6kV高压隔爆软起动技术及应用.pdf

2 0 0 2年第 2期 矿 业 科 学 技 术 2 5 6 k V 高压隔爆软起动技术及应用 张庆 平 淮南矿业集 团张集煤矿 摘要 介绍{ 莱矿井下新科技产品 B GR Q--6 A隔爆型高压软起动装置的原理、 特征及现场使用的成功经验 。 该装置可与控制器件 如 P I C等 组成完善的监控系统。 适合煤矿井下、 石油、 化工等具有爆炸、 易燃性气体 场所推 广使 用 关键词 高压； 隔爆； 软起动装置 1 概述 2 工作原理 随 着工业 的发 展。 生产 中各 类设 备 如胶带运输 机、 水泵等 的功率越来越大。 供电的电压等级也越 来越高 。 对于大 型设 备驱动装 置电动机的起动 问题 ． 也逐 渐引起 了人们 的关 注 。8 0 年 代后 。 出现 的限矩 型液 力偶合 器属机 械软起 动方 式 ． 取 代 丁～般 容量 电动 机的直接 全压起 动。9 0年代 初 ， 开 始 出现以 电 气调速为主控的电气软起动器。 如 常州自动化研究 所开发 的 K DK4系列 矿用 隔爆型 软启动控 制器 、 上 海煤科 院开发 研制 的 QJ R1 3 0 0 ／ 1 1 4 0型 矿用隔爆 兼本 质安 全型交 流软起 动器 ． 被广 泛地应 用于 煤矿 井下。近年来对胶带运输机起动开始少量使用美国 道 奇 D OF X 3 E 公 司 研 制 的 C S T 即 C ONTR O LA B I E S TA RT TR ANS P ORT可控 起动 传输 ． 它 是集 机 、 电、 液为一 体 的高 科技 产 品。 起 动性 能较为 理想， 但价格过于昂贵． 一般用户无法接受。对于高 压 6 k V 及 以上软起 动装置 ， 目前 国外已有 为数不多 的几家公司研制出来。 但在国内仍属空白。 而国外 6 k V 高压软起动器 。 主要 应用于地面 电动机 的控制 ． 在煤矿井下、 石油、 化工等具有爆炸、 易燃性气体的 危险场所使用， 国内、 外尚未出现 所以由淮南矿业 集团 张集公司、 合肥煤炭设计院、 唐山开诚电器有 限公 司 及美 国 R o c k we l l 公 司共 同开 发 的新型 高压 大功 率交 流异步 电动机 电气软 起动 隔爆装 置 ． 必将 成为高 电压、 大容 量 电机拖 动技术的发展主流 。 众 所周 知 ． 当异 步电动机 定 子与转 子 回路 的参 数为恒定 时 ， 在一定 的转 差率下 ， 电动机 的电磁转矩 与加在 定 子绕 组上 电压 的平 方成 正 比。 与 电机 电流 成正 比。因此 ， 可 以通过控 制可控硅 的相 位角 ． 达到 控 制 电压 的 目的 ， 从 而实现 对加 速转矩 和起 动 电流 的限制。该装置由主回路、 旁路、 反馈回路和控制回 路等几部分组成。接通主电路 6 k V电源及 1 2 7 V控 制电源后， 根据应用负荷要求由编程器输入负荷参 数 ， 本 系统提 供双斜坡起 动、 软起 动、 突跳 软起动 、 限 流起动 、 全压起 动 、 泵控起动六种 起动方式 。由外部 所给信号 如 P I ． c 、 按钮等 起动控制器， 控制器通 过运算按照设定的程序， 控制三相可控硅的导通角， 开通晶闸管驱动负载， 使得电机按设定的值平滑起 动。 控制器通 过对起 动曲线及转速 的监 测和运算 ． 投 入旁路真空按触器， 切除晶闸管系统。 完成软起动过 程。 当需要停车时。 通过外部信号停止控制器并停止 负载工作 。 3 主要功能特点 3 ． 1 主要 核心 部件 ， 采 用美 国 R o c k w e l l 公 司 生产 的原装进 口件。 如可控硅、 微处理器、 控制板等， 性能 稳定 ， 功能 齐全 ， 抗干扰能力强 ． 运行安 全可靠 。 3 ． 2具有双 斜坡起动 、 软起动 、 突跳软 起动 、 限流起 动、 全压起 动 、 泵 控起动六种起 动功能 ， 以满足 风机 、 水泵、 胶带输送机、 刮板输送机等不同负荷对象的控 维普资讯 2 6 矿 业 科 学 技 术 2 0 0 2年第 2期 制要求 。 