QJGR-400/10軟起動(dòng)器在主排水泵上的應(yīng)用

戴文琦

（大同煤礦集團(tuán)鐵峰煤業(yè)有限公司，山西大同037200）

QJGR-400/10軟起動(dòng)器在主排水泵上的應(yīng)用

戴文琦

（大同煤礦集團(tuán)鐵峰煤業(yè)有限公司，山西大同037200）

針對(duì)10 kV供電高壓主排水泵當(dāng)前大多使用礦用高壓真空電磁起動(dòng)器存在啟動(dòng)機(jī)械沖擊大、對(duì)電網(wǎng)電壓沖擊大、水泵和管路維護(hù)量大的問(wèn)題，提出應(yīng)用10 kV軟起動(dòng)器解決此技術(shù)難題。闡述了10 kV軟起動(dòng)器的工作原理、主要技術(shù)參數(shù)、技術(shù)特點(diǎn)；分析了實(shí)際應(yīng)用情況，通過(guò)應(yīng)用證明該軟起動(dòng)器起動(dòng)平穩(wěn)、沖擊小、使用方便、適應(yīng)性強(qiáng)，可滿足10 kV供電的主排水泵使用。

10 kV供電；主排水泵；軟起動(dòng)器；應(yīng)用情況

1 煤礦主排水泵現(xiàn)狀

近年來(lái)，隨著煤炭開(kāi)采的不斷深入，地下煤層水的涌出量增加，主排水泵的功率也在不斷提高，其大功率主排水泵一般采用10 kV電壓等級(jí)供電，驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率達(dá)到1 000 kW以上。

目前，國(guó)內(nèi)外煤礦井下10 kV電壓等級(jí)供電的主排水泵多數(shù)還使用礦用高壓真空電磁起動(dòng)器直接驅(qū)動(dòng)。電機(jī)繞組起動(dòng)具有恒轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn)，起動(dòng)時(shí)帶來(lái)的機(jī)械沖擊并未減少；此時(shí)若負(fù)載較大，水泵電機(jī)直接起動(dòng)，對(duì)主排水泵和主排水管路產(chǎn)生較大的二次機(jī)械沖擊，而且直接起動(dòng)的電流沖擊往往會(huì)造成供電系統(tǒng)過(guò)電流跳閘，對(duì)電網(wǎng)沖擊也很大。

離心式水泵電機(jī)起動(dòng)時(shí)的加速度、停止時(shí)的減速度與管道中流體產(chǎn)生的沖擊壓力成正比關(guān)系。水泵突然起動(dòng)、停止時(shí)，過(guò)大的沖擊壓力對(duì)管壁、閥門造成損壞，產(chǎn)生嚴(yán)重的“水錘”效應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致管壁爆裂，瞬間低水壓會(huì)導(dǎo)致管壁塌陷。

可控硅軟起動(dòng)器起動(dòng)時(shí)具有電網(wǎng)沖擊小、機(jī)械沖擊輕的性能，并且可以控制水泵起動(dòng)、停止時(shí)的流體加速度，避免“水錘”損傷。

針對(duì)10 kV供電主排水泵存在的這些問(wèn)題，大同煤礦集團(tuán)鐵峰煤業(yè)有限公司首次使用了QJGR-400/ 10礦用隔爆兼本質(zhì)安全型高壓交流真空軟起動(dòng)器，它既具有軟起動(dòng)功能，又具有磁力起動(dòng)器的所有功能，不僅能夠滿足10 kV供電主排水泵的起動(dòng)控制要求，并且還具有使用簡(jiǎn)單可靠、配套性強(qiáng)、操作靈活、維護(hù)量小等特點(diǎn)。

2 QJGR-400/10軟起動(dòng)器工作原理及技術(shù)參數(shù)

QJGR-400/10軟起動(dòng)器主回路采用每相串聯(lián)多對(duì)反并聯(lián)晶閘管的方式，通過(guò)控制晶閘管導(dǎo)通角實(shí)現(xiàn)電壓控制。采用特定的控制策略，通過(guò)電流和電壓的雙閉環(huán)調(diào)節(jié)來(lái)完成軟起動(dòng)、限流起動(dòng)、突跳起動(dòng)等。軟起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)器接到起動(dòng)信號(hào)，主回路進(jìn)線真空接觸器和出線側(cè)真空接觸器吸合，執(zhí)行軟起動(dòng)過(guò)程，軟起動(dòng)完成后，旁路真空接觸器吸合，晶閘管停止工作，電機(jī)全壓運(yùn)行。

