您好, 歡迎來到化工儀器網(wǎng)
大中型電動機(jī)軟啟動器的應(yīng)用及改進(jìn)
大中型電動機(jī)軟啟動器的應(yīng)用及改進(jìn)
傳統(tǒng)的大中型電動機(jī)控制裝置采用的是接觸器,、磁力啟動器直接啟停方式,，缺點是控制方式簡單、不靈活,，對系統(tǒng)沖擊較大且控制元件易損壞,，維護(hù)工作量大。
隨著計算機(jī)控制技術(shù)的日趨成熟,，近年來一種以計算機(jī)為核心,，采用雙向可控硅為主控回路的智能化新型控制器“軟啟動器"已普遍應(yīng)用于該領(lǐng)域，它以控制方式靈活簡便,，對系統(tǒng)沖擊小且控制元件不易損壞以及維護(hù)方便等諸多優(yōu)點正逐步取代傳統(tǒng)的控制裝置,。當(dāng)然新產(chǎn)品應(yīng)用總會暴露出一些不足，本文以丹江口電廠使用的軟啟動器為基礎(chǔ),，對其在3年中的運行情況及暴露出的問題進(jìn)行探討,，從生產(chǎn)角度提出幾點改進(jìn)建議使其控制功能更加完善，供生產(chǎn)廠家及同行們參考,。
一,、軟啟動器的功能及特點
1,、應(yīng)用情況
丹江電廠20 m3空壓機(jī)系統(tǒng)是機(jī)組調(diào)相、檢修和其它用氣設(shè)備的氣源,，由2臺空壓機(jī)和4個儲氣罐構(gòu)成,，工作氣壓為0．6～0．8MPa，空壓機(jī)的電機(jī)容量為132 kW,，額定電流272 A,。2套獨立的控制系統(tǒng)各控制1臺空壓機(jī)，運行已20多年,，設(shè)備老化嚴(yán)重,，故障率高。受當(dāng)時科技水平的限制,，邏輯控制回路由繼電器構(gòu)成,，啟動方式為傳統(tǒng)的頻敏電阻降壓方式，啟動電機(jī)執(zhí)行元件是接觸器,?？刂葡到y(tǒng)接線復(fù)雜，故障點多,，對電機(jī)保護(hù)功能不全,，啟動電流大，對廠用電有較大的沖擊,，不利于其它設(shè)備的穩(wěn)定運行,。1997年初對該系統(tǒng)改造時，應(yīng)用了軟啟動器,。新控制系統(tǒng)解決了原控制系統(tǒng)存在的諸多問題,，且有利于同正著手全面改造的新計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)接口，為提高全廠綜合自動化水平,，實現(xiàn)減人增效打下了基礎(chǔ),。
2、軟啟動器
軟啟動器主要由CPU為8096的主控板,、驅(qū)動板,、電機(jī)主控制回路及控制面板構(gòu)成。軟啟動器具有控制功能,、電機(jī)保護(hù)功能以及顯示,、報警、參數(shù)設(shè)置功能,。
（1）控制功能模式
收到外部啟,、停命令后，按照預(yù)先設(shè)定的啟,、停方式實現(xiàn)對電機(jī)的控制,?？蛇x的啟、?？刂颇Ｊ接幸韵聨追N：
①限流軟啟動控制模式：
如圖1所示，電動機(jī)啟動時,，其輸出電壓從零迅速增加,，直至輸出電流達(dá)到設(shè)定的電流限幅值Ｉm，然后保證輸出電流在不大于該值的情況下,，電壓逐漸升高,，電動機(jī)逐漸加速，完成啟動過程,。
②電壓斜坡啟動控制模式：
如圖2所示,，U1為電動機(jī)啟動所需最小轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的初始電壓。當(dāng)電動機(jī)啟動時,，軟啟動器的輸出電壓迅速上升到整定值U1,，然后按設(shè)定的速率逐漸增加，直至達(dá)到電網(wǎng)電壓后,，接觸器吸合,，啟動過程完成。
停車模式：電動機(jī)按所設(shè)定的速率逐漸減速直到*停機(jī),。
自由停車：電動機(jī)不受控制地依慣性自由停機(jī),。
點動功能：在該方式的控制下，軟啟動器輸出電壓迅速增加至初始電壓U1,，并保持該輸出電壓值,。
（2）電機(jī)保護(hù)功能
軟啟動器的電機(jī)保護(hù)功能有：相序保護(hù)、缺相保護(hù),、啟動過流保護(hù),、運行過流保護(hù)、運行過載保護(hù)及電動機(jī)長時間不能完成啟動過程保護(hù),。軟啟動器的保護(hù)功能動作時,，軟啟動器將產(chǎn)生停機(jī)輸出，并在控制面板上直接顯示其原因,。
（3）顯示,、報警和參數(shù)設(shè)置功能
在軟啟動器的控制面板上，可顯示電機(jī)電流,、報警信號及設(shè)定的參數(shù)值,；以數(shù)字形式設(shè)置電機(jī)保護(hù)值、電機(jī)運行方式,；手動操作啟,、停電機(jī),。
軟啟動器的工作原理是：軟啟動器收到啟動命令后，便按所設(shè)定的啟動方式進(jìn)行有關(guān)計算,，確定可控硅的觸發(fā)輸出電壓信號,，以控制電動機(jī)的啟動過程。當(dāng)電動機(jī)的啟動過程完成后,，軟啟動器便控制交流接觸器吸合,，短接所有可控硅，使電動機(jī)直接投網(wǎng)運行,，避免不必要的能源損耗,。圖3為軟啟動器的原理圖。
