軟起動(dòng)器在大型灌區(qū)泵站技術(shù)改造中的應(yīng)用

朱向東

灌區(qū)泵站主要是為農(nóng)田灌溉和排澇設(shè)置的抽水設(shè)施，是保障灌區(qū)農(nóng)田免受或減少旱澇災(zāi)害，保證糧食產(chǎn)量的基礎(chǔ)設(shè)施。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，泵站技術(shù)改造也逐漸走上了科技化、智能化、信息化、自動(dòng)化的道路。本文通過(guò)對(duì)軟起動(dòng)器工作原理、功能特點(diǎn)、軟起動(dòng)器在茨淮新河灌區(qū)泵站技術(shù)改造中應(yīng)用注意事項(xiàng)等方面的介紹，認(rèn)為水泵使用軟起動(dòng)器，可延長(zhǎng)電機(jī)壽命，增強(qiáng)泵站科技化、自動(dòng)化和信息化管理水平，值得在大型灌區(qū)泵站技術(shù)改造中推廣應(yīng)用。

一、茨淮新河灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造概況

安徽省茨淮新河灌區(qū)是全國(guó)大型灌區(qū)之一，位于安徽省淮北平原糧食主產(chǎn)區(qū)，是以茨淮新河（人工河道）作為水源工程的大型灌區(qū)。沿茨淮新河建有茨河鋪、插花、闞疃、上橋四座大型節(jié)制閘和上橋、闞疃兩座大型抽水站，以攔蓄區(qū)間徑流和提取淮河水，用于灌區(qū)灌溉。1974～1992年間灌區(qū)陸續(xù)建成一、二級(jí)提水站733座；支渠以上渠道267條，總長(zhǎng)946.6km。茨淮新河灌區(qū)續(xù)建配套及節(jié)水改造工程，于2006年正式啟動(dòng)。到2017年底，已實(shí)施完成項(xiàng)目79個(gè)，其中泵站改建56座。

二、軟起動(dòng)器應(yīng)用于灌區(qū)泵站技術(shù)改造的緣由

茨淮新河灌區(qū)2017年前已改建的泵站，機(jī)組起動(dòng)均采用傳統(tǒng)的直接起動(dòng)模式。隨著灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造的不斷推進(jìn)，灌區(qū)灌溉和排澇保證率的不斷增強(qiáng)，灌區(qū)水稻種植面積逐漸增加；再加上農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力不斷提高，人民生活需求顯著提升，以及灌區(qū)內(nèi)水稻種植方式由插種式改為撒播式，導(dǎo)致灌區(qū)首次用水周期的大幅縮短等；因此近年來(lái)灌區(qū)泵站改造時(shí)電機(jī)容量也在逐步加大，泵站變壓器容量也隨之增加。在泵站變壓器接系統(tǒng)電時(shí)，供電部門(mén)常以電機(jī)啟動(dòng)電流過(guò)大影響電網(wǎng)穩(wěn)定等理由不予辦理，協(xié)調(diào)難度很大。其間也設(shè)想采用傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)方法來(lái)控制電機(jī)開(kāi)啟，但考慮到其起動(dòng)過(guò)程中仍會(huì)產(chǎn)生數(shù)倍于額定電流的尖峰電流，依然會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊電流，有損電機(jī)壽命、影響電網(wǎng)穩(wěn)定等而放棄。

采用軟起動(dòng)器，可以控制電動(dòng)機(jī)電壓，使其在啟動(dòng)過(guò)程中逐漸升高，很自然地控制啟動(dòng)電流，達(dá)到電動(dòng)機(jī)平穩(wěn)啟動(dòng)，機(jī)械和電應(yīng)力降至最小。2018年在茨淮新河灌區(qū)泵站改造中，應(yīng)用WKM6000P型軟起動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)平滑無(wú)沖擊起動(dòng)。

三、軟起動(dòng)器的工作原理及功能特點(diǎn)

1.軟起動(dòng)器的工作原理

軟起動(dòng)器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào)壓器，將其接入電源和電動(dòng)機(jī)定子之間（具體接線(xiàn)見(jiàn)圖1）。使用軟起動(dòng)器啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動(dòng)機(jī)逐漸加速，直到晶閘管全導(dǎo)通。電動(dòng)機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上，實(shí)現(xiàn)平滑啟動(dòng)，降低啟動(dòng)電流，避免啟動(dòng)過(guò)流跳閘。待電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束。

2.軟起動(dòng)器的功能特點(diǎn)

