CMC软启动器在煤气洗涤泵站
1　引言 　　2005年邯钢决定对1260m3高炉扩容至2000 m3，高炉的配套设施煤气洗泵站也要进行相应的扩容改造，在原有设备的基础上，增加两台水泵，配套电机为笼型异步电动机，额定功率为220kW，额定电流为430A，本着经济适用的原则，针对电源负荷和负载性质选择软起动方式起动电机。 -------------------- 2　起动方式的选择 　　回顾一下笼型异步电动机的原理与起动方式，我们发现，电动机的起动经历了从“硬起动”到“软起动”的过程。 　　直接起动异步电动机是最直接的起动方式，起动时将产生很大的起动电流，这股电流会给电源供给产生压力，它会使电源线超负载工作。与此同时，转矩也会激增，这突然的拉动会对运行中的电动机、机器及能源传输设备产生压力。判断一台交流电动机能否采用直接起动可按下面的条件来确定： 　　IST／IN≤（3/4+ ST/4 PN） 　　式中 IST：电动机全压起动电流（Ａ）; IN：电动机额定电流（Ａ）; ST：电源变压器容量（kVA）; PN：电动机功率（kW）; 　　满足此条件即可全压起动，否则应采用减压起动。 　　因：IST=1350Ａ IN=430 ST=1250 kVA PN=220 kW 　　因：IST/IN=1350/430=3.14　　　 3/4+ST/4 PN=0.75+1250/880=2.17 　　则：IST/IN≥3/4+ST/4 PN 　　因此，不能采用全压方式起动电机。由于受到费用的限制，利旧两台变压器，所以我们采用降压起动方式起动电机。 -------------------- 3　降压起动方式的选择 3.1 常规的降压起动方式 　　主要有:串电阻起动、定子回路串电抗器起动、自耦变压器起动、星——三角起动等均属有级起动，起动时起动电流是额定电流的5～7倍，对供电设备、电动机及所拖动的机械设备会造成极大损坏;起动时因过大的起动电流产生过大的电压降，严重威胁着邻近用电设备的安全运行;起动转矩只有电动机额定转矩的0.4～1.2倍（电动机容量越大，起动转矩倍率越小），对起动转矩较大的负载，为确保正常起动，必须增加电动机容量，增加了成本。 -------------------- 3.2 液态变阻软起动 　　液态变阻软起动已发展为一项成熟的技术，已能充分满足各种电机软起动的要求。这种软起动在使用过程中，经常出现以下问题: （1）起动电流大小受环境温度影响在; （2）液体易开锅; （3）使用寿命短; （4）体积大，增加基建投资，需定期加水，维护麻烦。 -------------------- 3.3　变频软起动 　　变频调速装置也是一种软起动装置，它是比较理想的一种，它可以使电压和频率都能连续从零起调，保持电机有较小的转差率，因此可以做到无过流，限流的同时保持高的起动转矩，具有很好的起动性能，但它也有如下缺点: （1）价格较高; （2）变频器电路原理复杂，对维修技术水平要求高，一旦出现故障，在较短的时间内难以恢复运行。 变频器输出电压的高次谐波含量大，对电机有伤害。 -------------------- 3.4　固态软起动 　　晶闸管软起动（又称固态软起动） 　　现代的固态软起动器是用微电脑控制的晶闸管交流调压器，在三相电路的每一相有两个晶闸管反并联联接，通过改变晶闸管的移相控制角，就可以调节其输出电压，从而达到降压起动的目的。软起动技术是根据电机的机械特性，结合现场工艺，通设定TVR（时间、电压、斜率）函数关系，以采取斜坡控制方式来实施起动的，其转差率S、转速n、转矩M也相应平滑变化。由于是平滑上升，故对电网无冲击电流。由于是无触点元件，可以频繁操作。 -------------------- 3.5　分析与比较 　　在选择软起动装置的过程中，对常规的降压起动方式、变频器、固态软起动和液态变阻器等进行了充分论证，最后选择带旁路的固态软起动装置。 -------------------- 4　软起动的起动模式 4.1　斜坡起动 　　该模式是最常用的起动模式，通过减少起动转矩的冲击，实现对电动机平滑、连续无级加速的起动方式。 　　从初始起动转矩开始，在加速斜坡时间内，电动机的输出电压缓慢增加直至全电压，加速斜坡的时间可调，如果在电压上升过程中，电动机已经达到全速，输出电压将自动切换到全电压，如图１所示。 图１　斜坡起动 4.2　带脉冲突跳起动的软起动 　　脉冲突跳起动可以在起动时提供一个短时的脉冲转矩，满足那些在起动开始时需要一个高起动转矩的负载，实际上它是提供一个电流脉冲，以克服负载的惯性，如图２所示。 图２　带脉冲突跳起动的软起动 4.3　限电流起动 　　限电流起动主要应用在加速时需要限制冲击电流的场合，该模式为电动机提供一个固定电压的减压起动，用于限制大电流。限电流起动也带有脉冲突跳功能，选突跳起动特性可以在起动时提供一个短时的脉冲转矩，满足那些在起动时需要一个高起动转矩的负载，如图3所示。 图3　限电流起动 4.4　双斜坡起动 　　双斜坡起动提供给用户两种独立的软起动性能，能够对其斜坡时间和初始转矩分别进行调整，脉冲突跳起动在双斜坡起动模式中也可提供，如图4所示。 图４　双斜坡起动 4.5　预置慢速起动 　　预置慢速起动功能可以提供两种慢速起动模式，便于过程的设置和校准，这两种速度可在没有可逆接触器情况下提供正转和反转两种方向的速度。该模式适用于需要快速使物料定位的场合，预置的低速在正转方向，既可设置成额定速度的7％（低）或额定速度的15％（高），也可在反转方向设置成额定速度的10％（低）或额定速度的20％（高），如图5所示。 图5 　预置慢速起动 4.6　线性加速度起动 　　这种加速模式,是通过一个闭环反馈系统来维持电动机加速到恒速的,所需要的反馈信号是通过与电动机耦合的直流测速仪来实现的。如图6所示。 图6　线性加速度起动   5　应用 　　在选择软起动的过程中，通过对常规的起动方式和软起动的起动模式的分析，最后选择了西驰公司生产的软起动装置。其具有如下特点:采用全数字控制，人机界面设定参数，设定与调整十分方便;采用专门的滤波装置，无谐波污染;体积小，结构紧凑;晶闸管为长寿命器件，而且又是短时工作，出现事故的机率很低。 　　根据我厂的情况，对于水泵类负载选择限电流起动模式起动电机，将电流设定在2.5Ie，实测起动时间为18s，观察电网各项电气测量参数无异常。其控制原理如图7所示。 图7　软起动器控制原理图   6　结束语 　　通过长期的实际运行考验，选择软起动器控制煤气洗涤泵站水泵电机起动是正确的，它不仅避免了电机全压起动对电网和机械设备的冲击，还因不需电网增容而节省了大量的费用。该产品在我厂的成功应用，不仅给我们提供了认识新产品、学习新技术的机会，也使我们以后在如何从技术、经济、运行等因素综合考虑，合理选择电气设备增长了经验。