用户可 根据负载情 况 ． 任意预先 设定给定 曲 线， 实现平滑起动、 停止． 特别是独特的泵控功能将 有效地避免 对排水管路 的 冲击 及水锤 现象。 另外 ． 本 装置 还具有 软件编 程和 远方 通讯 接 口． 可实现 远 程 故障诊断 。 同时， 可 与 P I C组 成完 整的控制 系统 ． 以 满足用户更 高的要求 。 3 ． 3 在满 足 隔爆 要 求 条件 下 ． 采用 直 冷式 散 热 方 式。 由 1 8 0块 3 0 0 mm8 0 mm 铁板 制成 的“ v” 字型 散热片焊接在壳体外． 布局合理． 既增加了强度又实 现了散热 。 为防 止壳 内器件 局部过 热 ． 在 防爆箱体 内 加装 了两 台小 型风扇 ． 使箱体 温度均 匀． 实 践证 明效 果 良好 。 3 ． 4 通过控 制电机 的端电压 ． 限制高起动转矩 和起 动电流 的峰值 ． 从 而降 低对 减速 器 、 机 械基 础、 传动 轴及 滚筒的 冲击 ； 可 降低胶带 的设计 强度 ． 减少设备 初期投资， 延长胶带的使用寿命， 同时大大降低了大 容量 电机起动 时对电网 的冲击 。 3 ． 5 设有过 热保护 、 过压保 护 、 转子堵转 保护 、 门极 开路监测、 防止频繁起动和控制部分电源监视保护 功能。另外。 采用控制器与接口板用金属外壳屏蔽． 解 决 了分 布 电容 及分 布 电感对 触发 信号 的 干扰 ， 使 该装置更 加安全可靠 。 4 主要技术指标 额定 电压 AC 6 k Vl 5 额定 电流 8 0 A． 1 0 0 A． 1 2 0 A． 1 4 0 A． 1 6 0 A． 1 8 0 A 额定 频率 5 0 Hz 软起 动 初始 转矩 A 0 ～9 0 的额定转矩 起 动时间 T。 0 ～3 0 s 突跳 时问 T 0 ～2 s 限流起动 限流等级 B 5 0 ～6 0 0 额定电流 起 动时间 T。 0 ～ 3 0 s 外 形 尺 寸 长 1 9 7 5 mm 宽 1 0 1 5 mm 高 95 0mm 5 使用效果 B GR Q～6 A隔爆 型高 压软起 动装 置． 在 现场 应用效 果来 看 ． 起 动效果好 ． 保 护功能 齐全， 质量 可靠 ． 能有 效地 解 决 在起 动过 程 中对 电 动机 和机 械 设备 的 冲 击 ． 从而大 大提高 电动机 、 机械 传动设 备及皮 带输 送 机的使用寿命。 在初期调试及正常运行中． 有下列问 题应加以注意 ① 要根 据现 场实 际负 荷需 要设 定参 数 ． 以满 足 不 同 负载的需要 ； ② 要确保全 部装置共地 且接地牢 固、 可靠 ． 以避 免信 号的干扰 ； ③ 要 确保 控 制 电源 电压 在 l 1 0 V～ l 3 5 V 范 围 内 ； ①当出现故障时． 不要盲 目处理， 应根据控制器 上 显示 的故 障代号 ． 对 应故 障点 ． 进行处理 ； ⑤建 议增 设适 当规 格 的 出线嘴 ． 以适 应不 同拖 动控制 的需 要。 6结语 由淮南 矿业 集 团 张集 公司、 合肥煤 炭设计 院、 唐 山 开诚 电器有 限 公 司及美 国 Ro c k w e l l 公 司共 同 开 发研 制的 B GRQ一6 A 隔爆型 高压 软起 动装 置获 得 成功 l 、 该 装置 于 2 0 0 0年 8月 1 8日在淮 南矿业 集 团 张集煤 矿井下 西翼 上运 胶带输送机投 运至今 。 性 能稳定。 使用正常， 给企业带来了较好的经济效益。 2 、 2 0 0 0年 l 2月。 该装置通过专家鉴定评审． 属 国 内、 外首 创 。 填 补 了国内 、 外该领域 的空 白． 技 术性 能达到国际先进水平。 3 、 应用 于有 易燃 、 易爆 气体 环境 的煤 矿 、 石 油、 化工等 行业 ， 具 有广泛 的使 用价值 。 作 者 简介 张庆平， 1 9 9 1年毕业于淮南矿业学院 自动化专 业， 现在淮南矿业 集团 张集公司绞车队任 电气工 程师 。 维普资讯