【摘 要】文中論述電氣系統(tǒng)容量有限的條件下，大功率膠帶電機的啟動問題。采用軟啟動器和液力耦合器配合使用，不僅解決了機械和電氣的軟啟問題，還避免了選擇大容量變壓器直接啟動或采用變頻啟動的方式，減少了一次性初投資和生產(chǎn)過程中的變壓器運行損耗。
【關(guān)鍵詞】軟啟動器；液力耦合器
近年來，為了解決礦山膠帶運輸機采用籠型機驅(qū)動時的起動問題，普遍采用了液力耦合器與軟起動設備配合使用的設計方案。大多效果良好，但也有部分膠帶機出現(xiàn)了壓料起動困難或起動失敗問題。對此，我們從理論到實踐進行了認真的探索與研究。
一、影響使用效果原因的分析
1.電動機選取對使用效果的影響影響
膠帶運輸機負載力矩的因素很多，如膠帶機承載的物料量；膠帶機角度；最 大壓料量；膠帶托輥數(shù)量及滑動系數(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。設計計算時，因素都應考慮齊全，并用類同的實際運轉(zhuǎn)設備進行校核，確定電機計算功率。在實際選配時，還要考慮電機的過載倍數(shù)和容量擋級，一般，膠帶機起動靜阻轉(zhuǎn)矩應為額定轉(zhuǎn)矩的1.5倍；容量擋級通常靠上一擋選取。由于上述原因，電動機功率很難與實際負載準確匹配，有的容量寬松，有的容量吃緊。容量寬松的場合，液力耦合器與軟起動配合使用效果良好；容量吃緊的場合，就有可能出現(xiàn)起動困難問題。
2.液力耦合器選取對使用效果的影響
液力耦合器有限矩型和變矩型。目前，膠帶運輸機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，增設了延遲腔，在傳遞功率不變的情況下，可延遲嚙合時間。如果液力耦合器在嚙合前，能夠保證軟起動達速，且電機功率選擇合適，又沒有機械卡茬，那么膠帶機就一定會順利啟動；如果在軟起動未達速前，液力耦合器已經(jīng)嚙合，帶上了全負載，那么除非電機選取過大，不然，決不會完成起動過程，直至電氣保護跳閘。
3.變壓器選取對使用效果的影響
變壓器一般按60～70％負荷率選取，若系統(tǒng)接有大型電動機（容量超過變壓器容量的20％以上），為了保證母線電壓降≤5％，無論這臺電機所帶負載大小，都必須考慮給其配置軟起動設備。比如，弓長嶺一選14＃膠帶機，工藝配置為250kW雙驅(qū)動電機，若采用直接起動方式，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)域用電負荷僅為750kW，變壓器負荷率僅為30％，顯然是大馬拉小車，造成投資的浪費和損耗的增加；設計在充分考慮起動壓降，投資，運行費的基礎(chǔ)上，實際選用的是2×1250kVA變壓器（一工一備），若采用直接起動方式，母線壓降為14％，機端壓降為20％，顯然不能滿足規(guī)程規(guī)定的要求，因此，配用了軟起動設備。總之，大型電動機容量占比越高，起動越困難；變壓器負荷率越高起動越困難；系統(tǒng)容量越小起動越困難；無功負荷越高起動越困難。
二、解決問題的方法
1.電動機功率選取適當
在電動機選取時，要把影響靜阻力矩的因素考慮周全，機械結(jié)構(gòu)設置合理，保證無卡茬。
2.液力耦合器的選取要適應工藝運轉(zhuǎn)需求
液力耦合器盡量選取嚙合時間長的機型；在遇到特殊大功率膠帶機（一般為雙驅(qū)動）時，考慮選用帶延遲腔型液力耦合器，便于調(diào)節(jié)。
3.軟起動參數(shù)設定正確
軟起動參數(shù)設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100％力矩的時間。
