淺談泵的軟啟動技術(shù)

高平立（上海大屯能源股份有限公司發(fā)電廠,上海 221611）

淺談泵的軟啟動技術(shù)

高平立
（上海大屯能源股份有限公司發(fā)電廠,上海 221611）

某廠脫硫工藝水泵的電動機(jī)選用西普STR110B-3型軟啟動器來減少起動電流和起動應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)啟動和軟停車。本文對電動機(jī)啟動方式、軟啟動器及其原理及泵的軟啟動技術(shù)進(jìn)行了探討。

異步電動機(jī);軟啟動；軟啟動器；泵

1 引言

現(xiàn)階段，煙氣循環(huán)流化半干法脫硫除塵一體化工藝（LJD-FGD）受到了中小型燃煤發(fā)電廠的青睞。某廠改造時(shí)設(shè)備廠家給脫硫除塵系統(tǒng)配套的兩臺110KW交流異步電動機(jī)拖動的脫硫工藝水泵，采用西普STR110B-3型軟啟動器降低了啟動電流、實(shí)現(xiàn)平滑啟動和加速，是軟啟動器在該廠首次使用。

2 電動機(jī)的啟動方式

常用的三相異步電機(jī)啟動方式有直接啟動、降壓定頻啟動以及變頻啟動。直接啟動的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡單、成本低，啟動速度快，缺點(diǎn)在于啟動電流過大，會降低母線電壓，使得電動機(jī)的繞組發(fā)熱，絕緣老化，性能受到影響。直接啟動產(chǎn)生的過大沖擊力矩還容易導(dǎo)致電動機(jī)出現(xiàn)故障，還會傳遞到拖動的其它設(shè)備上，使其偏離正常工況運(yùn)行，縮短其使用壽命。傳統(tǒng)的降壓啟動分為自耦減壓、星—三角啟動，和直接啟動都是硬啟動。其優(yōu)缺點(diǎn)和直接啟動類似，但對電動機(jī)和其拖動的機(jī)械損害較直接啟動小。近年來，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，低成本的電子式軟啟動器以發(fā)展成一種流行的降壓啟動方式，其啟動電流較小、能夠連續(xù)平滑啟動和加速，并且還有保護(hù)功能。變頻啟動主要是串接變頻器啟動，變頻器作為一種復(fù)雜的電能控制裝置，能夠同時(shí)對電壓和輸出頻率進(jìn)行調(diào)整，其優(yōu)勢在于其具有調(diào)速、穩(wěn)壓以及保護(hù)功能，能夠使得電動機(jī)以較小的啟動電流獲得較大的啟動轉(zhuǎn)矩，適合較重負(fù)載啟動和調(diào)速運(yùn)行，缺點(diǎn)就是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴。

3 軟啟動器工作原理

軟啟動器是一種集合了多種技術(shù)和保護(hù)功能的現(xiàn)代化電機(jī)控制裝置。軟起動器通過發(fā)揮晶閘管電子開關(guān)作用，利用微處理器控制其觸發(fā)角的技術(shù)來調(diào)整輸出電壓大小。軟啟動器輸出達(dá)到額定電壓時(shí)，就會控制旁路接觸器吸合，在很大程度上避免了晶閘管的熱損耗，大大延長了軟啟動器的使用壽命，還有效地防止了電網(wǎng)諧波污染。

