【摘 要】文中論述電氣系統(tǒng)容量有限的條件下，大功率膠帶電機(jī)的啟動(dòng)問(wèn)題。采用軟啟動(dòng)器和液力耦合器配合使用，不僅解決了機(jī)械和電氣的軟啟問(wèn)題，還避免了選擇大容量變壓器直接啟動(dòng)或采用變頻啟動(dòng)的方式，減少了一次性初投資和生產(chǎn)過(guò)程中的變壓器運(yùn)行損耗。
【關(guān)鍵詞】軟啟動(dòng)器；液力耦合器
近年來(lái)，為了解決礦山膠帶運(yùn)輸機(jī)采用籠型機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)的起動(dòng)問(wèn)題，普遍采用了液力耦合器與軟起動(dòng)設(shè)備配合使用的設(shè)計(jì)方案。大多效果良好，但也有部分膠帶機(jī)出現(xiàn)了壓料起動(dòng)困難或起動(dòng)失敗問(wèn)題。對(duì)此，我們從理論到實(shí)踐進(jìn)行了認(rèn)真的探索與研究。
一、影響使用效果原因的分析
1.電動(dòng)機(jī)選取對(duì)使用效果的影響影響
膠帶運(yùn)輸機(jī)負(fù)載力矩的因素很多，如膠帶機(jī)承載的物料量；膠帶機(jī)角度；最 大壓料量；膠帶托輥數(shù)量及滑動(dòng)系數(shù)；膠帶上物料與卸料口的摩擦系數(shù)；膠帶與除塵罩封口的摩擦系數(shù)；液力耦合器注油量等。設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，因素都應(yīng)考慮齊全，并用類同的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備進(jìn)行校核，確定電機(jī)計(jì)算功率。在實(shí)際選配時(shí)，還要考慮電機(jī)的過(guò)載倍數(shù)和容量擋級(jí)，一般，膠帶機(jī)起動(dòng)靜阻轉(zhuǎn)矩應(yīng)為額定轉(zhuǎn)矩的1.5倍；容量擋級(jí)通常靠上一擋選取。由于上述原因，電動(dòng)機(jī)功率很難與實(shí)際負(fù)載準(zhǔn)確匹配，有的容量寬松，有的容量吃緊。容量寬松的場(chǎng)合，液力耦合器與軟起動(dòng)配合使用效果良好；容量吃緊的場(chǎng)合，就有可能出現(xiàn)起動(dòng)困難問(wèn)題。
2.液力耦合器選取對(duì)使用效果的影響
液力耦合器有限矩型和變矩型。目前，膠帶運(yùn)輸機(jī)大多配用限矩型液力耦合器。基本限矩型液力耦合器，所傳遞的功率，嚙合時(shí)間僅與一次性注油量有關(guān)，產(chǎn)品定型后，是不可調(diào)節(jié)的；有的設(shè)備制造商，為了滿足多種工藝需求，在基本限矩型的基礎(chǔ)上，增設(shè)了延遲腔，在傳遞功率不變的情況下，可延遲嚙合時(shí)間。如果液力耦合器在嚙合前，能夠保證軟起動(dòng)達(dá)速，且電機(jī)功率選擇合適，又沒(méi)有機(jī)械卡茬，那么膠帶機(jī)就一定會(huì)順利啟動(dòng)；如果在軟起動(dòng)未達(dá)速前，液力耦合器已經(jīng)嚙合，帶上了全負(fù)載，那么除非電機(jī)選取過(guò)大，不然，決不會(huì)完成起動(dòng)過(guò)程，直至電氣保護(hù)跳閘。
3.變壓器選取對(duì)使用效果的影響
變壓器一般按60～70％負(fù)荷率選取，若系統(tǒng)接有大型電動(dòng)機(jī)（容量超過(guò)變壓器容量的20％以上），為了保證母線電壓降≤5％，無(wú)論這臺(tái)電機(jī)所帶負(fù)載大小，都必須考慮給其配置軟起動(dòng)設(shè)備。比如，弓長(zhǎng)嶺一選14＃膠帶機(jī)，工藝配置為250kW雙驅(qū)動(dòng)電機(jī)，若采用直接起動(dòng)方式，為了保證母線電壓降≤5％，就需要選用2×2500kVA變壓器（一工一備），而該區(qū)域用電負(fù)荷僅為750kW，變壓器負(fù)荷率僅為30％，顯然是大馬拉小車，造成投資的浪費(fèi)和損耗的增加；設(shè)計(jì)在充分考慮起動(dòng)壓降，投資，運(yùn)行費(fèi)的基礎(chǔ)上，實(shí)際選用的是2×1250kVA變壓器（一工一備），若采用直接起動(dòng)方式，母線壓降為14％，機(jī)端壓降為20％，顯然不能滿足規(guī)程規(guī)定的要求，因此，配用了軟起動(dòng)設(shè)備。總之，大型電動(dòng)機(jī)容量占比越高，起動(dòng)越困難；變壓器負(fù)荷率越高起動(dòng)越困難；系統(tǒng)容量越小起動(dòng)越困難；無(wú)功負(fù)荷越高起動(dòng)越困難。
二、解決問(wèn)題的方法
1.電動(dòng)機(jī)功率選取適當(dāng)
在電動(dòng)機(jī)選取時(shí)，要把影響靜阻力矩的因素考慮周全，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)置合理，保證無(wú)卡茬。
2.液力耦合器的選取要適應(yīng)工藝運(yùn)轉(zhuǎn)需求
液力耦合器盡量選取嚙合時(shí)間長(zhǎng)的機(jī)型；在遇到特殊大功率膠帶機(jī)（一般為雙驅(qū)動(dòng)）時(shí)，考慮選用帶延遲腔型液力耦合器，便于調(diào)節(jié)。
3.軟起動(dòng)參數(shù)設(shè)定正確
軟起動(dòng)參數(shù)設(shè)定的原則是在滿足母線壓降需求的前提下，盡量提高限流倍數(shù)，縮短到達(dá)100％力矩的時(shí)間。
4.繼電保護(hù)整定方法合適
變壓器一、二次保護(hù)應(yīng)按電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)考慮。確保故障發(fā)生時(shí)，下級(jí)保護(hù)要先于上級(jí)保護(hù)動(dòng)作，盡量縮小事故面。
5.軟起動(dòng)增加突跳起動(dòng)功能
