煤礦生產(chǎn)中礦用隔爆型軟起動器的應(yīng)用

徐洲+王善忠+吳州

摘 要：基于煤礦特殊的作業(yè)環(huán)境，一般都需要采用隔爆型軟起動器。礦用隔爆型軟起動器具有電流需求小、對電網(wǎng)沖擊小、啟動速度快且平穩(wěn)等優(yōu)點，能夠?qū)υO(shè)備產(chǎn)生良好的控制和保護功能，增強煤礦生產(chǎn)設(shè)備運行的安全性和可靠性。

關(guān)鍵詞：煤礦；礦用隔爆型軟起動器；設(shè)計；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.071

對于煤礦生產(chǎn)設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性維護一直以來都是煤礦安全管理的重點，使用礦用隔爆型軟起動器無疑是最有效的措施之一。目前煤礦所使用的軟起動器基本都具備了防爆兼本質(zhì)安全型，集合了多種軟起動技術(shù)要點，屬于一種綜合控制器軟硬件設(shè)計。

1 礦用隔爆型軟起動器的特點及主要功能

礦用隔爆型軟起動器具有礦用真空磁力起動與交流電壓軟啟動的雙重功能，本身屬于模塊化結(jié)構(gòu)，兼容性強，適合廣泛使用和維修。礦用隔爆型軟起動器普遍適用于礦用異步電動機重負荷軟起動以及不同條件下的磁力啟動。所以，礦用防爆型軟起動器具有起動快速、需要電流小、啟動速度平穩(wěn)、對電網(wǎng)沖擊小以及膠帶無振動等特點，在使用礦用防爆型軟起動器時可以根據(jù)現(xiàn)場實際工況來對起動曲線進行調(diào)整，從而保證膠帶的張力，延長了膠帶的使用壽命。此外，在直接起動礦用防爆型軟起動器時，其能夠?qū)崿F(xiàn)真空接觸器能起動以及分斷各有分斷電機的電機負荷，能夠?qū)Χ搪冯娏髂芰M行有效分段，進而實現(xiàn)電壓和電流斷相以及短路、過載等保護功能。在煤礦生產(chǎn)實踐中，用戶可以根據(jù)具體情況來對起動方式和保護方式進行選擇。

2 礦用隔爆型軟起動器的工作機理分析

由于電動機的轉(zhuǎn)矩與加在定子端的電壓平方成正比，電動機電流與定子端的電壓成正比。所以，完全可以通過控制電壓來實現(xiàn)對起動轉(zhuǎn)矩和起動電流的控制。礦用隔爆型軟起動器的主回路一般采用的是三對反并聯(lián)可控硅，能夠?qū)崿F(xiàn)對電動機電壓與電流的控制，發(fā)揮軟起動以及允許保護功能。礦用防爆型軟起動器的主要工作機理就是當其受到控制信號時，會根據(jù)用戶已經(jīng)設(shè)定好的參數(shù)來對可控硅的導通角進行控制，使得電動機能夠根據(jù)設(shè)定的模式進行起動。當起動完成后，控制器會發(fā)出旁路真空接觸器閉合的信號，從而停止工作。同時礦用防爆型軟起動器都集成有微處理器，能夠?qū)\行狀態(tài)進行實時監(jiān)視，實現(xiàn)全過程故障診斷和保護。礦用隔爆型軟起動器一般都設(shè)置有可控硅模塊來實現(xiàn)交流軟起動部分功能，同時采用雙回路調(diào)節(jié)器作為核心部件，用戶只需要設(shè)定起動曲線即可對電動機進行自動控制，使其按照完成平衡起動。礦用防爆型軟起動器的磁力啟動器都設(shè)計有隔離換相開關(guān)以及綜合保護器，進一步完善了磁力啟動器的功能。所以，礦用隔爆型軟起動器可以適用于煤礦多臺電動機驅(qū)動場合，能夠?qū)崿F(xiàn)全過程跟隨主機電流變化，確保了多機起動的平衡性和可靠性。

3 礦用隔爆型軟起動器控制器的設(shè)計

礦用隔爆型軟起動器一般都具有一套完善的軟起動控制系統(tǒng)。礦用隔爆型軟起動器控制器具體組成分為五部分：一是核心控制系統(tǒng)，主要是指軟起動的核心控制裝置，采用嵌入式單片機，發(fā)揮微處理器控制中心的功能，確保電機控制的靈敏度和精確度；二是控制系統(tǒng)的輸入和輸出，采用廣電耦合后直接階段輸入輸出端口，經(jīng)過繼電器來控制外圍電路。同時能夠?qū)⑤斎胄盘栠M行轉(zhuǎn)換成合適的電壓來對電機進行軟起動控制，同時當前基本上都采用了液晶顯示方式，人機交互性特別強，操作也比較簡單，用戶只需要根據(jù)屏幕顯示跟蹤并設(shè)置電動機起動的各項參數(shù)；三是被控制功率主回路；四是過壓保護、過載保護、短路保護等控制裝置；五是回路以及本安電源等所有裝置的電源控制部分。