此外，軟啟動器還具備軟停車作用，能夠有效地避免自由停車引起的轉(zhuǎn)矩沖擊。

4 軟啟動的常見啟動

（1）限流軟起動模式。如圖1限流軟起圖所示，限流起動模式是在電動機(jī)啟動時(shí)，控制芯片控制電壓迅速的升高，電流開始變化達(dá)到一定的限幅值Im時(shí)，保持輸出電流會恒定，電動機(jī)轉(zhuǎn)速升高，當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速接近額定值時(shí)，輸出電流就會迅速下降至額定電流Ie，啟動結(jié)束，啟動時(shí)間與限流幅值Im成反比關(guān)系，限流幅值Im越大，啟動時(shí)間越短。限流軟啟動模式，適用于對啟動容量現(xiàn)有嚴(yán)格要求的場合，按整定計(jì)算設(shè)置合適的電流幅值Im，否則，電流過大或者過小影響到電動機(jī)的正常啟動;（2）電壓斜坡起動模式。如圖2起動電壓變化圖所示，電壓斜坡啟動模式的電壓變化，設(shè)U1 為啟動輸出的初始電壓值，電動機(jī)在啟動時(shí)，其輸出電壓突升到U1（設(shè)定值越大，啟動轉(zhuǎn)矩越大），然后電壓會在既定的時(shí)間t內(nèi)不斷上升，電動機(jī)也會隨著電壓上升而逐漸加速，當(dāng)達(dá)到Ue時(shí)，電動機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，啟動完成。一般情況下U1要在Ue的1%-100%的范圍內(nèi)，t要在1-200秒范圍內(nèi)。此模式能降低啟動時(shí)沖擊，適用于慣性大的負(fù)載且對啟動穩(wěn)定性要求高的場合;（3）點(diǎn)動運(yùn)行模式。如圖3所示，在點(diǎn)動運(yùn)行模式下，軟啟動器輸出電壓在UI位置時(shí)，輸出電壓保持平行穩(wěn)定，電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩保持不變，所以，點(diǎn)動運(yùn)行能夠通過調(diào)整U1值來改變電動機(jī)點(diǎn)動時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩，一般用于機(jī)械定位。

圖1 限流軟起

圖2 電壓斜坡啟動

圖3 點(diǎn)動運(yùn)行

5 停機(jī)控制模式

軟起動器一般有軟停機(jī)和自由停機(jī)兩種停機(jī)模式。軟停機(jī)，即電動機(jī)緩慢停機(jī)。傳統(tǒng)的電動機(jī)控制都是利用瞬間斷電的方式進(jìn)行停機(jī)操作的，但是這種方式對機(jī)器的損害極大，并且許多情況下是不能夠進(jìn)行瞬間斷電的，比如在對高層建筑進(jìn)行供水時(shí)，瞬間斷電導(dǎo)致供水中斷，易產(chǎn)生水錘效應(yīng)，而軟停機(jī)技術(shù)能夠有效避免水泵的損壞。其工作原理是當(dāng)進(jìn)行停機(jī)時(shí)電動機(jī)的供電由旁路接觸器切換到主電路晶閘管，這樣軟啟動器的輸出電壓逐漸減小，電動機(jī)逐漸停止運(yùn)行。軟停機(jī)的時(shí)間可以根據(jù)負(fù)載情況而定，一般要求不能超過100秒。

自由停機(jī)：軟啟動器通過同時(shí)斷開旁路接觸器和主電路晶閘管的輸出，電動機(jī)依負(fù)載慣性逐漸停機(jī)。

6 軟啟動的保護(hù)功能

（1）載保護(hù)功能。軟啟動器能夠根據(jù)電動機(jī)電流變化進(jìn)行有效控制，其過載保護(hù)功能是通過運(yùn)用加過載電流的設(shè)定和反時(shí)限控制模式來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)電動機(jī)過載時(shí)，軟啟動器就會關(guān)斷晶閘管并發(fā)出報(bào)警信號;（2）缺相保護(hù)功能。軟啟動器在三相線電流監(jiān)測中發(fā)生斷流時(shí)可及時(shí)進(jìn)行缺相保護(hù);（3）過熱保護(hù)功能。軟啟動器具有內(nèi)部熱檢測功能，當(dāng)散熱器溫度超過額定值時(shí)會自動關(guān)斷晶閘管并發(fā)出報(bào)警信號; （4）其它功能。軟啟動器與其它保護(hù)元件組合能實(shí)現(xiàn)堵轉(zhuǎn)保護(hù)等功能，通過與電子電路的組合還可在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖保護(hù)。

7 應(yīng)用效果

脫硫工藝水泵軟啟動器實(shí)際運(yùn)行效果證明:軟啟動器有效地解決了水錘的損害,減輕管道震動。延長設(shè)備的使用壽命、降低檢修成本,經(jīng)濟(jì)效益顯著。

[1]西安西普電力電子有限公司.STR數(shù)字式交流電動機(jī)軟啟動器使用說明書V6.3．

[2]劉利,王棟著.電動機(jī)軟啟動器實(shí)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[3]顧繩谷.電機(jī)及拖動基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000．