4.繼電保護整定方法合適
變壓器一、二次保護應按電動機全壓起動考慮。確保故障發(fā)生時，下級保護要先于上級保護動作，盡量縮小事故面。
5.軟起動增加突跳起動功能
在上述四種方法失效的情況下，方可考慮此種方法。因為，此方法需要另外增加設備，使控制系統(tǒng)復雜化，還會對膠帶機系統(tǒng)產(chǎn)生一定的沖擊。
此方法就是在軟起動控制回路內(nèi)增加一個時間繼電器，在軟起動設備完成前半段削峰任務后，將其強行切除，給電動機突加全壓。
軟起動本質(zhì)上就是降壓起動！只不過它的降壓幅度，降壓時間，限流倍數(shù)，輸出轉(zhuǎn)矩可調(diào)、可控而已。眾所周知，電動機的輸出轉(zhuǎn)矩與其端電壓的平方成正比，因此，軟起動設備通過限電壓來限電流是以犧牲轉(zhuǎn)矩為代價的。
軟起動配合液力耦合器使用的設計思想就是在液力耦合器嚙合帶全負載前，發(fā)揮軟起動限流作用，液力耦合器嚙合后軟起動設備自動切除，電動機全壓驅(qū)動膠帶運輸機運行。若沒有液力耦合器，軟起動是無法啟動恒轉(zhuǎn)矩設備的，因為電流與電壓一次方成正比，轉(zhuǎn)矩是與電壓二次方成正比，也就是說，若把電流限制到50％（正常電機起動電流應為額定電流的6～7倍），則電動機起動轉(zhuǎn)矩僅為額定的25％；若把電流限制到60％，則電動機起動轉(zhuǎn)矩僅為額定的36％。一般，配置軟起動設備，都應將電流限制到60％以下。因此，對于起動靜阻轉(zhuǎn)矩要求大于1.5倍的膠帶運輸機負載，是無法采用軟起動設備直接來起動的。這就產(chǎn)生了軟起動配合液力耦合器使用的設計方案。膠帶運輸機加裝了液力耦合器后，情況就大不相同，雖然軟起動限制的起動轉(zhuǎn)矩仍然是25％，36％??，但起動的初始段，電動機近似于空載，在所限制的輸出轉(zhuǎn)矩情況下，也能將電動機轉(zhuǎn)數(shù)提升到一定數(shù)值。眾所周知，只要電動機轉(zhuǎn)起來，就會產(chǎn)生反電勢，隨著電機轉(zhuǎn)數(shù)的增加，電機電流就會按一定比例逐步下降，同時，隨著電機轉(zhuǎn)數(shù)的增加，液力耦合器會逐步帶載，電機軸頭阻力矩也會逐步加大，直至兩者平衡，電機轉(zhuǎn)數(shù)不再增加，這時若電機達到額定轉(zhuǎn)數(shù)，不采取任何其他措施，膠帶機就會順利完成啟動；若電機沒能達到額定轉(zhuǎn)數(shù)，若不采取措施，電機就會在這個轉(zhuǎn)數(shù)下，按所限電流進行運轉(zhuǎn)，液力耦合器就會在這個轉(zhuǎn)數(shù)下帶載滑動。這種情況，若保護不動作，電機在3～4倍的電流下長時運轉(zhuǎn)就會燒毀，液力耦合器也會因研磨過熱噴油或爆裂。因此，必須采取其他補救措施。通過理論與實踐的探索研究，我們發(fā)現(xiàn)，液力耦合器的嚙合時間大多都會超過5～10秒，而大多電動機都會在這個時間內(nèi)，在所限制的轉(zhuǎn)矩倍數(shù)下，達速至50％～60％，電機電流也會相應降至3～4倍，此時若投入全壓，既能滿足母線壓降要求，又能使膠帶運輸機在保護裝置所限定的時間內(nèi)完成起動。通過東燒廠、弓長嶺選礦廠的實踐檢驗，此種方法，簡便易行。
三、結(jié)束語
液力耦合器與軟起動配合使用，只要軟起動的調(diào)整參數(shù)與繼電保護參數(shù)配合好，就會較好地解決膠帶機壓料起動困難問題。此方法的應用實踐，為今后類似工程的設計，開辟了一條新的途徑。
（文章出自：科技專論）
凌小姐