主要技術(shù)參數(shù)：額定電壓：10 kV；額定電流：400 A；起動(dòng)時(shí)間：0～90 s可調(diào)；起動(dòng)方式：泵控制、調(diào)壓起動(dòng)、限流起動(dòng)、限流+突跳、調(diào)壓+突跳起動(dòng)方式；最大起動(dòng)扭矩：90%電機(jī)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩；防爆標(biāo)志：Exd【ib】ⅠMb；防爆方式：礦用隔爆兼本質(zhì)安全型；中文彩色顯示器顯示設(shè)定參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)和故障狀態(tài)。

3 QJGR-400/10軟起動(dòng)器功能及特點(diǎn)

QJGR-400/10軟起動(dòng)器適用于額定電壓10 kV、額定電流400 A以下的三相交流異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制，減小了電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程的動(dòng)載沖擊、電網(wǎng)沖擊與線路壓降，最大起動(dòng)力矩可達(dá)90%電機(jī)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，可以滿足滿載起動(dòng)的要求，它具有以下功能和特點(diǎn)：

1）具有軟起動(dòng)、限流起動(dòng)、突跳起動(dòng)、全壓（硬）起動(dòng)等多種起動(dòng)方式，集可控硅調(diào)壓軟起動(dòng)與磁力開(kāi)關(guān)于一體，滿足不同負(fù)載的起動(dòng)要求，雙出線側(cè)可滿足兩臺(tái)單速電機(jī)同時(shí)起動(dòng)，且配備獨(dú)立保護(hù)，實(shí)現(xiàn)一拖二起動(dòng)控制，重載難起動(dòng)時(shí)，可采用突跳起動(dòng)，獲得足夠的起動(dòng)力矩。2）具有過(guò)載、欠載、過(guò)壓、欠壓、不平衡、堵轉(zhuǎn)、失速、過(guò)熱、過(guò)多起動(dòng)次數(shù)/小時(shí)、SCR門極開(kāi)路、線路故障、零序電流型接地保護(hù)、絕緣監(jiān)視等保護(hù)功能，采用先進(jìn)的智能電機(jī)控制器和可編程序控制器（PLC），實(shí)現(xiàn)了可編程的數(shù)字邏輯系統(tǒng)控制，使控制更穩(wěn)定可靠。3）具有中文彩色顯示屏，可顯示設(shè)定狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)、故障內(nèi)容等。采用光纖傳輸驅(qū)動(dòng)信號(hào)、電流環(huán)對(duì)驅(qū)動(dòng)板供電方式，有效實(shí)現(xiàn)了高壓電路和控制電路的完全隔離。4）保護(hù)電路分起動(dòng)回路和主回路兩部分，保護(hù)更全面。起動(dòng)回路具有閉鎖保護(hù)、故障狀態(tài)保護(hù)，起動(dòng)回路短路、斷路保護(hù)。主回路保護(hù)具有故障（如短路、過(guò)載等）急停功能，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)行中迅速分?jǐn)嘀鹘佑|器或者使起動(dòng)命令失效，實(shí)現(xiàn)保護(hù)停機(jī)。5）具有MODBUS-RTU、PROFIBUS-DP通訊功能，便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視，既可本地控制，也可控制臺(tái)控制（即遠(yuǎn)控）。有運(yùn)行/停止?fàn)顟B(tài)、直起/軟起狀態(tài)、故障狀態(tài)等輸出接點(diǎn)。

4 應(yīng)用情況

4.1 中央泵房設(shè)備參數(shù)

1）泵房設(shè)備參數(shù)。水泵：型號(hào)MD280-43×8，3臺(tái)；電機(jī)：型號(hào)YBBP4502-4，3臺(tái)；高開(kāi)：型號(hào)PJG40-10Y，3臺(tái)；高壓軟起動(dòng)器：型號(hào)QJGR-75/10，3臺(tái)；電纜：3×50 mm2；閥門：閘閥Z41H-40、Z41H-10、Z41H-25，配水閥PZI-60。其他開(kāi)關(guān)按所控電器容量配置。

2）被控水泵主要技術(shù)參數(shù)。型號(hào)：MD280-43×8；額定功率：400 kW；額定電壓：10 kV；額定電流：28.9 A；揚(yáng)程：344 m；流量：280 m3/h。

4.2 控制關(guān)系

高壓軟起動(dòng)器集可控硅調(diào)壓軟起動(dòng)和磁力開(kāi)關(guān)功能于一體，并具備一般磁力起動(dòng)器的全部功能，安裝固定在水泥地臺(tái)上。采用一臺(tái)軟起動(dòng)器控制一臺(tái)水泵電動(dòng)機(jī)的方式。使用遠(yuǎn)控方式起動(dòng)高壓軟起動(dòng)器。

