、多点多驱动单元方向发展,软启动器在煤矿带式输送机上的应用,收到了良好的效果,降低带式输送机的运行成本降低,提高了运行的安全性和可靠性,为矿井的高产高效奠定了坚实的基础。

参考文献

[1] 黄俊,王兆安.电力电子变流技术[M].北京:机械工业出版社,1999.

[2] 杨建.电机软启动器的应用和改进[J].工矿自动化,2002(6).

[3] 迟晓英.胶带输送机起制动过程动特性分析[D].阜新矿业学院,1996.

[4] 吴剑.基于单片机的交流电机软启动节能设计[J].科技信息,2009(25).

[5] 戴广成.单片机在交流电机软启动器中的应用[J].测控技术,2003,22(2).

[6] 杨伟.电机软启动器的原理与应用[J].农机化研究,2005(2).

[7] 邓勇,谢运祥,卢柱强.用单片机控制的智能型软启动器[J].微电机,2002,35(6).