煤礦機(jī)械設(shè)備的電機(jī)軟啟動(dòng)

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摘要： 冶金工業(yè)分析高技能人才都應(yīng)該具有積極的創(chuàng)新精神和扎實(shí)的創(chuàng)新能力，但當(dāng)前我國(guó)高校大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是一個(gè)普遍相對(duì)薄弱的環(huán)節(jié)，主要原因是由于傳統(tǒng)的教學(xué)主要側(cè)重于知識(shí)傳授，對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)重視不夠；其次是實(shí)驗(yàn)條件有限，資源配置不足；再次是專(zhuān)業(yè)課設(shè)置過(guò)細(xì)，限制學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。摘要：介紹了軟啟動(dòng)器的主要啟動(dòng)方式，包括斜坡升壓、斜坡恒流和脈沖沖擊，并從通風(fēng)機(jī)、帶式輸送機(jī)和煤礦水泵三方面探討了電機(jī)軟啟動(dòng)在煤礦機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用。實(shí)踐說(shuō)明，軟啟動(dòng)在煤礦機(jī)械設(shè)備上的應(yīng)用，不僅能夠使煤礦供電質(zhì)量得到改善，還能夠使礦井設(shè)備得到保護(hù)，延長(zhǎng)煤礦機(jī)械設(shè)備的壽命延長(zhǎng)，降低能耗。

關(guān)鍵詞：煤礦;電機(jī)軟啟動(dòng);應(yīng)用

引言

在煤礦井下開(kāi)采作業(yè)過(guò)程中，隨著開(kāi)采量的逐漸增多，導(dǎo)致維持各種電機(jī)設(shè)備正常運(yùn)作的電機(jī)功率逐漸增大。煤礦中用于降壓?jiǎn)?dòng)的傳統(tǒng)方式，不僅存在較多缺點(diǎn)，而且也不能夠使生產(chǎn)發(fā)展需求得到滿足。而電機(jī)軟啟動(dòng)器具有電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、故障率低、使用及維護(hù)簡(jiǎn)便、啟動(dòng)更加平穩(wěn)的優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于煤礦中的水泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備開(kāi)關(guān)，電機(jī)軟啟動(dòng)不僅可以使沖擊電流得到有效減小，而且節(jié)能效果尤為顯著。

1軟啟動(dòng)器簡(jiǎn)介

1.1電機(jī)軟啟動(dòng)器的工作原理

電機(jī)軟起動(dòng)器是一種新型用于控制電機(jī)的裝置，能夠起到輕載節(jié)能、電機(jī)軟起動(dòng)以及軟等多種保護(hù)功能。其主要工作原理是在被控電機(jī)與電源之間串接軟啟動(dòng)器，使晶閘管利用三相反并聯(lián)閘管交流調(diào)壓器在被控電機(jī)與電源之間進(jìn)行串接，控制核心為單片機(jī)，通過(guò)利用其電子開(kāi)關(guān)特性，對(duì)觸發(fā)脈沖實(shí)施控制，來(lái)使其觸發(fā)角發(fā)生改變，從而能夠?qū)﹄娐份敵鲭妷哼M(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)速度的目的。在設(shè)備啟動(dòng)過(guò)程當(dāng)中，軟啟動(dòng)器輸出具有良好的限流功能。晶閘管輸出電壓隨著其導(dǎo)通角增大而增加，電機(jī)速度從零開(kāi)始，直至晶閘管在全導(dǎo)通情況下，才能夠在額定電壓下使電機(jī)開(kāi)始無(wú)級(jí)平滑啟動(dòng)并進(jìn)行工作[1]。

1.2軟啟動(dòng)器的主要啟動(dòng)方式

1.2.1斜坡升壓

此種起動(dòng)方式較為簡(jiǎn)單，只需要通過(guò)對(duì)晶閘管進(jìn)行導(dǎo)通角的調(diào)整，就可以與啟動(dòng)時(shí)間形成一定的函數(shù)遞增關(guān)系。但是由于其不具有對(duì)電流形成閉環(huán)控制的功能，無(wú)法起到限流作用，所以在應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，容易使大功率晶閘管受到較大瞬時(shí)電流的沖擊而出現(xiàn)損壞，影響電網(wǎng)的正常使用，所以在實(shí)際中應(yīng)用較少。

