中、高壓軟起動器在長輸油氣管道行業中的應用

1．前言
在油氣長輸管道行業中，中壓大、中功率的電動機擔負著油品輸送的驅動任務，負載多為泵（油品）或壓縮機（天然氣）。隨著社會工業的快速發展，電力資源日趨緊張，在某些區域內，不允許大、中功率的電機直接起動，必須采取必要的措施來操作電機的起停工作。一個工程項目建設的優劣，應該是一個系統的、綜合的評價，這就包括各專業的細分與密切配合，而在實際執行過程中，更多的是專業的細分，而或多或少的缺失專業的密切配合。
2．工程設計專業的細分與配合的分析
在工程項目的設計過程中，如工藝專業只注重工藝專業提供的工藝設備所需的參數，不要求電氣專業能否考慮電氣設備對工藝設備的保護。而電氣專業就只滿足工藝專業提出的配電要求，不再深入的考慮整個工藝系統的電氣操作對工藝設備的保護。因此，在工藝設計上出現了系統嚴密性的盲區。在管道（包括水力方面）運行過程中，眾所周知，泵的起動和停車，都會引發對管道不利的“水錘或水擊”效應。
為了克服對泵、管道及其附屬設備造成不必要的沖擊破壞，工藝專業設置了防止水力慣性的止回閥、自動壓力保護裝置，來調節瞬間壓力的沖擊，但是不能夠從根本上解決存在的安全隱患。從系統分析的觀點來看，引起安全隱患的源頭是電機的起動和停車過程，如果電機的起動和停車過程能夠柔性的實現，那問題就從大大緩解了。
從電氣專業的角度來說，在滿足工藝要求配電設計前提下，最關心的問題是電機操作參數是否滿足國家規范對電網壓降15%的要求，除非在臨界狀態考慮是否采取必要的起動方式外，一般很少考慮對工程項目的優化綜合保護，因為認為此范圍已不在電氣專業的范圍之內了。殊不知，管道工藝參數的設計和電氣參數及其操作方式有很大的聯系，管網及其設備的使用壽命和設備的驅動方式有很重要的聯系。
3．用戶或工程項目建設成員知識結構的分析
一般情況下，工程項目的設計工作委托給設計單位，而業主或項目管理職能部門往往過分的依賴設計部門或自身職能部門知識體系的不健全，導致所監造設計的工程項目難免出現盲區。單一的狠抓項目的安全、剔除設計及建設的安全隱患。如軟起動設備的銷售商在做技術推廣時，得到諸如我的電網條件非常好，不會對電網及其它設備造成影響等等的回答。其實，這個情況僅僅考慮自己與第三方（如關聯外部電網用戶）的保護，而沒有考慮自己的工藝設備是否也需要保護或更需要保護。
從節能觀點考慮，使用和不使用軟起動設備僅相差3-5%，對于一個企業來說，是微不足道的。往往被多數人忽略，特別提示，尤其在電力資源相對緊缺的情況下，這種節能意識的缺失往往比這3-5%的電力浪費更嚴重。
4．社會經濟發展的轉型，全面建設節約、和諧型企業的分析
中國經濟由粗放型向經濟節約型轉變過程中，企業主管的思想的轉變往往滯后于社會、企業的目標，當然，這其中也會受到投資等諸多因素的影響。但是，工藝設備的運行同樣需要和諧，降低操作過程中的沖擊，延長設備的壽命，也就節約巨大的資金、資源。
歐美國家的企業、員工對資源的節約意識是比較高的，因此，軟起動器的使用并非如同我們國內的迫不得已的選擇使用。是否使用該產品，有一個綜合、系統的評價指標，包括量化的和無法量化的指標。量化指標指是否滿足工程設計規范配電母線壓降15%的要求，是否滿足工藝配電參數的要求等。
5．輸油氣管道行業，軟起動器的應用分析
2003年，在中油管道分公司惠-寧管線上第一次成功應用固態晶閘管軟起動器開始，軟起動器終于打開了管道軟起動器行業的應用大門，這和以色列SOLCON公司優越的產品優勢是分不開的，成功的緩解起動大電流的影響。調試的安全防范措施和簡易的可操作性，深受電氣人員的歡迎。內置完美的泵控曲線，大大簡化設備調試過程，全面的設備和電機的保護功能有力的保證了生產的順利進行。設備的軟起動和軟停車功能，成功的解決了水力慣性對管網設備造成的損害，為管網的安全、平穩運行保駕護航。
2005年的中-哈原油管道項目中，以色列SOLCON公司的中壓軟起動設備在竟標的過程中，以優秀的性價比獲得標的，進一步拓展在油汽管道行業的應用。在大港-濟南-棗莊成品油管道中，同樣獲得管道專家和項目管理人員的認可。
廣闊的管道運輸前景，迎來管道行業的又一個建設春天，為軟起動的應用提供更加寬闊的舞臺。
