PST系列軟啟動器在膠帶輸送機中的應用

摘 要：介紹了淮北礦業集團公司臨渙選煤廠應用PST系列軟啟動器對膠帶輸送機啟動系統進行技術改造的實踐與效果。
關鍵詞：軟啟動器；膠帶輸送機；應用
　　臨渙選煤廠是一座年生產能力為450萬t的大型現代化選煤廠。廠內有9臺大型膠帶輸送機，膠帶機配有110kW電動機，電動機均有低壓配電供電裝置，采用直接啟動方式。膠帶機負載的工作特性使電動機啟動存在如下問題：①直接啟動或星三角啟動會產生電壓和電流突變，使電網過載，電壓瞬間波動，從而影響其他供電設備；②電動機和受驅動設備都會受到劇烈的應力作用，造成機械損傷；③設備故障以及因需要維修和停產將造成巨大經濟損失。據統計，9臺電機中曾有5臺因絕緣損壞而燒毀過，另外，電機控制主回路中的斷路器和接觸器也時有損壞。為此對膠帶機啟動系統進行了技術改造，對其控制回路也做了改進，應用軟啟動技術取代原來的直接啟動方式，投入運行以來，效果很好。
　　ABB公司生產的PST系列軟啟動器是基于最新的微處理器技術而設計，用于實現鼠籠式電動機的軟啟動，該軟啟動器具有多種保護和報警功能，幾乎可以檢測到所有電機故障，并對故障的實時顯示。
1 改造設想與要求
　　（1）考慮到膠帶機的負荷容量和運行的可靠性，每臺膠帶機均配備一臺軟啟動器。
　　（2）為提高控制系統的可靠性，機內配置可編程控制器，簡化外部接線，使其具有較高的容錯能力，即使出現誤操作也不會產生較大的危害。
　　（3）電動機啟動系統除具備正常的軟啟動外，還必須具備可切換至直接啟動的功能，以確保軟啟動系統故障時，膠帶機能應急啟動運行。
　　（4）設計時還要考慮配電及控制設備的維修方便。
2 電控系統原理
2．1 軟啟動器的選擇及參數設定
　　考慮到膠帶機對啟動力矩要求很高，在進行軟啟動器選擇時，應使軟啟動器的容量留有余量，所選用的ABB公司生產的PSqBO0軟啟動器的技術參數如下：
　　最大負荷電流／A 300
　　最大啟動功率／kW l60
　　啟動時間 0.5—60s，設置為10s
　　初始電壓 10％ 一60％ （全電壓），設置為30％
2．2 主回路設計
　　圖1所示為膠帶機軟啟動器主回路電路圖， 圖中，Q1為方便檢修而配置的刀開關；Q2為ABB空氣開關（S5N）；FU為過載、短路保護用的快熔；1KM 為軟啟動接觸器；2KM 為直接啟動用的旁路接觸器；FR為ABBTA25DU熱過載保護器。

2．3 控制回路設計
　　控制回路分為兩部分：一部分為軟啟動器內部控制回路；另一部分為常規控制回路（圖2）。在軟啟動器內部控制回路中，設置了故障繼電器、全壓繼電器和運行繼電器。在常規控制回路中，增設了與全廠集控系統PLC相連的控制回路和信號傳輸回路，保證了全廠集中控制功能的實現，極大地提高了集控系統的可靠性。內部接線大大簡化，減少了故障點。圖2所示為控制回路中各功能元件的原理圖。

　　在圖2可以看到，為達到設計要求，設置了軟啟和直接啟動功能切換按鈕（2S），保證了在軟啟動器故障時膠帶機仍可直接啟動運行。TA25DU熱繼電器保護器可實現直接啟動時的過載保護。此熱繼電器在軟啟動運行中也具有過載保護作用。
3 效果分析
　　使用軟啟動器以后，分別對軟啟動與直接啟動的啟動電壓與啟動時間、啟動電流與啟動轉速以及啟動輕矩進行了比較（圖3）。

　　由圖3可以看出，軟啟動時，啟動電壓為 30％ 一70％ ，膠帶機在此可調區間慢慢隨設定時間 啟動，直至全壓運轉，避免了直接啟動對設備的沖擊。
　　啟動電壓為全電壓的30％時，在直接啟動中，啟動電流為額定電流的6—7倍，并隨轉速的升高而減小；軟啟動的啟動電流為額定電流的2—3倍，減小了啟動時的大電流對電機繞組和電器設備的損害。由電動機的轉矩與電壓的關系（M=kU2）可知，直接啟動的啟動轉矩隨啟動電壓的降低而減小，減至額定轉矩；軟啟動的啟動轉矩增大，而后降低至額定值。
　　臨渙選煤廠膠帶輸送機啟動系統改造后每年可額定電流的2—3倍，減小了啟動時的大電流對電節約電器與設備維修費用達10萬元以上。