徐騰

（安徽省宿州市埇橋區(qū)桃園礦綜采二區(qū)，安徽 宿州 234000）

試析可控硅軟起動(dòng)技術(shù)在帶式輸送機(jī)上的應(yīng)用

Analysis of the SCR soft start technology in belt conveyor

徐騰

（安徽省宿州市埇橋區(qū)桃園礦綜采二區(qū)，安徽 宿州 234000）

隨著煤礦業(yè)的快速發(fā)展，帶式輸送機(jī)已經(jīng)成為了裝卸物料的主要運(yùn)輸設(shè)備，和其他運(yùn)輸設(shè)備相較而言，其運(yùn)輸量更大、可靠性更高、運(yùn)輸距離更遠(yuǎn)、連續(xù)性更好，在煤礦業(yè)中應(yīng)用越來(lái)越普遍。目前，帶式輸送機(jī)正向大功率、大運(yùn)量、遠(yuǎn)距離、高速方向發(fā)展，因?yàn)樗杵饎?dòng)加速度越來(lái)越大，導(dǎo)致其起動(dòng)越來(lái)越不穩(wěn)。而軟起動(dòng)技術(shù)作為改善起動(dòng)條件的重要手段，在帶式輸送機(jī)上得到了廣泛應(yīng)用。本文主要對(duì)可控硅軟起動(dòng)技術(shù)在帶式輸送機(jī)上的應(yīng)用進(jìn)行分析。

可控硅軟起動(dòng)技術(shù)；帶式輸送機(jī)；應(yīng)用

以往煤礦井下帶式輸送機(jī)均是采用鼠籠電機(jī)直接起動(dòng)法，雖然涉及的設(shè)備較少，操作簡(jiǎn)單，但是也存在著一些不良影響，如對(duì)機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生沖擊；膠帶局部張力過(guò)大，在1～2 s內(nèi)使電機(jī)直接起動(dòng)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，阻礙膠帶上升；破壞電網(wǎng)品質(zhì)。而可控硅軟起動(dòng)技術(shù)具有性能優(yōu)良、操作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)，可以顯著增加膠帶使用年限，應(yīng)用價(jià)值非常高。

1 可控硅軟起動(dòng)技術(shù)概述

可控硅軟起動(dòng)器是一種集電機(jī)軟起動(dòng)、輕載節(jié)能、軟停車(chē)、多種保護(hù)功能于一體的電機(jī)控制裝置［1］。從380 V～1140 V的低壓軟起動(dòng)器在我國(guó)已經(jīng)得到了廣泛運(yùn)用，而3 kV、6 kV、10 kV的中高壓軟起動(dòng)器盡管在煤礦、化工、石油、水廠、電廠、鋼鐵等領(lǐng)域中得到應(yīng)用，但是大多數(shù)依然采用電抗器、水電阻等技術(shù)方法。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，加強(qiáng)高壓可控硅軟起動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用，可以有效取代傳統(tǒng)高壓電機(jī)起動(dòng)技術(shù)，發(fā)展空間非常廣闊，能夠獲取更多的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

可控硅軟起動(dòng)技術(shù)主要就是依靠改變施加在電機(jī)定子繞組端電壓的大小，改變電機(jī)輸出力矩［2］。在20世紀(jì)70年代時(shí)，我國(guó)也將可控硅軟起動(dòng)技術(shù)應(yīng)用于吊車(chē)、絞車(chē)、電梯上，但是其調(diào)速范圍非常窄，尤其是當(dāng)電機(jī)長(zhǎng)期處在低速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)發(fā)熱嚴(yán)重時(shí)，極大的制約了可控硅軟起動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用范圍。

然而，帶式輸送機(jī)是一種阻力矩負(fù)載，其操作頻率為每小時(shí)幾十次，起動(dòng)時(shí)間少于30 s。對(duì)于此種長(zhǎng)期連續(xù)負(fù)載的設(shè)施，可以選用可控硅軟起動(dòng)技術(shù)予以調(diào)速，裝置容量能夠達(dá)到數(shù)千千瓦，利用優(yōu)勢(shì)非常明顯。