6．軟起動器同類產品的選擇
現代社會用電設備多，而且電力資源緊缺，中、大功率的電動機直接起動給同網供電的其它設備的安全、可靠運行帶來威脅，同時也造成過大的起動能量損耗。所以對電機直接起動有以下限制條件：
１）生產工藝設備是否允許電機直接起動；
２）低壓電機的容量應不大于供電變壓器容量的１０％－１５％；
３）起動過程中的母線電壓降△Ｕ應不大于額定電壓的１５％。
對于中、大功率的電機一般都不允許直接起動，而要求采用一定的起動設備，完成正常的起動工作。其實，在優秀的工程建設方面，除上述保護別的電氣設備的運行外，在滿足上述條件外還應更多的保護自己，這樣才能算是一個完備的優秀工程。
6．1 常用的電機起動方式：1) 直接起動; 2) 降壓起動; 3) 變頻起動。
6．2 直接起動引起的電氣或機械方面的問題
電氣問題：1.沖擊電網，使電網電壓下降，導致同一供電系統下的其它設備不能正常工作。2.較大的沖擊電流（可達5-7倍的額定電流）破壞電動機的絕緣，降低電動機的壽命。
機械問題：1.過大的起動轉矩產生機械沖擊，對被帶動的設備造成大的沖擊力，縮短壽命，影響精度。如使聯軸器損壞、皮帶撕裂等。2. 造成機械傳動部件的非正常磨損及沖擊，加速老化，縮短壽命。
綜上分析，直接起動引起的電氣或機械等方面的特性較硬，甚至是破壞性的，主要因素是起動時的沖擊電流過大。
6．3 電動機軟起動器的分類（以降壓或限流器件劃分）
1）星/角變換裝置---------------星/角軟起動器
2）串聯電抗器-------------------電抗器軟起動器
3）自耦變壓器-------------------自耦變壓器軟起動器
4）電解液--------------------------液阻軟起動器
5）磁飽和電抗器-----------------磁控軟起動器
6）晶閘管--------------------------晶閘管軟起動器
7）變頻器--------------------------變頻軟起動器
從1）-7）的排序過程中，不難看出電機起動方式的進化進程，目前晶閘管軟起動越來越受到工程技術人員的青睞。
6．4 軟起動器對泵類負載的應用優勢
1）保證電網壓降低于１５％的規范要求，不影響其它用電設備；
2）克服管路系統的“水擊或水錘”效應，延長管道的使用壽命；
3）延長工藝設備（如電機、泵、閥門等）的使用壽命；
4）特別是輸油氣管道系統，更有效的延長管道的使用壽命，降低起停泵或倒泵對管路系統的壓力沖擊，降低安全隱患，保證生產的安全、連續運行。
綜述，無論是輸水還是輸油氣管道，管道應力的活動都應保持在一定的微小范圍內，限制管道的管壁的疲勞度，同時也保護了管路的防腐功能。
6．5 軟起動設備的選擇
在選擇和使用某一個設備時，要綜合各個因素考慮，給予正確的評價。如水電阻軟起動器和晶閘管軟起動器，在首次投入資金的對比中，水電阻占明顯的優勢，但是從優秀的設計、長遠的應用來說，固態晶閘管軟起動器占優勢。水電阻雖然價格便宜，但后期的投入，維護工作量大，而且液體電解質在工作過程中有揮發，對周圍電氣設備的裸露觸頭有污染，易形成微小電解電池效應，加速觸頭老化，結垢，給其它電氣設備帶來不利的影響。固態晶閘管軟起動器雖然產生諧波，諧波含量抵達千分之幾，足見諧波含量遠遠低于國家GB/T14549-93標準百分之幾的要求。究其原因，軟起動晶閘管產生諧波的機理和變頻器產生諧波的機理完全不同而異，整流或逆變是利用管子的通、斷兩種狀態來實現，而軟起動中的管子是從初始態實時漸變到終態的過程，因此，產生的諧波含量遠小于整流或逆變類的設備。而固態晶閘管屬于免維護產品，技術含量、可靠性高，方案設計靈活。從長遠的設備應用來說，固態晶閘管軟起動器具有廣闊的應用前景，同時代表了軟起動標志性的產品。
7．結論
隨著社會經濟的發展，社會和企業對安全生產的觀念提到一定的高度，對軟起動器設備的使用有了深入、公正的評價，企業決策者和項目投資的管理者慢慢的解除對該產品的投資資金的圍困，相信在不久，固態晶閘管軟起動器將得到廣泛的應用，同時，為企業的生產擔負起保駕護航的重要角色。與時俱進，創造和諧的生產過程，需要相關人員的共同努力！