摘要:介紹了軟啟動(dòng)器的技術(shù)特點(diǎn)及啟動(dòng)方式,經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用證明,高壓水泵使用軟啟動(dòng)的方法有效可行,在保證礦井排水系統(tǒng)的安全可靠性中發(fā)揮了很大作用。

關(guān)鍵詞:軟啟動(dòng)器;晶閘管;籠型異步電動(dòng)機(jī);高壓隔爆開關(guān)箱;排水泵

近年來,隨著煤礦開采深度的增加,排水泵的功率也越來越大,隨之對(duì)控制高壓排水泵的方式也有了較高要求。軟啟動(dòng)器是用來控制籠型異步電動(dòng)機(jī)的新設(shè)備,有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì),可實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)、軟停機(jī)、低速制動(dòng)、輕載節(jié)能及多種保護(hù)功能。使用軟啟動(dòng)方式,具有啟動(dòng)電流小、啟動(dòng)速度平穩(wěn)、啟動(dòng)性能可靠、對(duì)電網(wǎng)沖擊小等優(yōu)點(diǎn),軟啟動(dòng)器以它完善的功能大大提高了其在高壓排水泵控制中的應(yīng)用。

1　軟啟動(dòng)器的技術(shù)特點(diǎn)

軟啟動(dòng)器是電力電子技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合的電氣設(shè)備,它主要由串接于電源與被控電動(dòng)機(jī)之間的三相反并聯(lián)晶閘管及其控制電路構(gòu)成。運(yùn)用移相控制原理,在啟動(dòng)過程中,控制晶閘管的導(dǎo)通角逐漸增大,使電動(dòng)機(jī)的端電壓從0以設(shè)定的函數(shù)關(guān)系逐漸上升,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速也逐漸增高,實(shí)現(xiàn)無沖擊啟動(dòng),啟動(dòng)完畢自動(dòng)轉(zhuǎn)入全電壓運(yùn)行。

2　軟啟動(dòng)器的啟動(dòng)方式

（1）斜坡升壓軟啟動(dòng)。這種啟動(dòng)方式最簡(jiǎn)單,僅控制晶閘管導(dǎo)通角,使啟動(dòng)電流與時(shí)間成一定的比例關(guān)系增大。由于不限流,在啟動(dòng)過程中有時(shí)會(huì)產(chǎn)生過大電流而損壞晶閘管,對(duì)電網(wǎng)也有不利影響,故實(shí)際很少應(yīng)用。

（2）斜坡恒流軟啟動(dòng)。其特性曲線如圖1a所示。啟動(dòng)初始階段,啟動(dòng)電流按設(shè)定的上升速率（斜率）逐漸增大,到達(dá)設(shè)定值后,保持恒流狀態(tài)直至啟動(dòng)完畢。啟動(dòng)電流的上升率可根據(jù)負(fù)載需要進(jìn)行調(diào)整,電流上升速率高,則啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,啟動(dòng)時(shí)間短。一般啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩在額定轉(zhuǎn)矩的5% ～90%之間調(diào)整,啟動(dòng)時(shí)間可在2～30 s之間調(diào)整。該啟動(dòng)方式適用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載,是實(shí)際應(yīng)用最多的軟啟動(dòng)方式（井下6 kV高壓排水泵采用該啟動(dòng)方式） 。

（3）脈沖恒流啟動(dòng)。在啟動(dòng)初始階段,晶閘管在很短時(shí)間內(nèi)以較大電流導(dǎo)通一定時(shí)間后下降,再按原設(shè)定速率上升,進(jìn)入恒流啟動(dòng),其特性曲線如圖1b所示。這種啟動(dòng)方式適用于需要沖擊轉(zhuǎn)矩助推方能正常啟動(dòng)的重載場(chǎng)合。

（4）階躍恒流啟動(dòng)。這是一種快速啟動(dòng)方式。一開機(jī),即以極短時(shí)間使啟動(dòng)電流迅速上升到設(shè)定值直至啟動(dòng)完畢。通過改變電流設(shè)定值,可滿足不同負(fù)載對(duì)啟動(dòng)速度的要求。

3　軟啟動(dòng)器的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

軟啟動(dòng)器與自耦減壓?jiǎn)?dòng)器等傳統(tǒng)的減壓?jiǎn)?dòng)設(shè)備相比,具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

（1）無沖擊電流。軟啟動(dòng)使電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流以一定斜率逐漸上升至設(shè)定值,對(duì)電網(wǎng)無沖擊電流,提高了供電可靠性。由于引入電流閉環(huán)控制,實(shí)現(xiàn)恒流平穩(wěn)啟動(dòng),無二次沖擊電流,減小對(duì)負(fù)載機(jī)械的沖擊轉(zhuǎn)矩,延長(zhǎng)機(jī)組使用壽命。軟啟動(dòng)與傳統(tǒng)減壓?jiǎn)?dòng)的特性曲線比較如圖2所示。