4 礦用隔爆型軟起動器的隔爆結(jié)構(gòu)設(shè)計

基于煤礦作業(yè)環(huán)境以及防爆特點，在應(yīng)用軟起動器時還需要做好隔爆結(jié)構(gòu)設(shè)計。礦用隔爆型軟起動器隔爆功能一般都需要考慮防爆結(jié)構(gòu)的緊湊性和密封性。由于煤礦屬于易燃易爆場所，在實際生產(chǎn)中很容易因為易燃物和空氣引發(fā)保障。為此，煤礦所使用的隔爆型軟起動器必須排除一切易燃易爆源頭，尤其是火花以及電弧表面的熱量點。煤礦常用的隔爆型軟起動器自身設(shè)計有隔爆外殼，其材料成分具備隔爆和耐爆的性能。礦用隔爆型軟起動器的隔爆外殼需要考慮煤礦的作業(yè)環(huán)境，由于井下空間下所以隔爆外殼柜體不能過大，一般使用鋼板或者鑄鋼材料即可，但是要保證一定的厚度。目前，國際上對礦用隔爆型軟起動器的隔爆外殼標準都要明確的規(guī)定，隔爆柜體基本做到密不透風，否則柜體內(nèi)部引火會造成井下瓦斯爆炸。同時，隔爆柜體需要使用防爆接線箱，防止接線盒內(nèi)產(chǎn)生的火花引起外界爆炸。

5 礦用隔爆型軟起動器的具體應(yīng)用

5.1 礦用隔爆型軟起動器在帶式輸送機上的應(yīng)用

井下帶式輸送機上需要裝置礦用隔爆型軟起動器，滿足防爆保護功能，同時能夠?qū)崿F(xiàn)對帶式輸送機不同負荷的控制要求。相對來說，井下帶式輸送機的運行時間長，經(jīng)常會出現(xiàn)超負荷運行，并且運輸過程中受多種因素影響會經(jīng)常性停車，使得帶式輸送機頻繁啟動。為此，需要使用專門的礦用隔爆型軟起動器來提高帶式輸送機的穩(wěn)定性。礦用隔爆型軟起動器能夠?qū)崿F(xiàn)軟起動和直接起動，控制參數(shù)也可以隨著調(diào)整，即便是出現(xiàn)重復載?；蛘叻磸推饎樱浧饎悠饕材軌蛴行б种戚斔蛶討B(tài)張力，減少輸送帶、接頭以及減速器的磨損，提高設(shè)備的使用壽命。因此，礦用隔爆型軟起動器的保護功能齊全且操作簡單、安裝方便，過負荷能力強，當出現(xiàn)超載運行或頻繁起動，也能夠防止事故發(fā)生，提高了井下帶式輸送機的安全性和穩(wěn)定性。

5.2 礦用隔爆型軟起動器在采煤機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

采煤機作為綜采系統(tǒng)不可或缺的重要機械，其能夠高效穩(wěn)定運行至關(guān)重要。傳統(tǒng)的采煤機所采用的礦用型三相交流異步起動器對電網(wǎng)的沖擊較大，很容易破壞采煤機的電氣控制系統(tǒng)。為了降低電流沖擊，目前國內(nèi)采煤機基本都使用上礦用隔爆型軟起動器，能夠減少采煤機起動瞬間的機械沖擊，確保采煤機的穩(wěn)定運行。與此同時，井下綜采工作面環(huán)境較差，采煤機停機次數(shù)較多，由于需要頻繁起動采煤機很容易造成上級開關(guān)跳閘，影響到全礦的正常生產(chǎn)。如果能夠使用礦用隔爆型軟起動器就能偶有效地控制采煤機的反復起動，降低機械沖擊的同時避免了機械部件的損壞。此外，礦用隔爆型軟起動器對變壓器額定容量要求較低，所需要的額定電流也比較小，所以，綜采工作面只需要配置一臺500KVA移動變電站即可，提高采煤機工作效率的同時還有助于節(jié)約電能和材料成本費用。

參考文獻：

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