煤礦機械設備的電機軟啟動
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摘要： 冶金工業(yè)分析高技能人才都應該具有積極的創(chuàng)新精神和扎實的創(chuàng)新能力，但當前我國高校大學生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是一個普遍相對薄弱的環(huán)節(jié)，主要原因是由于傳統(tǒng)的教學主要側重于知識傳授，對實踐環(huán)節(jié)重視不夠；其次是實驗條件有限，資源配置不足；再次是專業(yè)課設置過細，限制學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。摘要：介紹了軟啟動器的主要啟動方式，包括斜坡升壓、斜坡恒流和脈沖沖擊，并從通風機、帶式輸送機和煤礦水泵三方面探討了電機軟啟動在煤礦機械設備中的應用。實踐說明，軟啟動在煤礦機械設備上的應用，不僅能夠使煤礦供電質(zhì)量得到改善，還能夠使礦井設備得到保護，延長煤礦機械設備的壽命延長，降低能耗。
引言
在煤礦井下開采作業(yè)過程中，隨著開采量的逐漸增多，導致維持各種電機設備正常運作的電機功率逐漸增大。煤礦中用于降壓啟動的傳統(tǒng)方式，不僅存在較多缺點，而且也不能夠使生產(chǎn)發(fā)展需求得到滿足。而電機軟啟動器具有電路系統(tǒng)結構簡單、故障率低、使用及維護簡便、啟動更加平穩(wěn)的優(yōu)勢，被廣泛應用于煤礦中的水泵、風機等設備開關，電機軟啟動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軟啟動器簡介
1.1電機軟啟動器的工作原理
電機軟起動器是一種新型用于控制電機的裝置，能夠起到輕載節(jié)能、電機軟起動以及軟等多種保護功能。其主要工作原理是在被控電機與電源之間串接軟啟動器，使晶閘管利用三相反并聯(lián)閘管交流調(diào)壓器在被控電機與電源之間進行串接，控制核心為單片機，通過利用其電子開關特性，對觸發(fā)脈沖實施控制，來使其觸發(fā)角發(fā)生改變，從而能夠?qū)﹄娐份敵鲭妷哼M行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)調(diào)節(jié)電動機速度的目的。在設備啟動過程當中，軟啟動器輸出具有良好的限流功能。晶閘管輸出電壓隨著其導通角增大而增加，電機速度從零開始，直至晶閘管在全導通情況下，才能夠在額定電壓下使電機開始無級平滑啟動并進行工作[1]。
1.2軟啟動器的主要啟動方式
1.2.1斜坡升壓
此種起動方式較為簡單，只需要通過對晶閘管進行導通角的調(diào)整，就可以與啟動時間形成一定的函數(shù)遞增關系。但是由于其不具有對電流形成閉環(huán)控制的功能，無法起到限流作用，所以在應用過程當中，容易使大功率晶閘管受到較大瞬時電流的沖擊而出現(xiàn)損壞，影響電網(wǎng)的正常使用，所以在實際中應用較少。
1.2.2斜坡恒流
此種啟動方式在電機啟動的初期階段，隨著時間的增加而使啟動電流得到增加，當電流達到額定設置電流值時，電流就會受到電流控制功能的控制，保持恒定的額定值，直到完成電機啟動。其中，電流的增加速度是由電機負載能力所決定的，而大功率電機會受到電力增加速度影響而使啟動速度受到影響。此種啟動方式在煤礦中應用較為廣泛，適用于煤礦中風機、泵類的啟動。
1.2.3脈沖沖擊
此種啟動方式的開始階段，能夠使大功率晶閘管在短時間內(nèi)就能夠使導通角得到改變，從而得到較大的啟動電流，并在一段時間的導通后再使電流得到回落。之后電流進行緩慢的線性上升達到原設定值，以恒流至電機啟動。此種啟動方法很少應用在一般負載中，在大功率電機克服較大靜摩擦力以及重載情況下比較適用此種方法。
2電機軟啟動在煤礦機械設備上的具體應用
2.1在煤礦通風機上的應用
