赵 虎

（山西焦煤集团有限责任公司官地煤矿， 山西 太原 030022）

引言

传统煤矿运输机的异步电机在重载起动期间会产生较大电流，远远高出额定电流，这便使得异步电机起动期间存在多种缺陷问题。比如会产生较大的冲击电流，且在电网容量较小时，电压还会出现下降趋势。而若出现缺压问题时，电机很可能出现燃烧事故。由此看出，为了避免重载起动期间对其他机械设备产生冲击，应使用重载软起动技术，以提高皮带运输机的使用年限[1]。

1 皮带运输机重载软起动条件

煤矿皮带运输机重载软起动需要具备一定条件，首先是确定合适的皮带长度，皮带越长，整个运输机系统转动期间产生的惯量也越大，电机需要克服惯量产生的加速力矩也就越大。对此，应结合实际运输量选择合适的皮带长度。其次是确定合理的容量，皮带运输机正常起动需要较大容量，但容量过大会增大初始力矩，起动期间会对其他设备产生较大的冲击力。最后在皮带运输机起动期间，前部分皮带受力大于后部分皮带，皮带很容易因受损问题产生较大的冲击力。这主要因为电动机起动时需要静力矩平衡负载，也需要动力距产生加速度，但加速度的增加会产生更大的冲击电流，从而对整个系统造成更大的冲击。由此看出，皮带运输机重载软起动正常进行的前提便是有效降低设备运行期间产生的起动加速度。

2 软起动技术在皮带运输机中的实际应用

2.1 企业简介

某煤矿生产期间使用两台型号为GX1250的钢绳芯皮带运输机，其长度为1 600m、宽度为800 mm、倾角为16°。其中1号皮带运输机房在地面，采用功率为115 kW的绕线式电机进行起动；2号皮带运输机房在矿井下，采用功率为115 kW的鼠笼式电机进行起动。为了确保起动的平稳性，企业还采用了型号为TV560液力偶合器设备。从实际运行效果来看，1号皮带运输机虽然起动平稳性较高但技术落后，增大了企业的维修成本，2号皮带运输机具备较大的起动电流，且不平稳，影响了皮带的使用寿命。为了避免重载起动问题，企业技术人员在勘察开采现场后决定改进皮带的起动方式，使用软起动技术，增强皮带的运输功能[2]。

2.2 控制系统改造

利用施耐德ATS48软起动器进行起动，其工作原理如下页图1所示，且在结束起动后采用工频旁路起动方式。同时，利用自由停车方式，当软起动器发生故障问题后，就地动力柜强制工频旁路直接起动。2号皮带运输机采用PLC控制回路与现场控制按钮，原回路控制真空接触器，实现工频起动。改造完成后，工作人员可以输入触点控制软起动器，并间接控制电机起动。

改造期间使用的两台电机功率较大，无论采用就地起动还是远程起动方式，两台电机均应设置间隔时间，第一台电机先行起动，之后延时起动另一台电机。系统改造后，输出转矩与起动电流均明显降低，因此技术人员还可以进一步修改PLC系统及整定时间，以同时起动两台电机。除此之外，改造期间去掉原有的控制柜，在新控制柜中移植原动力柜组件。且为了降低改造成本，只需要局部改动PLC控制线路，且保留原有的操作模式。

软起动器属于可控起动，较为适用于运输距离长且起动惯量较大的带式运输机。期间工作人员可以设定加速度起动时间，先以较低加速度起动至10%额定速度，有效张紧皮带后再以原定加速度运行至额定速度，以降低对皮带的冲击程度。

2.3 软起动方式在电动机控制中的应用效果

对某煤矿2号皮带运输机采用施耐德ATS48软起动器，并采用工频旁路的起动方式及自由停车方式。同时，2号皮带运输机采用现场控制以及PLC控制方式，由中间继电器控制软起动器的起停。通过改造，以往煤矿开采期间出现的皮带起动过快问题得到了很好解决，皮带使用年限也得到延长，维修量明显减少，一定程度上提高了煤矿皮带机的运输效率[3]。

图1 AST48工作原理示意图

2.3.1 起动方式灵活及起动性能优异

通过为皮带运输机增加软起动器，工作人员在起动运输机时可以根据实际运输情况选择限流起动以及突跳起动方式，且还可以根据电网需要设置起动参数，有效避免冲击力问题，达到最佳的起动效果。首先，限流起动方式可以使电动机在全压模式下起动，当需要限制最大起动电流时可以选择此种起动模式。且用户可以根据实际需求，在满载电流的50%～60%之间进行选择。其次，软起动过程中，技术人员可以选择不同斜率的电压量，且可以在转子堵转矩0～90%范围内进行自主选择。斜坡加速过程中，电机电压呈无级递增趋势，当电机达到既定转速后，软起动器将会自动切换为全电压模式。最后，采用冲突跳启动模式时应使用转矩较高的设备，且用户可以自主选择限流或软起动方式中的附加脉冲时间，从而协助电动机更快起动[4]。

2.3.2 全功能保护

软起动器可以为皮带运输机提供过载保护模式，为输入缺相、输出缺相、过压、短路、电机堵转以及晶闸管短路等故障提供有效保护。这种过载保护功能可以去除继电器设备，增大配电柜内部线路的便捷性，且在不借助任何传感器设施的情况下便可以自主读取电机运行参数。除此之外，软起动器还可以自主诊断故障，减少技术人员查找故障时间，降低维修成本。

2.3.3 运行可靠且维修便捷

软起动器运行电流较大，可以利用开关无级调借电压，降低系统的不良影响程度。且其具备较强的过载能力与较宽的调压范围，可以在菜单界面中有效查阅修改运行参数，并利用附加通讯网接口实现全面自控。

2.3.4 实现节能运行

随着电机负载率的不断变化，软起动器可以自动调节电机转速，并提高电机的运行功率。同时，软起动器还可以降低电机的功率损耗，对于负载变化较快的电机而言，其具备显著的节能效果。

2.3.5 延长设备的使用寿命

软起动方式可以有效降低电动机起动期间产生的机械应力，降低对元件的冲击力度，且还可以消除液流系统中的液击故障，提高电动机设备的运转功率。

3 结语

随着煤矿开采量需求的不断增大，皮带运输机需要在重载情况下起动。皮带运输机重载软起动技术的应用，可以提供灵活的起动方式，具备优异的起动性能，可降低对元件的冲击力度，延长设备的使用寿命，提高电动机设备的运转功率，运行可靠且维修便捷，实现节能运行。