QJGR-400/1.14高壓軟起動(dòng)器的實(shí)踐應(yīng)用研究

李向軍

（山煤集團(tuán)蒲縣萬家莊煤業(yè)有限公司，山西 臨汾 041204）

煤礦井下刮板輸送機(jī)負(fù)載功率很大，直接啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電流約為正常工作電流的6～7倍，會(huì)引起供電電網(wǎng)的波動(dòng)，電壓波動(dòng)反作用于電動(dòng)機(jī)，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)無法正常啟動(dòng)，降低電動(dòng)機(jī)壽命。因此，針對(duì)刮板輸送機(jī)直接起動(dòng)的情況，一般采用軟起動(dòng)方式進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，可起到降低起動(dòng)電流的效果。

1 項(xiàng)目概況

山煤集團(tuán)蒲縣萬家莊煤業(yè)核定生產(chǎn)能力120萬t/a。煤礦井下20102綜采工作面、20104綜采工作面均采用SGZ630/400型刮板輸送機(jī)。以往該刮板輸送機(jī)進(jìn)行直接重載啟動(dòng)，啟動(dòng)過程中沖擊荷載對(duì)鏈條及鏈輪均造成較大的應(yīng)力作用，易造成設(shè)備啟動(dòng)困難，同時(shí)對(duì)減速器、刮板等設(shè)備造成機(jī)械沖擊，危害較大。針對(duì)這一情況，萬家莊煤礦決定對(duì)SGZ630/400型刮板輸送機(jī)應(yīng)用軟啟動(dòng)方式來解決沖擊危害。技術(shù)人員通過市場(chǎng)調(diào)研、設(shè)備技術(shù)性能對(duì)比，確定了QJGR-400/1.14礦用隔爆型高壓交流軟啟動(dòng)器，同時(shí)具有故障智能診斷及處理能力。

2 QJGR-400/1.14礦用隔爆型高壓交流軟啟動(dòng)器

QJGR-400/1.14礦用隔爆型高壓交流軟啟動(dòng)器在起動(dòng)性能上類似于低壓軟起動(dòng)器，主要是應(yīng)用于交流1.14 kV高壓電機(jī)進(jìn)行重負(fù)荷軟起動(dòng)，同樣具有起動(dòng)電流平滑可調(diào)、起動(dòng)速度平穩(wěn)、起動(dòng)性能可靠、對(duì)電網(wǎng)沖擊小等優(yōu)點(diǎn)，在煤礦大功率水泵、風(fēng)機(jī)和刮板輸送機(jī)等設(shè)備進(jìn)行軟起動(dòng)和軟停止。

2.1 結(jié)構(gòu)組成

該QJGR-400/1.14高壓軟起動(dòng)器主要由隔爆箱體、隔離裝置、晶閘管組件、真空接觸器、智能控制模塊、檢測(cè)模塊等部件組成；在配置上分為主回路、旁路、采集回路和控制回路。

（1）主回路。由三組晶閘管系統(tǒng)組成，每組由2～3對(duì)晶閘管正反并聯(lián)組成。

（2）旁路。主要部件是高壓真空接觸器，輸入和輸出端子分別跨接在三組晶閘管組件的電源端和負(fù)載端。由于整個(gè)晶閘管模塊和起動(dòng)接觸器組合體積較大，在設(shè)計(jì)中有時(shí)用一個(gè)礦用防爆型高壓起動(dòng)器作為旁路，這樣減小了整機(jī)的體積。

