（内蒙古呼伦贝尔市华能伊敏煤电有限公司伊敏电厂 内蒙古呼伦贝尔市 021130）
摘要：长距离皮带机系统的启动一直是困扰伊敏电厂的技术难题，其中＃1皮带长度近1700米，以往直接启动时冲击力非常强大，多次破坏设备。经过调研，我们找到一种成本低、可靠性高、效果突出的办法，通过电气软启动改造，实现彻底消除启动冲击问题，从而解决了设备冲击受损情况。本文对长距离皮带系统应用电气软启动装置的可行性研究，技术保证，实际应用效果进行了详细的论证和分析。
关键词：长距离皮带机 软启动 系统冲击。
一、引言
伊敏发电厂三期1皮带设计为双台电机驱动单条皮带，皮带长度为1642.65米，驱动电机单台功率为6KV电压等级500KW，电机驱动部分设在1皮带头距离中部700米处驱动间内，皮带系统安装液压拉紧设备，拉紧滚筒、改向滚筒也在驱动间内。皮带起动方式原设计一台6KV开关驱动两台500KW电机同时起动。
由于启动冲击力损坏设备，后改为一台6KV高压开关驱动一台电机间隔5秒起动第二台电机的起动方式，间隔起动电机运行中同样出现对胶带的连续冲击，造成加固后的拉紧小车掉道变型，皮带辊筒轴承损坏，皮带接口撕裂等事件，同样皮带重载工频起动也影响电气设备的使用寿命。
由于此类长距离胶带启动负载大，启动时间长，直接启动必然造成巨大的冲击力，尤其在皮带系统重载情况下，负载扭矩更大，此种情况常年运行，势必造成设备、人身安全隐患。
因此，要研究解决此问题，采用软启动的方式，降低启动冲击力，使皮带平稳启动。
二、软启动设备类型的分析对比
目前国内采用的软启动方式很多，均有各自不同特点，在这里做一个简要的分析对比。
1、变频器启动：此类方法是增加一套变频器设备，通过变频器的V/F控制方式，降低启动频率、启动电压，达到设备平稳启动的过程，同时变频器可根据负责大小及速度变化随时调整输出功率和扭矩，适应多种不同工况。变频器功能强大，效果突出，就启动效果和过程来讲是四类方式中最优秀的，但是缺点是造价高昂，伴随着维护费用高，可靠性较差问题，变频器也会产生一定电源高次谐波污染。
2、CST系统启动：此系统是改造皮带系统减速机，使用原美国道奇公司生产的专用减速机，此设备可以控制传动扭矩，实时根据负载调整、变化。原理是通过外部自动控制程序对CST内部油压系统进行调整，达到改变传动扭矩的目的。此种设备也可使长距离胶带平稳启动，但相对变频器启动还要稍微差一些。此种方式需要改造原皮带系统减速机，外加大量控制系统，同时造价非常高昂。CST的长期运行需要定期保养维护，一般每2－3年需要返厂保养，维护成本较高。
3、调速型液力耦合器启动：此种设备是改造了传统的限矩形液力耦合器，在液力耦合器增加进油、出油的系统，并设计一套油循环系统，通过PLC控制进油速度和完成强制油循环。启动前耦合器内部油较少，传动的扭力较小，电机启动后，逐渐控制进油渐渐加大扭力，最终实现皮带系统启动。此系统的平稳效果不佳，在启动过程中仍然有冲击。由于控制系统不十分完善，也无法保证双驱系统的电流平衡，后期维护十分复杂，可靠性差。
4、电气软启动器：此种装置为电气调压控制系统，通过内置芯片控制电力晶闸管开启角度，达到调压、调功的目的。通过启动时降低电压，在启动中逐步升高达到电机逐渐达到满扭矩，而不是直接满扭矩启动。此中方式可以实现平稳启动，同时设备造价相对以上3中方式要低很多，电气调压软起动器结构相对简单，可靠性高。缺点是由于使用电力晶闸管可控硅，导致电压波形畸变严重，产生一定的电源污染，但可以通过增加电抗器降低此问题。同时由于电厂属于电源端供电，容量较大，对电源污染有一定吸纳作用。
四类软启动方式的对比：
软启动装置是将3相电源引接至3套高压硅堆上，因为电压等级为6KV，每相硅堆由3对高压可控硅叠加提高抗反向电压能力。可控硅触发均有内置芯片控制。由此完成电机3相电压连续调整的功能。
2、电气软启动装置的设计及控制。
2.1伊敏电厂＃1皮带为双电机驱动设计，每台电机功率为500KW，一般应该设计两台软启动装置分别带两台电机驱动。但考虑到两套电机功率平衡问题，我们设计采用一套1200KW软起动器带两台电机同时驱动，以此避免电流分配不均问题。
2.2软启动装置采用成套电气柜设计，所有元件内置在机柜内。
