趙振清 宋坤 劉景勇

（克州恒澤投資有限公司 新疆阿克蘇 842300）

論軟起動(dòng)器在采煤機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

趙振清 宋坤 劉景勇

（克州恒澤投資有限公司 新疆阿克蘇 842300）

針對(duì)克州恒澤投資有限公司11706綜采工作面500 kVA移動(dòng)變電站額定容量小，供電距離遠(yuǎn)等問題，克州恒澤投資有限公司采用QJR-400/1140型礦用隔爆兼本質(zhì)安全型軟起動(dòng)器（簡(jiǎn)稱軟起動(dòng)器）控制采煤機(jī)，降低采煤機(jī)起動(dòng)時(shí)的電壓降及對(duì)電網(wǎng)的沖擊，減少采煤機(jī)起動(dòng)瞬間的機(jī)械沖擊，改善采煤機(jī)的工作條件，實(shí)現(xiàn)綜采工作面的安全高效生產(chǎn)。

采煤機(jī)；起動(dòng)器；電網(wǎng)沖擊；軟起動(dòng)器

1 概述

采煤機(jī)是綜合機(jī)械化采煤系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分，是決定回采效率的關(guān)鍵。采煤機(jī)能否可靠、高效運(yùn)行決定著一個(gè)煤礦企業(yè)的命運(yùn)。

目前，我國國產(chǎn)MG系列采煤機(jī)牽引電動(dòng)機(jī)、截割電動(dòng)機(jī)及調(diào)高泵電動(dòng)機(jī)全部采用礦用型三相交流異步，該類型在全壓起動(dòng)器時(shí)的起動(dòng)器電流為額定電流的5～7倍，這種大電流會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成很大沖擊，引起電網(wǎng)的頻繁故障，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)引起采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)損壞。

為了降低起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)造成的沖擊，一般對(duì)大型設(shè)備的主要電動(dòng)機(jī)采取降壓起動(dòng)器方式。目前，國內(nèi)使用比較經(jīng)濟(jì)的控制方式是采用礦用隔爆兼本質(zhì)安全型真空軟起動(dòng)器控制采煤機(jī)，不僅節(jié)省投入還可以大大降低電網(wǎng)沖擊，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

2 MG160/375-WD1采煤機(jī)特點(diǎn)

我礦使用的MG160/375-WD1型四象限電牽引采煤機(jī)由天地科技股份有限公司上海分公司生產(chǎn)，行走機(jī)構(gòu)控制采用機(jī)載式交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，適用采高范圍1.6m～3.2m，在傾角不大于45°煤質(zhì)中硬以下煤層中廣泛應(yīng)用。其截割功率為2×160 kW,總裝機(jī)功率375 kW。

該采煤機(jī)主要特點(diǎn)：（1）控制開關(guān)吸合時(shí)左右截割電動(dòng)機(jī)及調(diào)高泵電動(dòng)機(jī)同時(shí)起動(dòng)，沒有分路控制斷路器，一次性起動(dòng)額定功率達(dá)325.5kW，起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)沖擊較大。（2）多電動(dòng)機(jī)橫向布置，整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊。（3）截割電動(dòng)機(jī)、牽引電動(dòng)機(jī)等主要元件均可從采空區(qū)側(cè)抽出，方便維修、更換。該機(jī)無底托架，從而加大機(jī)身下面的過煤高度，牽引與行走做成一體，縮小了機(jī)身寬度。（4）整體彎搖臂結(jié)構(gòu)，剛性好，過煤空間大，裝煤效果好。（5）可實(shí)現(xiàn)四象限工作的優(yōu)越特性，適合在煤層傾角較大的工作面使用。（6）操作方便，可靠性高，事故率低，可滿足高產(chǎn)高效工作面的需要。（7）采用遙控發(fā)射機(jī)，可離機(jī)控制，降低司機(jī)操作過程中的危險(xiǎn)性。

3 QJR-400/1140型軟起動(dòng)器的工作原理

由于交流異步電動(dòng)機(jī)電流與定子電壓、轉(zhuǎn)矩與加在定子端的電壓平方均成正比。軟起動(dòng)器通過控制晶閘管的導(dǎo)通角來實(shí)現(xiàn)電壓控制，在起動(dòng)過程中，CPU收到控制信號(hào)后，自動(dòng)控制晶閘管觸發(fā)脈沖移相，使電動(dòng)機(jī)平滑起動(dòng)。設(shè)定的起動(dòng)時(shí)間到，CPU給出信號(hào)，旁路真空接觸器吸合，晶閘管暫停工作。停車時(shí)，軟起動(dòng)器收到停車信號(hào)，CPU控制斷開真空接觸器，同時(shí)控制晶閘管觸發(fā)脈沖移相（與起動(dòng)時(shí)方向相反），由晶閘管完成延時(shí)停車（軟停車）。軟起動(dòng)器電氣布置示意圖見圖1。