4.3 運(yùn)行情況

該起動(dòng)器于2013年10月，在該礦進(jìn)行了地面空載試驗(yàn)，起動(dòng)器的各種功能運(yùn)行正常。2013年11月3日井下安裝調(diào)試正常后，于2013年11月7日在中央水泵房的3臺(tái)水泵上進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)，至今使用正常。

使用期間，電機(jī)起動(dòng)、運(yùn)行電流數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，調(diào)試初期，出現(xiàn)了兩次跳閘保護(hù)，具體故障信息及解決方法見(jiàn)表2。

表1 電機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)表

表2 故障分析表

4.4 使用效果

使用該套設(shè)備以來(lái)，解決了水泵起動(dòng)時(shí)管道、閥門等設(shè)備的機(jī)械沖擊以及電網(wǎng)沖擊等起動(dòng)問(wèn)題，可滿足10 kV供電主排水泵的起動(dòng)及控制要求，具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）使用軟起動(dòng)器后，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)平穩(wěn)，起動(dòng)電流降低，減小了對(duì)電網(wǎng)的沖擊。2）使用軟起動(dòng)器后，選用泵控制專用起動(dòng)方式，提供了平滑的無(wú)級(jí)電動(dòng)機(jī)加速，并且通過(guò)減少轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，減輕對(duì)電機(jī)、泵的損傷。3）使用軟起動(dòng)器后，水泵管路系統(tǒng)的維護(hù)和維修量明顯減少，節(jié)約了勞動(dòng)力，節(jié)省了配件開(kāi)支，提高了開(kāi)機(jī)率。4）斷電檢修水泵電機(jī)或軟起動(dòng)器時(shí)，分?jǐn)嘬浧饎?dòng)器的隔離開(kāi)關(guān)即可為其斷電，使用方便；雙出線真空接觸器可保證始終有一回路處在備用狀態(tài)。5）該設(shè)備自使用以來(lái)，軟起動(dòng)器無(wú)故障運(yùn)行12個(gè)月，累計(jì)抽水80 000 m3。6）該設(shè)備可以取代原來(lái)的液力耦合器和磁力起動(dòng)器，初次投資少，并且可極大地減少設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用和材料消耗。

鐵峰煤業(yè)有限公司南陽(yáng)坡煤礦井下中央水泵房通過(guò)安裝使用該套設(shè)備，主排水泵、高壓開(kāi)關(guān)及主排水管路事故明顯減少，以前由于主排水泵高壓磁力啟動(dòng)器直接啟動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)和管路沖擊特別大，經(jīng)常發(fā)生主排水泵起動(dòng)頂電跳閘、排水管路跑水、閥門損壞等事故，自從該套設(shè)備投入運(yùn)行以來(lái)，再未發(fā)生以上事故，極大地提高了礦井主排水系統(tǒng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

5 結(jié)論

QJGR-400/10軟起動(dòng)器集高電壓、大功率調(diào)速技術(shù)與雙速磁力起動(dòng)器于一體，解決了10 kV供電主排水泵起動(dòng)時(shí)機(jī)械沖擊和電網(wǎng)沖擊的難題，降低了電機(jī)起動(dòng)電流，減小了電網(wǎng)沖擊及主排水泵、主排水管路的機(jī)械沖擊，供電系統(tǒng)得到了良好的保護(hù)，減少了設(shè)備維護(hù)量與人員投入，大幅度提高了開(kāi)機(jī)率，完全滿足井下實(shí)際使用要求，促進(jìn)了礦井安全生產(chǎn)，值得推廣應(yīng)用。

［1］陳懷道.QJT250/1140（660）型調(diào)速啟動(dòng)器的研制及應(yīng)用［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2006（4）：20-22.

［2］郭成興，郭建廷.余吾煤業(yè)強(qiáng)力帶式輸送機(jī)可靠運(yùn)行電控技術(shù)［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2010（7）：72-74.

Application of QJGR-400/10 Soft Starter in the Main Drainage Pump

Dai Wen-qi

At present，high voltage vacuum electromagnetic starter for mining is used in the most main drainage pump for 10 kV high voltage power supply，it has problems that the impact force to start machinery and power grid voltage is large，and the maintenance of water pump and pipeline is much，puts forward applying 10 kV soft starter to solve the technical problems.Expounds the working principle，main technical parameters and technical characteristics of the soft starter.Analyzes the practical application，and proves that the soft starter smooth start，impact force is small，using is convenient and adaptation is strong，it can meet the main drainage pump of using 10 kV power supply.

10 kV power supply；Main drainage pump；Soft starter；Application

TD611

B

1672-0652（2014）12-0045-03

2014-10-28

戴文琦（1974—），男，山西繁峙人，太原理工大學(xué)在讀工程碩士研究生，工程師，主要從事煤礦機(jī)電技術(shù)管理工作（E-mail）18635999056@126.com