電機電軸同步在水利工程的應用

葉建琴 袁長治

(江蘇省江都水利工程管理處，江蘇 江都 225200)

宜陵船閘、五里窯船閘是南水北調江都水利樞紐的重要組成部分，始建于1965年，通過宜陵船閘、五里窯船閘兩個工程電氣改造、管理，對電軸同步電機的應用有以下體會。

一 電機電軸同步的工作原理

圖1 一次主接線圖

主機1M輔機2M機械同軸，輔機2M3M電氣同軸，主輔機1M2M3M同步。(見圖1一次主接線圖)。

1.開機輔機2M、3M經接觸器1KM/2KM得電整步，根據整步力矩需求分合5KM，整步時為包閘整步，即6KM不吸合，1YB、2YB處于制動狀態;輔機同步后主機1M經3KM/4KM得電進入正常運行狀態，同時5KM、6KM吸合;停機 先斷接觸器6KM、3KM/4KM停主機1M;整步后再斷1KM/2KM停輔機2M、3M。

2.二次動作順序(見圖2二次原理圖)

圖2 二次原理圖

上升:①按下1SB→1KAM合閘②1KAM→1KM合閘→2M3M輔機得電整步 ③1KM→1KT延時④1KT→3KM→5KM→1M主機運行6KM→1YB2YB松剎。

下降:①按下4SB→4KAM合閘②4KAM→2KM合閘→2M3M輔機得電整步③2KM→2KT延時 ④2KT→4KM→5KM→1M主機運行6KM→1YB2YB松剎。

停機:①按5SB或5…8KAM限位→9KAM動作②3KM/4KM→1M停主機 9KAM→3KT停機整步延時 5KM6KM→1YB2YB③3KT→1KM/2KM→2M3M停輔機。

3.位置1、2、3、4等等上升下降控制原理相同;只要將相應位置開關和中間繼電器并入相應升降回路。

4.電軸同步主電機有單臺電機驅動和雙電機驅動兩種方式，五里窯船閘和宜陵船閘采用單主機驅動。

5.五里窯船閘采用三相整步;宜陵船閘采用開機兩相整步，停機三相整步。

6.兩輔機制動器1YB、2YB并聯接同一接觸器6KM。

7.通過短接139#-151#線和139#-153#線，選擇制動方式1KM/2KM(→3KM/4KM)→6KM和整步方式1KM/2KM(→3KM/4KM)→5KM。

二 設計、運行管理需注意的方面

1.整步方式

電機電軸同步的整步方式根據整步力矩一般分兩相和三相兩種(通過5KM實現)，按照整步時序分開機整步(1KM-1KT/2KM-2KT→2M3M→1M)和停機整步(9KAM-3KT→1M→2M3M)兩種。因閘門重力影響，所以在制動器制動狀態下整步，若水平驅動(行車)可以松剎整步。

2.主輔機磁場方向

安裝、檢修過程中要注意主輔機磁場方向，主輔機順磁場起動力矩比逆磁場大，主輔機逆磁場制動力矩比順磁場大。起動力矩不足，主機無法正常運轉;制動力矩不足，電機容易飛車;應根據電機功率和負載情況確定磁場方向。重新調整磁場方向通過調整1KM/2KM主接線。

五里窯船閘電氣改造前上升下降都是使用順磁場，電阻起動;改造后采用頻敏變阻器起動，上升下降都使用順磁場，運行正常。改造后無失步，閘門自重26T。

宜陵船閘電氣改造時遇到這種情況:改造前控制線路、電機功率與五里窯船閘相同，閘門自重30T。改造前上升下降都是使用順磁場，電阻起動;改造后采用頻敏變阻器起動，試車時升降仍采用順磁場，上升時主輔機電流、轉速正常，下降時輔機整步正常主機投運后轉速由額定轉速702r/min突增至1100r/min以上，主電機制動力矩不足，出現飛車;將順磁場改為逆磁場，上升時輔機整步正常，但主機起動力矩不足，主機始終過電流動作，無法運行，下降時主輔機電流轉速正常。經反復重載試驗并分別對上升下降開機整步、起動、運行、停機整步全過程進行電壓、電流、轉速測試，最后確定上升采用順磁場，下降采用逆磁場(這種控制方式1KM/2KM可以用一只接觸器)，運行正常，無失步現象。

3.起動方式

建閘初期采用的電阻起動，改造后采用頻敏變阻器起動，頻敏變阻器控制方式簡單，要用頻敏變阻器方式應考慮起動時功率因素較電阻方式低，起動力矩沒有電阻方式大，選型時不能忽視;舊工程改造時不能直接替代，應驗算起動力矩是否足夠，我們認為在閘門(重型機械)控制中最好用電阻式，電阻起動還可以根據需求控制不同的運行速度。

4.時間整定

輔機的整步時間的整定很重要，應根據負載、整步功率、制動器和電機工況確定，一般開機整步(1KT/2KT)時間為2.5s秒，停機整步(3KT)時間為3.5s。過電流保護應避開電機起動電流，4KT時間整定值4s。

電流整定:五里窯船閘采用熱繼電器，整定值 1.00Ie;宜陵船閘采用電流繼電器和熱繼電器，整定值分別為1.10Ie、1.00Ie。

5.對制動器的要求

制動器的選型、控制方式、維護保養對電機電軸同步非常重要。(1)兩側制動器制動力矩相等;(2)兩側制動器同期;(3)制動器選型，制動力矩并非越大越好，制動力矩只要能滿足制動要求就行，因為制動力矩太大，在失步時整步力矩小于制動力矩，輔機無法整步，達不到電同步目的。(4)制動器制動間隙、彈簧工作長度調整很重要，太松電機打滑，太緊制動器包死，同樣不能整步;(5)制動器定期維護保養很重要，工作環境濕度大、灰塵多易銹蝕卡死，頻繁動作，固定螺絲易松動。

6.失步處理

(1)手動。需要有一定經驗的人員操作，松開一側剎車，使電機旋轉(根據電機極對數確定旋轉角度)一定機械角度，從而使兩邊輔機電氣角同步。

(2)電動。(兩輔機失步后電氣角相差越大整步力矩越大)按下起動按紐后接著按停止按紐(點動)。①按1SB/4SB后，整步時整步電流在兩倍以下額定電流，可直接由起動整步后進入正常運行狀態;②若超過兩倍額定整步電流，立即按下停止按紐5SB，5s以后就可重復步驟①，經實際操作總結一般不超過二次就能同步。

失步后應檢查閘門兩側鋼絲繩是否有松有緊，若有松緊及時調整。

7.對兩輔機的要求

在實際使用中維修或更換輔機時，一定要保證兩臺電機參數一致。

8.電源質量

電機對電源質量要求嚴格。例如無錫某船閘電軸同步電機在安裝時，由于長距離低壓輸電，線路壓降較大，電機難以進入同步。

三 結語

通過施工管理，筆者認為良好的設計、高質量的安裝等環節對電機電軸同步很重要，使用環境、檢查保養、運行管理等環節同樣重要。