皮带机软起动控制与电气智能保护

王芳玉

【摘 要】在真空磁力起动器的基础上，改直接起动为软起动，目的是降低起动电流（起动电流由4Ie～7Ie改善为0.5Ia～5Ie可调），降低电机起动电流对电网及负载的冲击等不利因素，改用软启动及智能控制方式来平滑电机的起动，其保护功能更为完备，是替代真空电磁起动器以及取代动力传递液力联轴器环节，电机能够平滑起动多功能保护可靠的理想产品，具有很广的应用前景。

【关键词】大功率皮带机；平滑起动过载保护；软起动器控制

随着煤矿采掘机械化大功率设备普及与新技术的应用，在井下和地面生产系统中广泛使用的胶带运输设备性能也在不断提升，胶带输送机的承载物料比较均匀，负荷相对稳定，运行工作环境比采掘设备的工作坏境好些，其皮带输送机种类很多，用途和特征也各异。近年来，大型胶带输送机在传统的原动力传送系统结构中，使用液力联轴器达到平滑起动过载保护，不可否认的是液力联轴器也成为多发事故点，如联轴器使用的工作液在设备运行过载时，汽轮机油工作液极易引燃；即使改用水质燃液也对液联密封轴承件有损；过载保护喷冒出高温液体发生人身烧伤。同时液力联轴器的其它故障处理更换备件困难费时费力，这些因素对设备安全连续运转造成较大的影响，往往万吨综采工作面胶带输送机、集中主运、斜井主提升皮带只要停止运行，就会发生全矿井停产事故，直接影响煤矿生产的经济效益。因此，消除液力联轴器产生的各种事故影响，提高改善运输设备电气控制系统性能以及研发电气智能保护，投入使用软起动开关控制器，取消液力联轴器这一动力传送环节，改进电控起动开关这些措施都有利于提高运输能力。对软起动器的工作性能认识了解、扩大推广应用，有着十分重要的意义。

工业生产上，交流异步电动机常在额定电压下直接起动或降低电压启动。额定电压起动方式，如果负载的惯性较大、起动时间过长时，可能使电机过电流开关跳闸，其主要缺点是对电网电压的影响，会在输电线上造成较大的电压损失，而使负载端的电压在短时间内降低。降压起动方式，虽然降低了起动电流，但使电动机的起动输出力矩减少（电动机的转矩与电源电压的平方成正比），对于某些起动时就要求有额定负载力矩的设备就不能满足其起动力矩的要求。煤矿大功率胶带输送机因上级电源控制停电以及突发紧急事件，经常发生正在满载运行停机后重载起动，采用传统起动方式满足不了生产要求。采用变频起动或软起动控制不仅能消除传统起动方式的缺点，又能满足生产工作的实际需求。变频设备投资相对高些，软起动器不仅具备皮带运输设备的重载起动能力，可以取代液力联轴器的平滑起动过载保护功能，消除传递动力环节的诸多安全隐患，以及排除故障的困难所造成对连续生产的影响，而且经济效益好。同煤圣厚源煤业公司已经在采区两部集中运输皮带、综采工作面皮带机成功的安装使用软起动器。

软起动器工作原理可靠、结构简单、保护功能完备，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，在电机起动过程中，可按电机起动要求设定自行控制项，并保证起动器平滑可靠地完成起动过程。当起动器完成起动过程后，由调节器控制吸合真空接触器，短接所有的可控硅晶闸管，使电机直接投入电网全电压运行。它的起动控制操作可设置远控、近控方式，在特殊情况下也可直接起动（可控硅晶闸管故障时，在电网电压许可下也可以“软停止”操作，不影响运行保护功能的正常工作）。

软起动器起动、旁路、软停是链接的三个工作过程，起动器在起动前其控制变压器有电，绝缘漏电检测闭锁检测合格后解除闭锁，按下起动按钮，先导继电器吸合并自保；闭合中间继电器，软起动器工作（0 ～60s可调整）；可挂硅晶闸管工作完成起动后被大容量真空接触器旁路全压运行。起动器随时进行监控电动机的工作状态，如出现断相、过载、低压、短路等故障，当有故障发生时，软起动器上的保护接点断开运行中的真空接触器电磁吸力线圈电源，真空接触器释放，切断电源，电机停止运转。同时窗口显示故障保护类型。

软起动器有更加完备的电气智能保护，运行前进行漏电绝缘监测有电气闭锁功能外，还有运行过程中的电机过热保护（电机温度升到80℃时保护动作，当温度降到55℃以下时过热保护解除）电机过载保护（以最大工作电流为基准作反时限热保护设置轻载、标准、重载、高级四个档次，重载起动过流时间为30s）、电机欠载保护（电机额定电流的10%～90%，保护动作延时5～90s），电机断相保护（三相不平衡大于50%保护滞后时间〈3s）、过压、欠压（当电源电压高于额定值的120%，或当电源电压低于额定值的40%时保护动作时间〈0.5s甚至到〈3s）、电机起动过电流保护当工作电流是额定电流的3～5倍时运行过载脱扣时间46～15s。软起动器失压保护还具有失压保护功能，即断电且又来电后，均不会自行起动以免造成伤害事故（防止自起动功能瞬停端子禁用时）。各类保护功能在软起器投入前进行事前设置，先校准标准运行的额定电流再校准起动电流。其他保护功能参数校准保护设置与之相同。

由于软起动器是一新研发的大功率控制设备，技术培训有待跟上设备的更新，在工作实践中，安装使用前应进行系统原理性的培训，对照实物让相关技术人员、检修工有指导性地反复练习操作技能，熟悉软起动器的结构、性能、工作原理。根据软起动器的出厂说明书，多次练习操作方法、参数的设定与调试，参数设定与调试对掌握软起动器的工作性能十分重要，在地面练习掌握熟练后，方可在井下操作使用。保护功能及故障排除需技术人员详细分析，根据出厂说明书，人为设置故障，进行演练排除故障，达到熟练掌握软起动器故障的分析。正确、熟练操作使用软起动器，对避免事故发生，发挥各种智能保护功能有着十分重要的意义。

[责任编辑：张涛]