隨著開采挖掘的深度和工作面不斷延伸擴大，導致礦井內(nèi)所需的風量得到大量增加，并且由于季節(jié)、溫度的不斷變化，礦井內(nèi)的風量也需要隨之進行調(diào)節(jié)。傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)是將風量需求作為依據(jù)，通過對風門進行調(diào)節(jié)來實現(xiàn)對風量的控制。此種方法雖然滿足了礦井內(nèi)風量需求，但是過于耗費電能，并且在調(diào)節(jié)操作時也不夠方便。原電控系統(tǒng)的啟動方式通常情況下會采用降壓或者直接啟動的方式，但是對于在55kW以上的大功率電機來說，啟動電流大、時間長，缺乏對電機的有效保護，容易使電網(wǎng)受到較大沖擊而出現(xiàn)供電系統(tǒng)跳閘、電機損壞等情況。而將軟啟動器應用在風機中，在電流較小的情況下就能夠使風機啟動，并且啟動更為輕松、平滑，使直接啟動造成電機損壞等情況得以避免。并且應用軟啟動器后，在對風量進行調(diào)節(jié)時所耗費的電能得到節(jié)約，同時其集成了三相電流不平衡、缺相、短路以及過流等保護功能[2]。在煤礦通風機中對軟啟動進行應用，使礦井生產(chǎn)作業(yè)的安全性以及自動化程度得到提高，并且能夠有效節(jié)約電能，減少了電能成本。
2.2在煤礦帶式輸送機上的應用
帶式輸送機作為礦井煤炭的主要運輸設備，對其應用保證了煤礦的高產(chǎn)高效。礦用帶式輸送機通常情況下都是采用工頻拖動，傳動采用液力耦合器的作業(yè)方式。但是此種傳動方式具有對機械及啟動電沖擊大、傳動效率不高以及不能平衡功率等缺點，很容易導致供電網(wǎng)出現(xiàn)電壓降低，引起上級配電開關以及磁力啟動器出現(xiàn)跳閘，進而導致重載起動不成功，甚至燒毀磁力啟動器。同時，輸送皮帶由于在電機啟動時受到?jīng)_擊載荷，使其張力劇增，會使輸送皮帶的使用壽命嚴重縮短，甚至還可能出現(xiàn)皮帶斷裂的情況。而帶式輸送機的總價值中，皮帶價值約占了3/4，并且液力耦合器以及減速器磨損嚴重的情況下，所用的維修養(yǎng)護成本較高，并且會導致較高的事故率，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也在不斷朝著大運量、長距離、大功率以及高帶速的方向發(fā)展，因此需要增加電機功率來滿足新型帶式輸送機的功率要求，同時也對保護輸送皮帶，使其使用壽命得到延長提高了較高要求。煤礦帶式輸送機應用軟啟動后，能夠使電機啟動電流得到降低，使啟動過程能夠更加平穩(wěn)，使啟動電流能夠在近似恒定的情況下，能夠有效增加3~4倍的起動轉距，有效地使設備運力及安全性得到保證和提高，同時還能夠使對皮帶產(chǎn)生的機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)在設備運行全過程中對電機形成保護，使事故發(fā)生率得到顯著降低[3]。
2.3在煤礦水泵上的應用
在煤礦作業(yè)過程中，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)實施高效的控制，保證其能夠高效低能的運行，有利于對煤礦生產(chǎn)安全形成保障。近年來，隨著開采技術的提高，煤礦開采的作業(yè)深度不斷延伸增加，部分煤礦需要對井下進行改建和擴建，所以導致了井下用電負荷在不斷增長，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啟動要求得到滿足。但是在煤礦高壓排水泵對軟啟動器進行應用后，就具有了起動電流小、起動性能可靠、起動速度平穩(wěn)以及對電網(wǎng)沖擊小等明顯的技術優(yōu)勢，并且還具備低速制動、軟停機以及輕載節(jié)能等多種保護功能，使礦井內(nèi)排水系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的運行提供了巨大保障。
3結語
軟啟動在煤礦中的應用，不僅能夠使煤礦供電質(zhì)量得到改善，還能夠使礦井設備得到保護，延長了煤礦機械設備的壽命延長，降低了能耗，使煤礦生產(chǎn)安全得到保障，具有較高的推廣應用價值。
參考文獻
[1]王偉.低壓電機軟啟動器在煤礦中的應用[J].民營科技，2015（2）：11.
[2]劉鳳富，邵長龍，田擁軍.煤礦中軟啟動器的應用探究[J].價值工程，2015（17）：99-100.
[3]聶純.軟啟動技術在煤礦礦生產(chǎn)設備上的運用[J].云南煤炭，2015（3）：85-87.
作者:聶志武 單位:陽煤集團山西平舒煤業(yè)有限公司
