軟啟動(dòng)裝置在供水系統(tǒng)水泵電機(jī)上的應(yīng)用

李武周
(哈石油勘探開發(fā)指揮部 供水供電處 新疆 鄯善 838202)

交流鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)是油田應(yīng)用廣泛的用電設(shè)備。但他是反電動(dòng)勢(shì)為主的負(fù)載，即他以反電動(dòng)勢(shì)來平衡外加電壓。電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的增加而逐漸增大，電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)之初反電動(dòng)勢(shì)為o，所以啟動(dòng)時(shí)沖擊電流很大，在電機(jī)容量較大時(shí)，會(huì)對(duì)電網(wǎng)及其他負(fù)載造成干擾甚至危害電網(wǎng)的安全運(yùn)行。為了解決這個(gè)問題，采用多種降壓?jiǎn)?dòng)方式：早期的串聯(lián)電抗或電阻啟動(dòng)方式、自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)方式、星-三角轉(zhuǎn)換啟動(dòng)器等。

利用晶閘管交流調(diào)壓技術(shù)制作的軟啟動(dòng)器則是從20世紀(jì)70年代開始推廣的，以后美國宇航局工程師諾瓦又把功率因數(shù)控制技術(shù)結(jié)合進(jìn)去，以及采用微電腦代替模擬控制電路，發(fā)展成現(xiàn)代的智能化軟啟動(dòng)器。目前世界上許多電氣公司都生產(chǎn)軟啟動(dòng)器，GE公司的軟啟動(dòng)器功率達(dá)到850 kW，額定電壓500V，啟動(dòng)電流5 900A。美國BS公司還生產(chǎn)中壓6-13kV，8kV同步或異步電動(dòng)機(jī)，其功率達(dá)到10萬kW。

1.籠型電動(dòng)機(jī)幾種啟動(dòng)方式的比較

鼠籠型電動(dòng)機(jī)幾種啟動(dòng)方式的比較如表1所示。

2 軟啟動(dòng)器的工作原理

圖1為軟啟動(dòng)器主電路?？梢钥吹剿麑?shí)際上是一個(gè)晶閘管調(diào)壓調(diào)速的線路，改變觸發(fā)導(dǎo)通角。，就可調(diào)節(jié)晶閘管調(diào)壓電路的輸出電壓。其主要特點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩近似與定子電壓的平方成正比。

用軟啟動(dòng)器啟動(dòng)電機(jī)時(shí)，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動(dòng)機(jī)逐漸加速，直至晶閘管全導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上。

3 在供水系統(tǒng)水泵上應(yīng)用

在吐哈油田應(yīng)用情況：吐哈油田先后在水源轉(zhuǎn)水系統(tǒng)中使用了施耐德公司的智能軟起動(dòng)300kW一臺(tái)，運(yùn)用其一拖三功能實(shí)現(xiàn)了三臺(tái)電機(jī)的軟啟動(dòng)。在鄯善轉(zhuǎn)水泵房站使用了一臺(tái)160kW施耐德AITISTART 46軟起動(dòng)器拖動(dòng)三臺(tái)132kW電機(jī)，在油田各水井配電裝置中廣泛使用了AITISTART啟動(dòng)器加無功補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)，實(shí)現(xiàn)了吐哈油田供水系統(tǒng)的軟啟動(dòng)及節(jié)電運(yùn)行。選用泵控方式，提供了平滑的無級(jí)電動(dòng)機(jī)加速，并且通過減少轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，來減輕對(duì)電機(jī)、泵的損傷。從運(yùn)行情況看來。達(dá)到滿意效果。

3．1 泵控功能的實(shí)現(xiàn)

泵控功能是根據(jù)泵工作的特性曲線而選擇的一種電機(jī)控制方式之一，該功能通過平滑地對(duì)電動(dòng)機(jī)加速和減速，使泵在啟動(dòng)和停機(jī)期間減少水錘。微處理器分析電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，并發(fā)出指令控制電動(dòng)機(jī)和降低在系統(tǒng)中產(chǎn)生喘振的可能性。啟動(dòng)時(shí)間可在o～30s范圍內(nèi)設(shè)置，停機(jī)時(shí)間可在0～120s范圍內(nèi)設(shè)置。

3．2 運(yùn)行狀態(tài)
軟啟動(dòng)器可以有4種運(yùn)行狀態(tài)：

(1)跨越運(yùn)行模式 晶閘管處于全導(dǎo)通狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)工作于全壓方式，電壓諧波分量可以完全忽略，這種方式常用于短時(shí)重復(fù)工作的電動(dòng)機(jī)，如圖2所示。

(2)接觸器旁路工作模式 在電動(dòng)機(jī)達(dá)到滿速運(yùn)行時(shí)，用旁路接觸器來取代已完成啟動(dòng)任務(wù)的軟啟動(dòng)器，這樣可以降低晶閘管的熱損耗，提高系統(tǒng)的效率。在這種工作模式下，便有可能用一臺(tái)軟啟動(dòng)器去啟動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)。

(3)節(jié)能運(yùn)行模式 當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷較輕時(shí)．軟啟動(dòng)器自動(dòng)降低施加于電動(dòng)機(jī)定子上的電壓，減少了電機(jī)電流的勵(lì)磁分量，從而提高了電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)。

(4)調(diào)壓調(diào)速模式 軟啟動(dòng)器既然是用晶閘管調(diào)壓原理來實(shí)現(xiàn)的，他就可作調(diào)壓調(diào)速運(yùn)行，由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)阻很小，其調(diào)速范圍很小，只能在轉(zhuǎn)差率為o～Sm間調(diào)整．要得到大范圍的調(diào)速，就需在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中串入適當(dāng)?shù)碾娮琛?/p>

4 應(yīng)用軟啟動(dòng)器后的特點(diǎn)

(1)采用泵控制功能，可以根據(jù)泵類負(fù)載特性檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的相關(guān)參數(shù)并自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)矩，以限度地減少機(jī)械沖擊現(xiàn)象。

(2)相間平衡，利用相間平衡的功能，SMC控制器能連續(xù)監(jiān)測(cè)三相線電壓，并自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電壓以平衡電動(dòng)機(jī)的三相電流。

(3)節(jié)能器，由于注水泵在工頻運(yùn)行下，電動(dòng)機(jī)處于輕載或欠載的狀態(tài)。具有節(jié)能器功能的SMC控制器，用他內(nèi)置的反饋電路連續(xù)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)負(fù)載。因?yàn)榫чl管可控輸出電壓，電動(dòng)機(jī)的功率損耗通過減少電動(dòng)機(jī)端子電壓而降低。

(4)內(nèi)置的過載保護(hù)功能可以省去熱繼電器，使控制柜布線更加簡(jiǎn)單、迅速。

(5)不需要增加任何傳感器或儀表，就可讀取電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，如：電壓、電流、功率、千瓦時(shí)、運(yùn)行時(shí)間等。

(6)該控制器可支持多種通訊協(xié)議。如RS232／422／485-DFl．DH-485等，為實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和集中控制提供了通訊接口。

5 結(jié) 語

軟啟動(dòng)裝置在水泵電機(jī)上使用，與采用自耦變壓器相比。改善了啟動(dòng)特性，減少了機(jī)械損傷，減小了體積，加上靈活的使用方式及完善的功能，是理想的電機(jī)拖動(dòng)裝置。