圖1 軟起動(dòng)電氣布置示意圖

4 軟起動(dòng)器的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)

4.1 軟起動(dòng)器使得設(shè)備使用壽命延長(zhǎng)

軟起動(dòng)器過程中，電壓由零值逐漸上升到額定電壓，而在此過程中采煤機(jī)的牽引電動(dòng)機(jī)、截割電動(dòng)機(jī)及調(diào)高泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器時(shí)間得以延長(zhǎng)。在此前提下，相對(duì)于傳統(tǒng)的直接起動(dòng)方式而言，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流減小，減小了對(duì)電網(wǎng)的沖擊；同時(shí)設(shè)備受力均勻，避免了采煤機(jī)重負(fù)荷下無法起動(dòng)的現(xiàn)象，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，也節(jié)省了設(shè)備磨損、損壞帶來的經(jīng)濟(jì)損失。

4.2 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)保護(hù)，避免機(jī)械事故發(fā)生

采用軟起動(dòng)裝置，在采煤機(jī)系統(tǒng)起動(dòng)過程中提供承載保護(hù)的同時(shí)，也對(duì)短路、欠壓等進(jìn)行保護(hù)，并通過內(nèi)部CPU讀取系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)參數(shù)，進(jìn)行過程診斷與監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的全過程的監(jiān)控與保護(hù)，使得采煤機(jī)正常起動(dòng)與運(yùn)行。此外，如果采煤機(jī)起動(dòng)器負(fù)荷過大，在此前提下，如果采用傳統(tǒng)的直接起動(dòng)方式，會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊電壓，進(jìn)一步導(dǎo)致機(jī)械事故的可能性增大，而軟起動(dòng)器可以大大降低起動(dòng)沖擊電壓，實(shí)現(xiàn)電壓平穩(wěn)降低，降低了機(jī)械事故發(fā)生的概率。

5 軟起動(dòng)器在11706工作面的應(yīng)用

克州恒澤投資有限公司為主立井-副斜井提升方式，目前僅有11706綜采工作面一個(gè)回采面，由于煤倉容量過小，采煤機(jī)平均每小時(shí)停機(jī)一次，同時(shí)由于工作面僅配備一臺(tái)500kVA移動(dòng)變電站供電，供電額定配置較小，供電距離相對(duì)較長(zhǎng)（最遠(yuǎn)供電距離600m），采煤機(jī)的頻繁起動(dòng)經(jīng)常造成上級(jí)

開關(guān)跳閘，導(dǎo)致重負(fù)荷起動(dòng)失敗，降低了供電電源質(zhì)量，影響全礦的正常生產(chǎn)。

為徹底解決上述問題，同時(shí)考慮最高性價(jià)比，克州恒澤投資有限公司選擇安裝QJR-400/1140型礦用隔爆兼本質(zhì)安全型軟起動(dòng)器（簡(jiǎn)稱軟起動(dòng)器）控制采煤機(jī)，取得了良好的效果。

5.1 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器電流大大減小，從通常的額定電流的6～7倍，降到2～3倍，起動(dòng)瞬間電流最大達(dá)到600 A左右，從而大大降低起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊，提高了供電電源質(zhì)量。

5.2 采煤機(jī)起動(dòng)時(shí)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)軟起動(dòng)器顯示電壓從500 V左右逐漸升高至1140 V，起動(dòng)電流從600 A左右逐漸降低至78 A左右。柔性起動(dòng)過程降低了機(jī)械沖擊，減少機(jī)械部件損壞幾率，降低了配件、材料投入。

5.3 一般綜采工作面需要配備2臺(tái)500 kVA移動(dòng)變電站或1臺(tái)800 kVA移動(dòng)變電站為采煤機(jī)和工作面運(yùn)輸機(jī)供電，采用QJR-400/1140型軟起動(dòng)器控制采煤機(jī)，對(duì)變壓器額定容量要求較小，我礦11706綜采工作面僅配備一臺(tái)500 kVA移動(dòng)變電站為采煤機(jī)和工作面運(yùn)輸機(jī)供電，完全滿足供電需求，節(jié)省設(shè)備購置支出約20萬元。

6 結(jié)語

克州恒澤投資有限公司通過應(yīng)用軟起動(dòng)器這一交流電動(dòng)機(jī)現(xiàn)代主流起動(dòng)器方式，通過降低設(shè)備的機(jī)械、電流沖擊，最大限度降低了設(shè)備的故障率，確保了礦井安全高效的生產(chǎn)，使得克州恒澤投資有限公司產(chǎn)量逐步提升。

[1]郭雨.煤礦機(jī)電設(shè)備[M].中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2005．

[2]孫國蘭.煤礦機(jī)電學(xué)[M].勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2005．

[3]王太續(xù),張廣軍.綜采電氣設(shè)備操作與維修工[M].煤炭工業(yè)出版社,1993．

趙振清（1966—），男，遼寧寬甸人，主要從事煤礦機(jī)電維護(hù)管理工作。