1.2.2斜坡恒流

此種啟動(dòng)方式在電機(jī)啟動(dòng)的初期階段，隨著時(shí)間的增加而使啟動(dòng)電流得到增加，當(dāng)電流達(dá)到額定設(shè)置電流值時(shí)，電流就會(huì)受到電流控制功能的控制，保持恒定的額定值，直到完成電機(jī)啟動(dòng)。其中，電流的增加速度是由電機(jī)負(fù)載能力所決定的，而大功率電機(jī)會(huì)受到電力增加速度影響而使啟動(dòng)速度受到影響。此種啟動(dòng)方式在煤礦中應(yīng)用較為廣泛，適用于煤礦中風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)的啟動(dòng)。

1.2.3脈沖沖擊

此種啟動(dòng)方式的開(kāi)始階段，能夠使大功率晶閘管在短時(shí)間內(nèi)就能夠使導(dǎo)通角得到改變，從而得到較大的啟動(dòng)電流，并在一段時(shí)間的導(dǎo)通后再使電流得到回落。之后電流進(jìn)行緩慢的線性上升達(dá)到原設(shè)定值，以恒流至電機(jī)啟動(dòng)。此種啟動(dòng)方法很少應(yīng)用在一般負(fù)載中，在大功率電機(jī)克服較大靜摩擦力以及重載情況下比較適用此種方法。

2電機(jī)軟啟動(dòng)在煤礦機(jī)械設(shè)備上的具體應(yīng)用

2.1在煤礦通風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用

隨著開(kāi)采挖掘的深度和工作面不斷延伸擴(kuò)大，導(dǎo)致礦井內(nèi)所需的風(fēng)量得到大量增加，并且由于季節(jié)、溫度的不斷變化，礦井內(nèi)的風(fēng)量也需要隨之進(jìn)行調(diào)節(jié)。傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)是將風(fēng)量需求作為依據(jù)，通過(guò)對(duì)風(fēng)門(mén)進(jìn)行調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)量的控制。此種方法雖然滿足了礦井內(nèi)風(fēng)量需求，但是過(guò)于耗費(fèi)電能，并且在調(diào)節(jié)操作時(shí)也不夠方便。原電控系統(tǒng)的啟動(dòng)方式通常情況下會(huì)采用降壓或者直接啟動(dòng)的方式，但是對(duì)于在55kW以上的大功率電機(jī)來(lái)說(shuō)，啟動(dòng)電流大、時(shí)間長(zhǎng)，缺乏對(duì)電機(jī)的有效保護(hù)，容易使電網(wǎng)受到較大沖擊而出現(xiàn)供電系統(tǒng)跳閘、電機(jī)損壞等情況。而將軟啟動(dòng)器應(yīng)用在風(fēng)機(jī)中，在電流較小的情況下就能夠使風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，并且啟動(dòng)更為輕松、平滑，使直接啟動(dòng)造成電機(jī)損壞等情況得以避免。并且應(yīng)用軟啟動(dòng)器后，在對(duì)風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)所耗費(fèi)的電能得到節(jié)約，同時(shí)其集成了三相電流不平衡、缺相、短路以及過(guò)流等保護(hù)功能[2]。在煤礦通風(fēng)機(jī)中對(duì)軟啟動(dòng)進(jìn)行應(yīng)用，使礦井生產(chǎn)作業(yè)的安全性以及自動(dòng)化程度得到提高，并且能夠有效節(jié)約電能，減少了電能成本。