2 可控硅軟起動(dòng)技術(shù)應(yīng)用

電機(jī)定子側(cè)電壓降低，其起動(dòng)力矩也會(huì)隨之下降，如果選用開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，在不同負(fù)載作用下就無(wú)法確保平滑運(yùn)動(dòng)。為此，在實(shí)際應(yīng)用中，一定要選用閉環(huán)的可控硅軟起動(dòng)系統(tǒng)，主要包括主回路部分、觸發(fā)器、調(diào)節(jié)器、速度檢測(cè)器等［3］。

2.1 主回路接線方式

在電機(jī)定子側(cè)，用兩只可控硅對(duì)每相進(jìn)行反并聯(lián)，形成三相對(duì)稱控制，此種接線方式所涉及的可控硅元件數(shù)量較少，波形輸出時(shí)，均為三相對(duì)稱，沒(méi)有逆序分量，能夠提供較大力矩，并且可以有效減少電機(jī)發(fā)熱。

在整個(gè)系統(tǒng)中，接觸器C2的作用就是在電機(jī)轉(zhuǎn)速趨于額定轉(zhuǎn)速的時(shí)候，對(duì)可控硅SCR1、SCR2予以控制，這樣不僅可以縮減電壓損耗，提升電機(jī)轉(zhuǎn)速，還可以避免可控硅元件發(fā)熱，具有很好的防爆散熱功效。以控制200 kW、660 V的防爆鼠籠電機(jī)為例，可以使用2 000 V、500 A的可控硅元件。

2.2 控制系統(tǒng)

在帶式輸送機(jī)中，可以選用電流閉環(huán)式反饋系統(tǒng)，能夠充分滿足軟起動(dòng)條件。在電流截止負(fù)反饋中，因?yàn)樽畲箅娏髦凳芟蓿梢杂行Ь彌_起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊，但是也會(huì)限制最大起動(dòng)力矩，導(dǎo)致起動(dòng)時(shí)間隨著負(fù)載大小發(fā)生改變，此種形式非常適用于輕載起動(dòng)。

2.3 觸發(fā)器

由以上分析可知，當(dāng)主回路中可控硅元件觸發(fā)移相角移動(dòng)不平衡的時(shí)候，電機(jī)線中含有直電流，使得輸出力矩下降。與此同時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)電機(jī)振動(dòng)等現(xiàn)象。根據(jù)有關(guān)研究顯示，要想得到理想輸出，觸發(fā)移相角不平衡角度應(yīng)低于4°。

3 可控硅軟起動(dòng)的功能特點(diǎn)

首先，其可以避免起動(dòng)電流與高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的峰值，保證機(jī)械作業(yè)不會(huì)受到三相交流的影響；供電系統(tǒng)不會(huì)受到起動(dòng)電流的影響，能夠有效制約加速轉(zhuǎn)矩，極大的降低了機(jī)械應(yīng)力與機(jī)械磨損，有效增加了機(jī)械使用年限。

其次，軟起動(dòng)器的保護(hù)功能與自診斷功能較為完善，不管是內(nèi)部還是外部出現(xiàn)的影響與故障，均會(huì)得到有效解決，確保設(shè)備正常運(yùn)行。最后，軟起動(dòng)器的安裝操作比較簡(jiǎn)便，能夠根據(jù)負(fù)載予以有效調(diào)整，運(yùn)行效率非常高。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，煤礦井下作業(yè)環(huán)境中含有一些煤塵甲烷及其他有害氣體，空氣濕度大于90%，所以，采用鼠籠電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)。通過(guò)鼠籠電機(jī)與可控硅軟起動(dòng)設(shè)備的配合，可以達(dá)成帶式輸送機(jī)的軟起動(dòng)。在此過(guò)程中，可以顯著減少維修費(fèi)用與損失工時(shí)，增加設(shè)備使用年限，具有很大的推廣與應(yīng)用價(jià)值。

［1］ 姜占東.帶式輸送機(jī)常用軟起動(dòng)裝置技術(shù)特點(diǎn)探析［J］.科技視界，2012，（29）：302，294.

［2］ 李文華，張?chǎng)?帶式輸送機(jī)軟起動(dòng)的速度控制特性分析［J］.科技導(dǎo)報(bào)，2013，31（20）：39～42.

［3］ 安文，馬恒強(qiáng)，王金和，等. 礦井帶式輸送機(jī)軟起動(dòng)技術(shù)［J］.山東煤炭科技，2012，（06）：137～138.

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10.13520/j.cnki.rpte.2015.18.039

徐騰（1988-），畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院，從事機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化工作。

2015-08-14