（3）信號(hào)回路。控制變壓器、電壓互感器、電流互感器，為控制器提供信號(hào)。

（4）控制回路。以控制器件為核心部件，以接口板、驅(qū)動(dòng)板等為外圍部件，構(gòu)成軟起動(dòng)器的控制系統(tǒng)。

高壓軟起動(dòng)器電氣控制示意圖如圖1。

圖1 QJGR-400/1.14高壓軟起動(dòng)器電氣控制圖

2.2 工作原理

電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中，可按預(yù)設(shè)曲線對(duì)電機(jī)電壓進(jìn)行平滑調(diào)節(jié)，將電機(jī)的起動(dòng)電流準(zhǔn)確地控制在設(shè)定范圍內(nèi)。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程完成后，由高壓接觸器開關(guān)旁路吸合，短接晶閘管模塊，使電動(dòng)機(jī)直接投入電網(wǎng)全壓運(yùn)行，保護(hù)系統(tǒng)由旁路實(shí)現(xiàn)。該軟起動(dòng)器的電路結(jié)構(gòu)如圖2，通過串聯(lián)的晶閘管承受電網(wǎng)的高壓。起動(dòng)時(shí)，通過同時(shí)觸發(fā)各相正反串聯(lián)的晶閘管，連續(xù)控制晶閘管的觸發(fā)角，連續(xù)控制電動(dòng)機(jī)的端電壓和起動(dòng)電流，實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟起動(dòng)。

圖2 QJGR-400/1.14高壓軟起動(dòng)器的電路結(jié)構(gòu)框圖

（1）空載特性。當(dāng)電機(jī)空載時(shí)，軟起動(dòng)控制電壓幅值在75%～110%額定電壓范圍內(nèi)，軟起動(dòng)能平穩(wěn)起動(dòng)電機(jī)，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速的90%時(shí)，能可靠脫離軟起動(dòng)狀態(tài)，接觸器合閘將主電源全壓直接送往負(fù)載電機(jī)。

（2）負(fù)載特性。當(dāng)電機(jī)額定負(fù)載，軟起動(dòng)器控制電壓為額定電壓時(shí)，軟起動(dòng)器能平穩(wěn)起動(dòng)電機(jī)，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速的90%時(shí)，能可靠脫離軟起動(dòng)狀態(tài)，接觸器合閘將主電源全壓直接送往負(fù)載電機(jī)。

（3）突跳起動(dòng)特性。高壓軟起動(dòng)控制器在重載起動(dòng)時(shí)，可采用電流突跳起動(dòng)方式，其突跳電流基值可調(diào)，突跳時(shí)間為1～10 s。

（4）軟停車特性。軟停車時(shí)，高壓軟起動(dòng)控制器停車平穩(wěn)，停車時(shí)間0～60 s可調(diào)。

3應(yīng)用效果分析

2020年9月10日，對(duì)萬家莊煤礦20104綜采工作面SGZ630/400型刮板輸送機(jī)上采用QJGR-400/1.14高壓軟起動(dòng)器進(jìn)行安裝調(diào)試。當(dāng)前SGZ630/400型刮板輸送機(jī)已帶載運(yùn)行半年之久，設(shè)備運(yùn)輸穩(wěn)定可靠，有效解決了刮板輸送機(jī)重載難起動(dòng)問題，減小動(dòng)載沖擊，減小起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊。工業(yè)性試驗(yàn)工況見表1。

表1 具體工業(yè)性試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)工況

從2020年9月10日至2021年3月9日時(shí)間里，該高壓軟啟動(dòng)器在SGZ630/400型刮板輸送機(jī)上的運(yùn)行狀況測(cè)試情況見表2。

表2 高壓軟起動(dòng)器各種運(yùn)行狀況測(cè)試

綜上所述，QJGR-400/1.14高壓軟起動(dòng)器在SGZ630/400型刮板輸送機(jī)上的整體運(yùn)行效果理想，高壓軟起動(dòng)器滿足1.14 kV高壓供電下刮板輸送機(jī)的平穩(wěn)啟動(dòng)，并能實(shí)現(xiàn)智能化控制。設(shè)備運(yùn)行半年之久，無一起安全故障發(fā)生，有效保障了設(shè)備安全運(yùn)行的可靠性。

4 結(jié)語

QJGR-400/1.14高壓軟起動(dòng)器集高電壓、大功率變頻起動(dòng)技術(shù)于一體，有效地解決了萬家莊煤業(yè)井下1.14 kV高壓供電的刮板輸送機(jī)起動(dòng)時(shí)造成啟動(dòng)電流大、降壓大、機(jī)械沖擊大等問題。QJGR-400/1.14高壓軟起動(dòng)器的應(yīng)用，有效提高了機(jī)電設(shè)備工作的安全性和可靠性，降低了設(shè)備的使用成本，安全經(jīng)濟(jì)效益顯著。