2.2在煤礦帶式輸送機(jī)上的應(yīng)用

帶式輸送機(jī)作為礦井煤炭的主要運(yùn)輸設(shè)備，對(duì)其應(yīng)用保證了煤礦的高產(chǎn)高效。礦用帶式輸送機(jī)通常情況下都是采用工頻拖動(dòng)，傳動(dòng)采用液力耦合器的作業(yè)方式。但是此種傳動(dòng)方式具有對(duì)機(jī)械及啟動(dòng)電沖擊大、傳動(dòng)效率不高以及不能平衡功率等缺點(diǎn)，很容易導(dǎo)致供電網(wǎng)出現(xiàn)電壓降低，引起上級(jí)配電開(kāi)關(guān)以及磁力啟動(dòng)器出現(xiàn)跳閘，進(jìn)而導(dǎo)致重載起動(dòng)不成功，甚至燒毀磁力啟動(dòng)器。同時(shí)，輸送皮帶由于在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)受到?jīng)_擊載荷，使其張力劇增，會(huì)使輸送皮帶的使用壽命嚴(yán)重縮短，甚至還可能出現(xiàn)皮帶斷裂的情況。而帶式輸送機(jī)的總價(jià)值中，皮帶價(jià)值約占了3/4，并且液力耦合器以及減速器磨損嚴(yán)重的情況下，所用的維修養(yǎng)護(hù)成本較高，并且會(huì)導(dǎo)致較高的事故率，使煤礦生產(chǎn)作業(yè)受到影響。而煤礦企業(yè)的生產(chǎn)在不斷朝著集約化、高效高產(chǎn)的方向發(fā)展，促使用于煤炭作業(yè)中使用的帶式輸送機(jī)也在不斷朝著大運(yùn)量、長(zhǎng)距離、大功率以及高帶速的方向發(fā)展，因此需要增加電機(jī)功率來(lái)滿足新型帶式輸送機(jī)的功率要求，同時(shí)也對(duì)保護(hù)輸送皮帶，使其使用壽命得到延長(zhǎng)提高了較高要求。煤礦帶式輸送機(jī)應(yīng)用軟啟動(dòng)后，能夠使電機(jī)啟動(dòng)電流得到降低，使啟動(dòng)過(guò)程能夠更加平穩(wěn)，使啟動(dòng)電流能夠在近似恒定的情況下，能夠有效增加3~4倍的起動(dòng)轉(zhuǎn)距，有效地使設(shè)備運(yùn)力及安全性得到保證和提高，同時(shí)還能夠使對(duì)皮帶產(chǎn)生的機(jī)械沖擊得到有效降低，顯著改善皮帶的受力情況，還能夠?qū)崿F(xiàn)在設(shè)備運(yùn)行全過(guò)程中對(duì)電機(jī)形成保護(hù)，使事故發(fā)生率得到顯著降低[3]。

2.3在煤礦水泵上的應(yīng)用

在煤礦作業(yè)過(guò)程中，礦井排水系統(tǒng)的主要作用就是使部分涌水能夠及時(shí)從礦井下排出，也是保證煤礦生產(chǎn)安全的重要環(huán)節(jié)。因此能夠?qū)ε潘到y(tǒng)實(shí)施高效的控制，保證其能夠高效低能的運(yùn)行，有利于對(duì)煤礦生產(chǎn)安全形成保障。近年來(lái)，隨著開(kāi)采技術(shù)的提高，煤礦開(kāi)采的作業(yè)深度不斷延伸增加，部分煤礦需要對(duì)井下進(jìn)行改建和擴(kuò)建，所以導(dǎo)致了井下用電負(fù)荷在不斷增長(zhǎng)，但是地面上形成的現(xiàn)有供電系統(tǒng)的容量小，而礦井內(nèi)排水系統(tǒng)所需的功率較大，所以很難使高壓排水泵的電機(jī)啟動(dòng)要求得到滿足。但是在煤礦高壓排水泵對(duì)軟啟動(dòng)器進(jìn)行應(yīng)用后，就具有了起動(dòng)電流小、起動(dòng)性能可靠、起動(dòng)速度平穩(wěn)以及對(duì)電網(wǎng)沖擊小等明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并且還具備低速制動(dòng)、軟停機(jī)以及輕載節(jié)能等多種保護(hù)功能，使礦井內(nèi)排水系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行提供了巨大保障。

3結(jié)語(yǔ)

軟啟動(dòng)在煤礦中的應(yīng)用，不僅能夠使煤礦供電質(zhì)量得到改善，還能夠使礦井設(shè)備得到保護(hù)，延長(zhǎng)了煤礦機(jī)械設(shè)備的壽命延長(zhǎng)，降低了能耗，使煤礦生產(chǎn)安全得到保障，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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[3]聶純.軟啟動(dòng)技術(shù)在煤礦礦生產(chǎn)設(shè)備上的運(yùn)用[J].云南煤炭，2015（3）：85-87.

作者:聶志武 單位:陽(yáng)煤集團(tuán)山西平舒煤業(yè)有限公司