JJR1000型軟啟動器在水泵起動控制中的應用

摘 要：煤泥泵常采用軟起動控制方式。基于PLC可編程控制器的軟起動控制系統，實現了對水泵的起、停控制、運行監視和保護。
關鍵詞：PLC；可編程控制器；水泵起動；控制；軟起動器
　　2001年，對選煤廠技改，增加一套能力250×10000t的模塊式重介系統，洗選13mm以下末煤。其中，粗煤泥處理系統中有一臺型號10／8ST—AH的煤泥泵（電機Y355L2—8220kW／380VAC）。為避免水泵電機直接起動時對電網沖擊，并降低變壓器的配置容量和投資成本，在煤泥水泵電機主回路控制上，選用上海的JJR1000系列軟起動器。
1 軟起動控制器簡介
　　JJR系列全數字軟起動控制器，是以先進的16位單片機為控制核心的大功率晶閘管組件，具有轉矩控制的軟起動、限流起動、全壓起動、雙斜坡軟起動和軟停止功能；參數可根據負載自行設定，并具有過流、過載、缺相等多種保護。該軟起動裝置輸出電壓按設定的要求上升，使受控電機的轉矩按優化的加速曲線完成起動過程；旁路關掉晶閘管組后，由交流接觸器工作。
2 與傳統控制方式比較
　　3相鼠籠型異步電機起動或停車過程中，存在一系列問題：全壓起動的沖擊轉矩對拖動系統的沖擊和起動電流對電網沖擊。運行時，電機端電壓超過其額定電壓，鐵損上升；低于額定電壓，則電動機銅損上升。停機時，如拖動系統突然失去轉矩，靠系統的摩擦轉矩克服系統慣性的滑行停車，也給拖動系統帶來諸多問題，如水泵的水錘現象等。
　　JJR系列軟起動器覆蓋5．5～500 kW，廣泛應用于工業領域的交流鼠籠電機傳動設備，是傳統的星一三角起動、電抗器起動、自耦減壓起動器的更新換代產品，有很多優點。
　　（1）采用16位單片機全數字自動控制；
　　（2）起動轉矩電流、電壓、時間可按負載靈活設定，取得最佳的電流沖擊和轉矩控制特性；
　　（3）對電機提供平滑的漸進起動過程，減少起動電流對電網沖擊，降低設備的振動和噪聲，延長傳動系統壽命，并改善勞動環境；
　　（4）起動電流可根據負載調整，減少起動損耗，以最小的電流產生最佳轉矩；
　　（5）軟停車特性，可大大延長電觸點壽命，并滿足不同場合需求；
　　（6）具有過流、過載、缺相等多種保護，可保證設備和電機安全；
　　（7）方便的外控接口有多種功能：數字延時起動控制、軟停控制輸入、起動延時繼電器輸出和故障繼電器輸出；
　　（8）相序可自動識別并具相序保護功能；可自由停止和軟停止，時間可調節；
　　（9）4～20mA標準模擬電流輸出可與儀表連接；
　　（10）雙電源隔離確保控制部分不受強電干擾。
3 軟起動控制方式的系統構成
　　煤泥泵使用了一臺軟起動器，分別對煤泥泵實現一對一的軟起動控制。每個PLC控制器與一臺軟起動器安裝于集控室內的水泵控制柜內。操作人員可根據監控畫面上超聲波液位計變送器顯示的液位值來控制現場煤泥水泵的軟起、軟停；還可根據現場設定的液位值來實現煤泥水泵的自動控制起動（85 液位）和停止（15％液位）。
3．1 一次回路
　　一次回路系統圖中，柜內一次系統主要包括：一臺JJR1000軟起動器；一臺德力西CDM1—630／500A帶過載、欠壓、短路保護的斷路器；一組旁路B500交流接觸器和3只電流互感器。PLC控制器發出命令后，軟起動器開始起動水泵；起動完成后，由接觸器自動將軟起動器旁路切換，以實現對其保護。

3．2 2次控制回路功能
2次系統圖中，水泵軟起動系統的控制核心為PLC控制器。有模擬量輸入點和0／I輸入和輸出繼電器點，應用這些輸入／輸出點可對軟起動系統進行控制。在現場維護、檢修時，可以從監控畫面打到就地位進行就地起車，就地的起、停信號也要輸入到DI輸入模塊里；再經PIC程序讀寫發出指令，PLC控制器發出的起動、停止信號分別送到配電柜里的起車繼電器QKA和停車繼電器TKA。如果要執行集中自動化控制，煤泥池的液位達到85時，起車繼電器QKA得電吸合并隨之其常開觸點也閉合，即O3一O4點接通，JJR軟起動器開始按照用戶設定的參數運行。延時6～13s后，K1觸點閉合，自動切換到旁路接觸器KM上運行，等到煤泥池里的液位達到15時，PLC控制器發出停車指令到停車繼電器TKA，使其得電吸合，從而帶動其輔助常閉觸點斷開，即02—04點斷掉，泵就可以實現停車。在這樣的運行過程中，有過載出現，就會經過KH過熱繼電器的輔助常閉觸點的斷開，即01—04點間斷開，起到過載保護作用。如果要就地手動起動煤泥泵，起動按鈕QA的輸入信號送到輸入模塊，再經過PIC程序讀寫發出起車指令到QKA繼電器，QKA輔助觸點閉合，JJR軟起動器運行。經過延時，自動切換到旁路接觸器KM上運行，按下停止按鈕TA，TA按鈕的常閉觸點斷開的瞬間，把PLC的輸出模塊的電源斷掉，實現停車。
4 注意事項和日常維護
　　（1）JJR軟起動器的輸入端接通電源后，負載開路或缺相時，即使在停止狀態，其輸出端仍會帶有相當高的感應電壓。禁止接觸軟起器的輸出端，否則會有觸電危險。JJR軟起動器的控制電路板上帶有380 V 電壓，調試時不得接觸。
　　（2）JJR軟起動器輸出端的感應電壓不影響使用。該電壓由可控硅的漏電（可控硅、GTR、IGBT等固態半導體器件均有不同程度的漏電）和dv／dt阻容濾波回路的交流通路產生。用電壓表對零測量，約為100～380 V（與電壓表內阻有關）。該電壓負載能力很小，在輸出連接負載后消失。
　　（3）用于提高功率因數的無功功率補償電容器必須連接在JJR軟起動器的輸入端，否則將損壞軟起動器中的可控硅功率器件。
　　（4）不得用兆歐表測量JJR軟起動器輸入與輸出間的絕緣電阻，否則可能因過壓而損壞軟起動器的可控硅和控制板。可用兆歐表測量JJR軟起動器的相間和相對地絕緣。但預先應用3根短路線分別將3相的輸入端與輸出端短接，并拔掉控制板上的所有插頭。
　　（5）不得將JJR軟起動器主回路的輸入與輸出端子接反，否則將導致軟起動器非預期動作，損壞軟起動器和電機。
　　（6）使用旁路接觸器時，起動回路相序應與旁路回路相序一致，否則旁路切換時將發生相間短路，使空氣斷路器跳閘甚至損壞設備。
　　（7）7、8、9、10端子使用內部工作電壓，不得在這些端子上連接其他外部電源，否則將損壞軟起動器的內部電路。
　　如果灰塵太多，將降低軟起動器的絕緣等級，可能使其不能正常工作。用清潔干燥毛刷輕輕刷去灰塵，或用壓縮空氣吹去灰塵。配電室內比較潮濕，要定期干燥，用電吹風或電爐烘干，這樣才能保證設備正常、良好運行。