（2）啟動(dòng)參數(shù)可調(diào)。軟啟動(dòng)的啟動(dòng)電流、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩及啟動(dòng)時(shí)間均可根據(jù)負(fù)載情況及電網(wǎng)繼電保護(hù)特性適當(dāng)選擇,無級(jí)調(diào)節(jié)至最佳。

（3）有軟停機(jī)功能。軟停機(jī)平滑減速,逐漸停機(jī),它可克服瞬間斷電停電的弊端,減輕對(duì)重載機(jī)械的沖擊,避免高程供水系統(tǒng)的“水錘”效應(yīng),減少設(shè)備的損壞。

（4）輕載節(jié)能。軟啟動(dòng)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)多功能自動(dòng)調(diào)壓器,電動(dòng)機(jī)輕載時(shí),能適當(dāng)降低其端電壓,空載激磁電流和鐵耗隨之減小,功率因數(shù)提高,達(dá)到輕載節(jié)能的目的。

4　在井下高壓水泵啟動(dòng)過程中的應(yīng)用

何莊煤礦井下中央泵房共裝有3臺(tái)6 kV /1 000kW的高壓水泵,在啟動(dòng)過程中采用上海申地自動(dòng)化公司提供的美國(guó)進(jìn)口BENSHOW 軟啟動(dòng)器進(jìn)行啟動(dòng)。啟動(dòng)過程比較簡(jiǎn)單, 3臺(tái)高壓排水泵由2臺(tái)軟啟動(dòng)器控制, 1#軟啟動(dòng)柜控制2臺(tái)水泵, 2#軟啟動(dòng)柜控制1臺(tái)水泵。正常情況下,使用1臺(tái)水泵即可。當(dāng)井下涌水量大時(shí),再開二號(hào)水泵、三號(hào)水泵?？刂葡到y(tǒng)采用西門S72300PLC進(jìn)行控制,觸摸屏顯示,全過程近控、遠(yuǎn)控均可啟動(dòng),啟動(dòng)完畢自動(dòng)切換到高壓隔爆開關(guān)箱中6 kV運(yùn)行,每臺(tái)電機(jī)上都安裝了溫度傳感器,當(dāng)電機(jī)超溫、軟啟動(dòng)器發(fā)生故障時(shí),均可在觸摸屏上顯示。在排水泵運(yùn)行過程中,軟啟動(dòng)器起著對(duì)電壓、電流的顯示和監(jiān)控作用。排水泵停機(jī)時(shí)軟啟動(dòng)器自動(dòng)再次切入運(yùn)行,保證可靠停機(jī)。當(dāng)軟啟動(dòng)器出現(xiàn)故障時(shí),可在旁路高壓隔爆開關(guān)箱上直接啟動(dòng)。使用軟啟動(dòng)器啟動(dòng),具有啟動(dòng)電流小、啟動(dòng)速度平穩(wěn)、啟動(dòng)性能可靠、對(duì)電網(wǎng)沖擊小等優(yōu)點(diǎn),可見軟啟動(dòng)方法具有明顯的優(yōu)勢(shì)。使用軟啟動(dòng)器降低了高壓排水泵啟動(dòng)停止對(duì)電網(wǎng)的過電流沖擊,起。軟啟動(dòng)器應(yīng)用系統(tǒng)如圖3所示。

5　結(jié)語

（1）軟啟動(dòng)有斜坡恒流軟啟動(dòng)、階躍恒流軟啟動(dòng)、脈沖恒流軟啟動(dòng)方式,具有軟停機(jī)、輕載節(jié)能及過載、缺相等保護(hù)功能。

（2）高壓排水泵使用軟啟動(dòng)方法控制,保證了井下電網(wǎng)的安全可靠性。

（3）使用軟啟動(dòng)器可節(jié)約電能,延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命,節(jié)省資金。

（4）軟啟動(dòng)器在高壓排水泵啟動(dòng)中的使用,對(duì)保證礦井排水系統(tǒng)的安全可靠性發(fā)揮了很大作用。

（5）使用軟啟動(dòng)器能節(jié)省維修費(fèi)用和減少事故損失,但是對(duì)于維護(hù)人員的技術(shù)水平和素質(zhì)有較高的要求。為能更好地使用這種先進(jìn)的電氣設(shè)備,應(yīng)重視這方面人員的培訓(xùn)。

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