（1）過(guò)載和缺相保護(hù)功能：軟起動(dòng)器引進(jìn)了電流控制環(huán)，可隨時(shí)跟蹤檢測(cè)電機(jī)電流的變化狀況。通過(guò)增加過(guò)載電流的設(shè)定和反時(shí)限控制模式，實(shí)現(xiàn)了過(guò)載保護(hù)功能，當(dāng)電機(jī)過(guò)載時(shí)，關(guān)斷晶閘管并發(fā)出報(bào)警信號(hào)；一旦發(fā)生斷流，即可作出缺相保護(hù)反應(yīng)。

（2）過(guò)熱保護(hù)功能：通過(guò)軟起動(dòng)器內(nèi)部熱繼電器檢測(cè)晶閘管散熱器的溫度，一旦散熱器溫度超過(guò)允許值后自動(dòng)關(guān)斷晶閘管，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

（3）泵控制功能：軟起動(dòng)器所附帶的軟停車(chē)功能有效地避免水泵停止時(shí)所產(chǎn)生的“水錘效應(yīng)”。

（4）定時(shí)低速運(yùn)行功能：可根據(jù)用戶(hù)設(shè)定的時(shí)間自行定時(shí)起動(dòng)、停止水泵，防止水泵長(zhǎng)期不用引起的卡堵現(xiàn)象發(fā)生。

（5）參數(shù)測(cè)試功能：通過(guò)按鍵在顯示窗口選擇顯示電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，如三相電壓值、三相電流值、功率因數(shù)、運(yùn)行時(shí)間等。

（6）其他功能：通過(guò)電子電路的組合，在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)其他聯(lián)鎖保護(hù)；與自動(dòng)控制系統(tǒng)相連，實(shí)現(xiàn)水泵的自動(dòng)控制等。

3.WKM6000P型軟起動(dòng)器的起動(dòng)模式和停機(jī)模式及應(yīng)用

圖1 軟起動(dòng)器接線(xiàn)示意圖

WKM6000P型軟起動(dòng)器包括限電流起動(dòng)、電壓斜坡起動(dòng)、突跳起動(dòng)、電流斜坡起動(dòng)、電壓限流雙閉環(huán)起動(dòng)五種起動(dòng)模式，以及軟停車(chē)、自由停車(chē)兩種停車(chē)模式。此次灌區(qū)泵站改造初步選定限電流起動(dòng)和自由停車(chē)啟、停模式。

限電流起動(dòng)方式：在電機(jī)起動(dòng)時(shí)，輸出電壓迅速增加到電機(jī)電流達(dá)到設(shè)定（且不大于）的起動(dòng)限流值，隨著輸出電壓的逐漸升高，電機(jī)逐步加速，當(dāng)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，旁路接觸器吸合，電機(jī)輸出電流迅速下降至額定電流或以下，起動(dòng)過(guò)程完成。

四、軟起動(dòng)器在灌區(qū)泵站技術(shù)改造中應(yīng)用注意事項(xiàng)

軟起動(dòng)器在安裝過(guò)程中，一定要按照正確的步驟進(jìn)行，避免其出現(xiàn)故障，降低使用壽命。一是應(yīng)根據(jù)廠(chǎng)家提供的產(chǎn)品樣本中顯示的額定電壓，選擇安裝相應(yīng)的快速熔斷器用以保護(hù)軟起動(dòng)器。二是在軟起動(dòng)器一次控制回路中安裝斷路器，保護(hù)工作人員的安全。三是軟起動(dòng)器應(yīng)裝設(shè)旁路接觸器，有效減少軟起動(dòng)器數(shù)量過(guò)多導(dǎo)致的諧波干擾。四是對(duì)軟起動(dòng)器進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)，減少調(diào)試后出現(xiàn)故障的幾率，保證水泵能夠正常運(yùn)行。五是安裝軟起動(dòng)器時(shí)應(yīng)在其上下方留出一定空間，以使空氣能流過(guò)其功率保證模塊散熱等。

五、結(jié)語(yǔ)

軟起動(dòng)器是一種新型的、性能優(yōu)良的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)裝置，是當(dāng)前水泵交流異步電機(jī)起動(dòng)的首選產(chǎn)品。在灌區(qū)泵站技術(shù)改造中使用軟起動(dòng)器，可延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)的使用壽命，減少電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的巨大電流對(duì)配電網(wǎng)的沖擊，同時(shí)降低了泵站變壓器容量而降低電能損耗；軟起動(dòng)器與自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)水泵的自動(dòng)化控制，大大減少了泵站日常管理的人力資源消耗，增強(qiáng)了泵站的自動(dòng)化、信息化和科技化管理水平，值得在大型灌區(qū)泵站技術(shù)改造中推廣應(yīng)用