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煤矿机械设备电机软启动分析

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摘要:介绍了软启动器的主要启动方式,包括斜坡升压、斜坡恒流和脉冲冲击,并从通风机、带式输送机和煤矿水泵三方面探讨了电机软启动在煤矿机械设备中的应用。实践说明,软启动在煤矿机械设备上的应用,不仅能够使煤矿供电质量得到改善,还能够使矿井设备得到保护,延长煤矿机械设备的寿命延长,降低能耗。

关键词:煤矿;电机软启动;应用

引言

在煤矿井下开采作业过程中,随着开采量的逐渐增多,导致维持各种电机设备正常运作的电机功率逐渐增大。煤矿中用于降压启动的传统方式,不仅存在较多缺点,而且也不能够使生产发展需求得到满足。而电机软启动器具有电路系统结构简单、故障率低、使用及维护简便、启动更加平稳的优势,被广泛应用于煤矿中的水泵、风机等设备开关,电机软启动不仅可以使冲击电流得到有效减小,而且节能效果尤为显著。

1软启动器简介

1.1电机软启动器的工作原理

电机软起动器是一种新型用于控制电机的装置,能够起到轻载节能、电机软起动以及软等多种保护功能。其主要工作原理是在被控电机与电源之间串接软启动器,使晶闸管利用三相反并联闸管交流调压器在被控电机与电源之间进行串接,控制核心为单片机,通过利用其电子开关特性,对触发脉冲实施控制,来使其触发角发生改变,从而能够对电路输出电压进行调节,实现调节电动机速度的目的。在设备启动过程当中,软启动器输出具有良好的限流功能。晶闸管输出电压随着其导通角增大而增加,电机速度从零开始,直至晶闸管在全导通情况下,才能够在额定电压下使电机开始无级平滑启动并进行工作[1]。

1.2软启动器的主要启动方式

1.2.1斜坡升压

此种起动方式较为简单,只需要通过对晶闸管进行导通角的调整,就可以与启动时间形成一定的函数递增关系。但是由于其不具有对电流形成闭环控制的功能,无法起到限流作用,所以在应用过程当中,容易使大功率晶闸管受到较大瞬时电流的冲击而出现损坏,影响电网的正常使用,所以在实际中应用较少。

1.2.2斜坡恒流

此种启动方式在电机启动的初期阶段,随着时间的增加而使启动电流得到增加,当电流达到额定设置电流值时,电流就会受到电流控制功能的控制,保持恒定的额定值,直到完成电机启动。其中,电流的增加速度是由电机负载能力所决定的,而大功率电机会受到电力增加速度影响而使启动速度受到影响。此种启动方式在煤矿中应用较为广泛,适用于煤矿中风机、泵类的启动。

1.2.3脉冲冲击

此种启动方式的开始阶段,能够使大功率晶闸管在短时间内就能够使导通角得到改变,从而得到较大的启动电流,并在一段时间的导通后再使电流得到回落。之后电流进行缓慢的线性上升达到原设定值,以恒流至电机启动。此种启动方法很少应用在一般负载中,在大功率电机克服较大静摩擦力以及重载情况下比较适用此种方法。

2电机软启动在煤矿机械设备上的具体应用

2.1在煤矿通风机上的应用

随着开采挖掘的深度和工作面不断延伸扩大,导致矿井内所需的风量得到大量增加,并且由于季节、温度的不断变化,矿井内的风量也需要随之进行调节。传统的调节系统是将风量需求作为依据,通过对风门进行调节来实现对风量的控制。此种方法虽然满足了矿井内风量需求,但是过于耗费电能,并且在调节操作时也不够方便。原电控系统的启动方式通常情况下会采用降压或者直接启动的方式,但是对于在55kW以上的大功率电机来说,启动电流大、时间长,缺乏对电机的有效保护,容易使电网受到较大冲击而出现供电系统跳闸、电机损坏等情况。而将软启动器应用在风机中,在电流较小的情况下就能够使风机启动,并且启动更为轻松、平滑,使直接启动造成电机损坏等情况得以避免。并且应用软启动器后,在对风量进行调节时所耗费的电能得到节约,同时其集成了三相电流不平衡、缺相、短路以及过流等保护功能[2]。在煤矿通风机中对软启动进行应用,使矿井生产作业的安全性以及自动化程度得到提高,并且能够有效节约电能,减少了电能成本。

2.2在煤矿带式输送机上的应用

带式输送机作为矿井煤炭的主要运输设备,对其应用保证了煤矿的高产高效。矿用带式输送机通常情况下都是采用工频拖动,传动采用液力耦合器的作业方式。但是此种传动方式具有对机械及启动电冲击大、传动效率不高以及不能平衡功率等缺点,很容易导致供电网出现电压降低,引起上级配电开关以及磁力启动器出现跳闸,进而导致重载起动不成功,甚至烧毁磁力启动器。同时,输送皮带由于在电机启动时受到冲击载荷,使其张力剧增,会使输送皮带的使用寿命严重缩短,甚至还可能出现皮带断裂的情况。而带式输送机的总价值中,皮带价值约占了3/4,并且液力耦合器以及减速器磨损严重的情况下,所用的维修养护成本较高,并且会导致较高的事故率,使煤矿生产作业受到影响。而煤矿企业的生产在不断朝着集约化、高效高产的方向发展,促使用于煤炭作业中使用的带式输送机也在不断朝着大运量、长距离、大功率以及高带速的方向发展,因此需要增加电机功率来满足新型带式输送机的功率要求,同时也对保护输送皮带,使其使用寿命得到延长提高了较高要求。煤矿带式输送机应用软启动后,能够使电机启动电流得到降低,使启动过程能够更加平稳,使启动电流能够在近似恒定的情况下,能够有效增加3~4倍的起动转距,有效地使设备运力及安全性得到保证和提高,同时还能够使对皮带产生的机械冲击得到有效降低,显著改善皮带的受力情况,还能够实现在设备运行全过程中对电机形成保护,使事故发生率得到显著降低[3]。

2.3在煤矿水泵上的应用

在煤矿作业过程中,矿井排水系统的主要作用就是使部分涌水能够及时从矿井下排出,也是保证煤矿生产安全的重要环节。因此能够对排水系统实施高效的控制,保证其能够高效低能的运行,有利于对煤矿生产安全形成保障。近年来,随着开采技术的提高,煤矿开采的作业深度不断延伸增加,部分煤矿需要对井下进行改建和扩建,所以导致了井下用电负荷在不断增长,但是地面上形成的现有供电系统的容量小,而矿井内排水系统所需的功率较大,所以很难使高压排水泵的电机启动要求得到满足。但是在煤矿高压排水泵对软启动器进行应用后,就具有了起动电流小、起动性能可靠、起动速度平稳以及对电网冲击小等明显的技术优势,并且还具备低速制动、软停机以及轻载节能等多种保护功能,使矿井内排水系统能够安全稳定的运行提供了巨大保障。

3结语

软启动在煤矿中的应用,不仅能够使煤矿供电质量得到改善,还能够使矿井设备得到保护,延长了煤矿机械设备的寿命延长,降低了能耗,使煤矿生产安全得到保障,具有较高的推广应用价值。

参考文献

[1]王伟.低压电机软启动器在煤矿中的应用[J].民营科技,2015(2):11.

[2]刘凤富,邵长龙,田拥军.煤矿中软启动器的应用探究[J].价值工程,2015(17):99-100.

[3]聂纯.软启动技术在煤矿矿生产设备上的运用[J].云南煤炭,2015(3):85-87.

作者:聂志武 单位:阳煤集团山西平舒煤业有限公司

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