（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