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器存在啟動機械沖擊大、對電網(wǎng)電壓沖擊大、水泵和管路維護(hù)量大的問題，提出應(yīng)用10 kV軟起動器解決此技術(shù)難題。闡述了10 kV軟起動器的工作原理、主要技術(shù)參數(shù)、技術(shù)特點；分析了實際應(yīng)用情況，通過應(yīng)用證明該軟起動器起動平穩(wěn)、沖擊小、使用方便、適應(yīng)性強，可滿足10 kV供電的主排水泵使用。

10 kV供電；主排水泵；軟起動器；應(yīng)用情況

1 煤礦主排水泵現(xiàn)狀

近年來，隨著煤炭開采的不斷深入，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電壓等級供電，驅(qū)動電機功率達(dá)到1 000 kW以上。

目前，國內(nèi)外煤礦井下10 kV電壓等級供電的主排水泵多數(shù)還使用礦用高壓真空電磁起動器直接驅(qū)動。電機繞組起動具有恒轉(zhuǎn)矩的特點，起動時帶來的機械沖擊并未減少；此時若負(fù)載較大，水泵電機直接起動，對主排水泵和主排水管路產(chǎn)生較大的二次機械沖擊，而且直接起動的電流沖擊往往會造成供電系統(tǒng)過電流跳閘，對電網(wǎng)沖擊也很大。

離心式水泵電機起動時的加速度、停止時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、停止時，過大的沖擊壓力對管壁、閥門造成損壞，產(chǎn)生嚴(yán)重的“水錘”效應(yīng)，會導(dǎo)致管壁爆裂，瞬間低水壓會導(dǎo)致管壁塌陷。

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

針對10 kV供電主排水泵存在的這些問題，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器，它既具有軟起動功能，又具有磁力起動器的所有功能，不僅能夠滿足10 kV供電主排水泵的起動控制要求，并且還具有使用簡單可靠、配套性強、操作靈活、維護(hù)量小等特點。

2 QJGR-400/10軟起動器工作原理及技術(shù)參數(shù)

QJGR-400/10軟起動器主回路采用每相串聯(lián)多對反并聯(lián)晶閘管的方式，通過控制晶閘管導(dǎo)通角實現(xiàn)電壓控制。采用特定的控制策略，通過電流和電壓的雙閉環(huán)調(diào)節(jié)來完成軟起動、限流起動、突跳起動等。軟起動時，起動器接到起動信號，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)行軟起動過程，軟起動完成后，旁路真空接觸器吸合，晶閘管停止工作，電機全壓運行。

主要技術(shù)參數(shù)：額定電壓：10 kV；額定電流：400 A；起動時間：0～90 s可調(diào)；起動方式：泵控制、調(diào)壓起動、限流起動、限流+突跳、調(diào)壓+突跳起動方式；最大起動扭矩：90%電機堵轉(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)、運行參數(shù)和故障狀態(tài)。

3 QJGR-400/10軟起動器功能及特點

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

1）具有軟起動、限流起動、突跳起動、全壓（硬）起動等多種起動方式，集可控硅調(diào)壓軟起動與磁力開關(guān)于一體，滿足不同負(fù)載的起動要求，雙出線側(cè)可滿足兩臺單速電機同時起動，且配備獨立保護(hù)，實現(xiàn)一拖二起動控制，重載難起動時，可采用突跳起動，獲得足夠的起動力矩。2）具有過載、欠載、過壓、欠壓、不平衡、堵轉(zhuǎn)、失速、過熱、過多起動次數(shù)/小時、SCR門極開路、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)的智能電機控制器和可編程序控制器（PLC），實現(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)、運行參數(shù)、故障內(nèi)容等。采用光纖傳輸驅(qū)動信號、電流環(huán)對驅(qū)動板供電方式，有效實現(xiàn)了高壓電路和控制電路的完全隔離。4）保護(hù)電路分起動回路和主回路兩部分，保護(hù)更全面。起動回路具有閉鎖保護(hù)、故障狀態(tài)保護(hù)，起動回路短路、斷路保護(hù)。主回路保護(hù)具有故障（如短路、過載等）急停功能，可實現(xiàn)運行中迅速分?jǐn)嘀鹘佑|器或者使起動命令失效，實現(xiàn)保護(hù)停機。5）具有MODBUS-RTU、PROFIBUS-DP通訊功能，便于實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視，既可本地控制，也可控制臺控制（即遠(yuǎn)控）。有運行/停止?fàn)顟B(tài)、直起/軟起狀態(tài)、故障狀態(tài)等輸出接點。

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MD280-43×8，3臺；電機：型號YBBP4502-4，3臺；高開：型號PJG40-10Y，3臺；高壓軟起動器：型號QJGR-75/10，3臺；電纜：3×50 mm2；閥門：閘閥Z41H-40、Z41H-10、Z41H-25，配水閥PZI-60。其他開關(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：MD280-43×8；額定功率：400 kW；額定電壓：10 kV；額定電流：28.9 A；揚程：344 m；流量：280 m3/h。

4.2 控制關(guān)系

高壓軟起動器集可控硅調(diào)壓軟起動和磁力開關(guān)功能于一體，并具備一般磁力起動器的全部功能，安裝固定在水泥地臺上。采用一臺軟起動器控制一臺水泵電動機的方式。使用遠(yuǎn)控方式起動高壓軟起動器。

4.3 運行情況

該起動器于2013年10月，在該礦進(jìn)行了地面空載試驗，起動器的各種功能運行正常。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臺水泵上進(jìn)行工業(yè)性試驗，至今使用正常。

使用期間，電機起動、運行電流數(shù)據(jù)見表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表2。

表1 電機運行數(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，解決了水泵起動時管道、閥門等設(shè)備的機械沖擊以及電網(wǎng)沖擊等起動問題，可滿足10 kV供電主排水泵的起動及控制要求，具有以下優(yōu)點：1）使用軟起動器后，電動機起動平穩(wěn)，起動電流降低，減小了對電網(wǎng)的沖擊。2）使用軟起動器后，選用泵控制專用起動方式，提供了平滑的無級電動機加速，并且通過減少轉(zhuǎn)矩波動，減輕對電機、泵的損傷。3）使用軟起動器后，水泵管路系統(tǒng)的維護(hù)和維修量明顯減少，節(jié)約了勞動力，節(jié)省了配件開支，提高了開機率。4）斷電檢修水泵電機或軟起動器時，分?jǐn)嘬浧饎悠鞯母綦x開關(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，軟起動器無故障運行12個月，累計抽水80 000 m3。6）該設(shè)備可以取代原來的液力耦合器和磁力起動器，初次投資少，并且可極大地減少設(shè)備的運行費用和材料消耗。

鐵峰煤業(yè)有限公司南陽坡煤礦井下中央水泵房通過安裝使用該套設(shè)備，主排水泵、高壓開關(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器直接啟動，對電網(wǎng)和管路沖擊特別大，經(jīng)常發(fā)生主排水泵起動頂電跳閘、排水管路跑水、閥門損壞等事故，自從該套設(shè)備投入運行以來，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)濟性。

5 結(jié)論

QJGR-400/10軟起動器集高電壓、大功率調(diào)速技術(shù)與雙速磁力起動器于一體，解決了10 kV供電主排水泵起動時機械沖擊和電網(wǎng)沖擊的難題，降低了電機起動電流，減小了電網(wǎng)沖擊及主排水泵、主排水管路的機械沖擊，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，大幅度提高了開機率，完全滿足井下實際使用要求，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)強力帶式輸送機可靠運行電控技術(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，主要從事煤礦機電技術(shù)管理工作（E-mail）18635999056@126.com