3,、應(yīng)用于丹江口電廠的軟啟動器
（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示,，主要包括軟啟動器、可編程控制器,、壓力傳感器,、進(jìn)氣電磁閥。
（2）系統(tǒng)主要功能
①控制功能
自動／手動控制空壓機(jī)啟,、停,。控制方式通過工作方式切換開關(guān)選擇,。自動工作方式時,，根據(jù)氣罐氣壓的變化自動啟停空壓機(jī),。手動方式時可編程控制器退出運行,，在軟啟動器控制面板上手動操作啟停空壓機(jī),。根據(jù)20m3空壓機(jī)系統(tǒng)的實際情況,，選擇電機(jī)的啟停方式是限流軟啟動和軟停車。
②保護(hù)功能
保護(hù)功能涉及整個空壓機(jī)系統(tǒng),。當(dāng)發(fā)生一級氣缸氣壓過高／低,、油缸壓力過高／低、排氣溫度過高以及斷相,、相序錯,、電機(jī)過流、過載等任一異常時,，保護(hù)動作自動停機(jī),。
③監(jiān)視、報警功能
實時監(jiān)視系統(tǒng)的運行工況,，在控制盤上有主回路電流,、電壓指示及顯示系統(tǒng)運行狀態(tài),，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，控制盤上有詳細(xì)的故障報警顯示,，同時向中控室發(fā)報警信號,。
（3）系統(tǒng)工作原理
當(dāng)氣罐氣壓降至空壓機(jī)啟動值時，可編程控制器向軟啟動器發(fā)出啟動命令,，軟啟動器通過可控硅控制電動機(jī)的啟動電壓和電流,，使空壓機(jī)系統(tǒng)平滑啟動到空載。當(dāng)電壓達(dá)到額定值時,，接觸器吸合，可控硅短路,，三相電源直接加在電動機(jī)上,，軟啟動器啟動完成，并向可編程控制器發(fā)啟動完成信號,?？删幊炭刂破鹘?jīng)過9 s的延時，投進(jìn)氣電磁閥,，空壓機(jī)帶載運行,，向氣罐打氣；當(dāng)氣罐氣壓達(dá)停機(jī)值時,，可編程控制器切進(jìn)氣電磁閥,，使空壓機(jī)系統(tǒng)進(jìn)入空載狀態(tài)，2 s后向軟啟動器發(fā)停機(jī)令,，在軟啟動器的控制下,，電動機(jī)逐漸減速至*停機(jī)。
二,、運行效果及改進(jìn)建議
新控制系統(tǒng)3年的運行情況表明,，其可靠性、功能和性能與原控制系統(tǒng)相比都有顯著的改善和提高,。主要體現(xiàn)在以下幾點：
1,、在結(jié)構(gòu)上采用軟啟動器作為控制輸出執(zhí)行元件，控制邏輯用可編程控制器實現(xiàn),，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單明了,，提高了控制系統(tǒng)的可靠性，也便于維護(hù),。
2,、軟啟動器的限流啟動方式，將啟動電流控制在安全范圍內(nèi),，改善了原控制系統(tǒng)因啟動電流較大沖擊廠用電而影響其它設(shè)備正常運行的狀況,。
3,、啟動過程采用雙向可控硅，啟動過程完成后,，接觸器短接可控硅的控制方式,，既避免了用接觸器直接控制電機(jī)接點易拉弧、粘連,、燒壞等故障的發(fā)生,，也節(jié)約了能源。
4,、軟啟動,、軟停車方式，減少機(jī)械應(yīng)力,，保護(hù)設(shè)備,，延長其使用壽命。
5,、保護(hù)功能涉及空壓機(jī)系統(tǒng)各不良運行工況,，有利于提高設(shè)備健康水平。
6,、控制盤上的顯示功能,，便于在現(xiàn)場全面了解設(shè)備運行情況。
7,、數(shù)字化參數(shù)設(shè)定及顯示功能直觀,、方便、省時,。
軟啟動器的抗干擾能力,，是影響其可靠性的一個重要指標(biāo)，在軟啟動器運行的3年中,，曾發(fā)生裝置加電瞬間誤啟動的現(xiàn)象,，為此，針對目前該軟啟動器存在的問題,，特提出以下建議和改進(jìn)措施供廠家參考：
1,、為防止裝置加電后瞬間誤啟動現(xiàn)象的發(fā)生，建議廠家對控制軟件進(jìn)行修改,，在裝置軟件的最終出口信號回路上增加一個延時功能塊,，延時時間的多少要以躲過干擾信號為前提，這需要現(xiàn)場調(diào)試確定,，或者在硬件最終信號出口回路上增加一個延時繼電器,，也可以有效解決干擾問題。
2、為便于維護(hù),，希望軟啟動器能夠在負(fù)載正常運行中便于退出和投入,，也就是說正常運行過程中，若關(guān)斷相應(yīng)的軟啟動器控制裝置電源,，系統(tǒng)運行方式保持原狀態(tài)不變,，此時可以對故障的軟啟動器裝置進(jìn)行檢修，檢修完后直接將軟啟動器控制裝置電源合上,，而運行方式(即自動跟隨裝置軟件)的要求一致,，該功能對現(xiàn)場日常維護(hù)非常適用。
3,、建議將軟啟動器裝置模塊化,，便于維修。