2.3软启动装置设计旁路系统。当皮带系统启动完成时，即启动电流降低到设置阀值时，可以代表皮带启动正常，软启动装置可控硅全部导通，此时电压基本达到电网电压，皮带电机无需继续在可控硅控制下运行，软启动装置切换至旁路系统运行。旁路运行方式可以最大程度降低软启动装置模块的运行时间，内部的晶闸管、均压电容、电阻，触发系统只在皮带启动过程中工作，一般只持续60秒以内，皮带正常运行时，电气元件完全不工作。这样降低了运行中软启动装置模块故障的概率，同时也延长了该装置的寿命。
2.4、软启动装置采用内置芯片控制，设置一台人机交互液晶面板。可以进行参数、运行状态的查看和设置。通过首次试车，设置好主要参数，参数设定好后系统将按此模式运行。
1）完全的电压斜坡，电流斜坡，转矩斜坡。可以设定3个参数上升的斜坡率，调整软启动转矩变化率，满足皮带平稳启动的要求。
2）初始电压或初始电流，设定后也就决定了初始电压和转矩。
3）加速时间（斜坡上升时间），决定从初始电压到全压的斜坡上升时间
4）电流限制，可以决定在加速过程中和加速时间到满速过程的最大电流
5）脉冲启动方式，利用一个80%额定电压的脉冲电压来克服高的静摩擦阻力矩或高惯性负载，之后在1秒内电压降低到启动电压，可以满足平稳启动要求。
6）减速的相关设置，皮带系统不需要减速控制，这里无需设置。
7）保护类型参数设置：启动频次、启动时间超时、欠电压、过压、缺相、过载、过流等等。
通过以上参数的调整，可以完全满足长距离皮带系统平稳启动的控制要求，同时完善的保护设置，可以保护发生的各类异常情况。
软启动装置主要元件有：3套软启动功率单元，触发系统，控制主板系统，网侧接触器，旁路接触器，低压控制回路系统，进线开关。
四、电气软起动装置应用效果分析
伊敏电厂在应用了低压软启动装置以后，皮带的启动与改造前对比，有着十分明显的变化，效果十分理想，达到了设计要求。
1、在应用了电气软启动装置以后，我们进行了3中工况的实际启动试验，分析启动参数。
1）启动空载皮带运行。
皮带起动三相电流匀为450A，皮带空载运行三相电流匀为46A，启动时间：13S。
2）启动半载皮带运行。
皮带起动三相电流匀为470，皮带半载运行三相电流匀为53A，启动时间：26S。
3）启动满载皮带运行。
皮带起动三相电流匀为478A，皮带最大量满载运行三相电流匀为63A，启动时间：32S。
2、同时，分析了改造前全压启动和改造后软启动过程的冲击情况。从直观感觉来看，改造前启动时机械撞击、摩擦声音极大，皮带往复拉伸剧烈，上下摆动幅度很大，皮带各个滚筒受到极大的冲击力。改造 后皮带启动平稳，机械摩擦声音在正常范围内，皮带往复拉伸和上下摆动很小。通过测试皮带拉紧小车摆动距离，也可证明启动平稳，改造前皮带拉紧小车拉伸距离为1.4米，改造后在软启动过程中小车拉伸0.1米，切换至旁路运行时拉伸0.3米。
3、通过长期运行来看，改造前每年均发生机械系统冲击的故障，例如小车频繁掉道，皮带撕裂，滚筒由于承受不了冲击拉力导致开裂，启动时振动剧烈，皮带机结构开焊等等问题，改造后运行2年该条皮带系统从未发生以上故障。
电气软启动设备基本稳定，运行后1个月内发生了部分故障，主要是改造施工考虑不周全，外部控制回路不完善导致，软启动装置内部发生高压接触器故障问题。处理以上问题后，电气软起动器运行十分稳定，基本达到免维护。
五、结束语
长距离皮带系统通过电气软启动改造，降低了系统冲击力，达到了预期目标。在研究和实践过程中，我一直存在一个疑问，就是能否成功启动皮带，通过大量查阅资料和调研，我得出了肯定的结论，并最成功实现了该目标。通过2年来的运行观察，可以说电气软启动在长距离皮带机的应用是成功的，它的故障率低，维护简单，而且2年来皮带机系统再未发生由于冲击力、拉神力引起的故障。
作者简介：
宋明岩，电气工程师；从事专业：电气检修；工作单位：华能伊敏电厂
论文作者:宋明岩
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/6/5
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