在上述四種方法失效的情況下，方可考慮此種方法。因?yàn)椋朔椒ㄐ枰硗庠黾釉O(shè)備，使控制系統(tǒng)復(fù)雜化，還會(huì)對(duì)膠帶機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生一定的沖擊。
此方法就是在軟起動(dòng)控制回路內(nèi)增加一個(gè)時(shí)間繼電器，在軟起動(dòng)設(shè)備完成前半段削峰任務(wù)后，將其強(qiáng)行切除，給電動(dòng)機(jī)突加全壓。
軟起動(dòng)本質(zhì)上就是降壓起動(dòng)！只不過(guò)它的降壓幅度，降壓時(shí)間，限流倍數(shù)，輸出轉(zhuǎn)矩可調(diào)、可控而已。眾所周知，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩與其端電壓的平方成正比，因此，軟起動(dòng)設(shè)備通過(guò)限電壓來(lái)限電流是以犧牲轉(zhuǎn)矩為代價(jià)的。
軟起動(dòng)配合液力耦合器使用的設(shè)計(jì)思想就是在液力耦合器嚙合帶全負(fù)載前，發(fā)揮軟起動(dòng)限流作用，液力耦合器嚙合后軟起動(dòng)設(shè)備自動(dòng)切除，電動(dòng)機(jī)全壓驅(qū)動(dòng)膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行。若沒(méi)有液力耦合器，軟起動(dòng)是無(wú)法啟動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩設(shè)備的，因?yàn)殡娏髋c電壓一次方成正比，轉(zhuǎn)矩是與電壓二次方成正比，也就是說(shuō)，若把電流限制到50％（正常電機(jī)起動(dòng)電流應(yīng)為額定電流的6～7倍），則電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩僅為額定的25％；若把電流限制到60％，則電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩僅為額定的36％。一般，配置軟起動(dòng)設(shè)備，都應(yīng)將電流限制到60％以下。因此，對(duì)于起動(dòng)靜阻轉(zhuǎn)矩要求大于1.5倍的膠帶運(yùn)輸機(jī)負(fù)載，是無(wú)法采用軟起動(dòng)設(shè)備直接來(lái)起動(dòng)的。這就產(chǎn)生了軟起動(dòng)配合液力耦合器使用的設(shè)計(jì)方案。膠帶運(yùn)輸機(jī)加裝了液力耦合器后，情況就大不相同，雖然軟起動(dòng)限制的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩仍然是25％，36％??，但起動(dòng)的初始段，電動(dòng)機(jī)近似于空載，在所限制的輸出轉(zhuǎn)矩情況下，也能將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)提升到一定數(shù)值。眾所周知，只要電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)起來(lái)，就會(huì)產(chǎn)生反電勢(shì)，隨著電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的增加，電機(jī)電流就會(huì)按一定比例逐步下降，同時(shí)，隨著電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的增加，液力耦合器會(huì)逐步帶載，電機(jī)軸頭阻力矩也會(huì)逐步加大，直至兩者平衡，電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)不再增加，這時(shí)若電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)數(shù)，不采取任何其他措施，膠帶機(jī)就會(huì)順利完成啟動(dòng)；若電機(jī)沒(méi)能達(dá)到額定轉(zhuǎn)數(shù)，若不采取措施，電機(jī)就會(huì)在這個(gè)轉(zhuǎn)數(shù)下，按所限電流進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，液力耦合器就會(huì)在這個(gè)轉(zhuǎn)數(shù)下帶載滑動(dòng)。這種情況，若保護(hù)不動(dòng)作，電機(jī)在3～4倍的電流下長(zhǎng)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)就會(huì)燒毀，液力耦合器也會(huì)因研磨過(guò)熱噴油或爆裂。因此，必須采取其他補(bǔ)救措施。通過(guò)理論與實(shí)踐的探索研究，我們發(fā)現(xiàn)，液力耦合器的嚙合時(shí)間大多都會(huì)超過(guò)5～10秒，而大多電動(dòng)機(jī)都會(huì)在這個(gè)時(shí)間內(nèi)，在所限制的轉(zhuǎn)矩倍數(shù)下，達(dá)速至50％～60％，電機(jī)電流也會(huì)相應(yīng)降至3～4倍，此時(shí)若投入全壓，既能滿足母線壓降要求，又能使膠帶運(yùn)輸機(jī)在保護(hù)裝置所限定的時(shí)間內(nèi)完成起動(dòng)。通過(guò)東燒廠、弓長(zhǎng)嶺選礦廠的實(shí)踐檢驗(yàn)，此種方法，簡(jiǎn)便易行。
三、結(jié)束語(yǔ)
液力耦合器與軟起動(dòng)配合使用，只要軟起動(dòng)的調(diào)整參數(shù)與繼電保護(hù)參數(shù)配合好，就會(huì)較好地解決膠帶機(jī)壓料起動(dòng)困難問(wèn)題。此方法的應(yīng)用實(shí)踐，為今后類似工程的設(shè)計(jì)，開(kāi)辟了一條新的途徑。
（文章出自：科技專論）
凌小姐