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

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選用西普STR110B-3型軟啟動器來減少起動電流和起動應力，實現(xiàn)平穩(wěn)啟動和軟停車。本文對電動機啟動方式、軟啟動器及其原理及泵的軟啟動技術進行了探討。

異步電動機;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。某廠改造時設備廠家給脫硫除塵系統(tǒng)配套的兩臺110KW交流異步電動機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 電動機的啟動方式

常用的三相異步電機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)點在于結構簡單、成本低，啟動速度快，缺點在于啟動電流過大，會降低母線電壓，使得電動機的繞組發(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致電動機出現(xiàn)故障，還會傳遞到拖動的其它設備上，使其偏離正常工況運行，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)缺點和直接啟動類似，但對電動機和其拖動的機械損害較直接啟動小。近年來，隨著電力電子技術的發(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，并且還有保護功能。變頻啟動主要是串接變頻器啟動，變頻器作為一種復雜的電能控制裝置，能夠同時對電壓和輸出頻率進行調(diào)整，其優(yōu)勢在于其具有調(diào)速、穩(wěn)壓以及保護功能，能夠使得電動機以較小的啟動電流獲得較大的啟動轉矩，適合較重負載啟動和調(diào)速運行，缺點就是其結構復雜、價格昂貴。

3 軟啟動器工作原理

軟啟動器是一種集合了多種技術和保護功能的現(xiàn)代化電機控制裝置。軟起動器通過發(fā)揮晶閘管電子開關作用，利用微處理器控制其觸發(fā)角的技術來調(diào)整輸出電壓大小。軟啟動器輸出達到額定電壓時，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啟動時，控制芯片控制電壓迅速的升高，電流開始變化達到一定的限幅值Im時，保持輸出電流會恒定，電動機轉速升高，當電動機轉速接近額定值時，輸出電流就會迅速下降至額定電流Ie，啟動結束，啟動時間與限流幅值Im成反比關系，限流幅值Im越大，啟動時間越短。限流軟啟動模式，適用于對啟動容量現(xiàn)有嚴格要求的場合，按整定計算設置合適的電流幅值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U1 為啟動輸出的初始電壓值，電動機在啟動時，其輸出電壓突升到U1（設定值越大，啟動轉矩越大），然后電壓會在既定的時間t內(nèi)不斷上升，電動機也會隨著電壓上升而逐漸加速，當達到Ue時，電動機達到額定轉速，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沖擊，適用于慣性大的負載且對啟動穩(wěn)定性要求高的場合;（3）點動運行模式。如圖3所示，在點動運行模式下，軟啟動器輸出電壓在UI位置時，輸出電壓保持平行穩(wěn)定，電動機的轉矩保持不變，所以，點動運行能夠通過調(diào)整U1值來改變電動機點動時的輸出轉矩，一般用于機械定位。

圖1 限流軟起

圖2 電壓斜坡啟動

圖3 點動運行

5 停機控制模式

軟起動器一般有軟停機和自由停機兩種停機模式。軟停機，即電動機緩慢停機。傳統(tǒng)的電動機控制都是利用瞬間斷電的方式進行停機操作的，但是這種方式對機器的損害極大，并且許多情況下是不能夠進行瞬間斷電的，比如在對高層建筑進行供水時，瞬間斷電導致供水中斷，易產(chǎn)生水錘效應，而軟停機技術能夠有效避免水泵的損壞。其工作原理是當進行停機時電動機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，電動機逐漸停止運行。軟停機的時間可以根據(jù)負載情況而定，一般要求不能超過100秒。

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

6 軟啟動的保護功能

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

7 應用效果

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

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

[2]劉利,王棟著.電動機軟啟動器實用技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.

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