軟啟動器在井下6kV高壓排水泵啟動中的應用

摘要:介紹了軟啟動器的技術特點及啟動方式,經過實際應用證明,高壓水泵使用軟啟動的方法有效可行,在保證礦井排水系統的安全可靠性中發揮了很大作用。
關鍵詞:軟啟動器;晶閘管;籠型異步電動機;高壓隔爆開關箱;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,隨之對控制高壓排水泵的方式也有了較高要求。軟啟動器是用來控制籠型異步電動機的新設備,有明顯的技術優勢,可實現軟啟動、軟停機、低速制動、輕載節能及多種保護功能。使用軟啟動方式,具有啟動電流小、啟動速度平穩、啟動性能可靠、對電網沖擊小等優點,軟啟動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用。
1　軟啟動器的技術特點
軟啟動器是電力電子技術與自動控制技術相結合的電氣設備,它主要由串接于電源與被控電動機之間的三相反并聯晶閘管及其控制電路構成。運用移相控制原理,在啟動過程中,控制晶閘管的導通角逐漸增大,使電動機的端電壓從0以設定的函數關系逐漸上升,啟動轉矩及轉速也逐漸增高,實現無沖擊啟動,啟動完畢自動轉入全電壓運行。
2　軟啟動器的啟動方式
（1）斜坡升壓軟啟動。這種啟動方式最簡單,僅控制晶閘管導通角,使啟動電流與時間成一定的比例關系增大。由于不限流,在啟動過程中有時會產生過大電流而損壞晶閘管,對電網也有不利影響,故實際很少應用。
（2）斜坡恒流軟啟動。其特性曲線如圖1a所示。啟動初始階段,啟動電流按設定的上升速率（斜率）逐漸增大,到達設定值后,保持恒流狀態直至啟動完畢。啟動電流的上升率可根據負載需要進行調整,電流上升速率高,則啟動轉矩大,啟動時間短。一般啟動轉矩在額定轉矩的5% ～90%之間調整,啟動時間可在2～30 s之間調整。該啟動方式適用于風機、泵類負載,是實際應用最多的軟啟動方式（井下6 kV高壓排水泵采用該啟動方式） 。
（3）脈沖恒流啟動。在啟動初始階段,晶閘管在很短時間內以較大電流導通一定時間后下降,再按原設定速率上升,進入恒流啟動,其特性曲線如圖1b所示。這種啟動方式適用于需要沖擊轉矩助推方能正常啟動的重載場合。

（4）階躍恒流啟動。這是一種快速啟動方式。一開機,即以極短時間使啟動電流迅速上升到設定值直至啟動完畢。通過改變電流設定值,可滿足不同負載對啟動速度的要求。
3　軟啟動器的技術優勢
軟啟動器與自耦減壓啟動器等傳統的減壓啟動設備相比,具有明顯的技術優勢。
（1）無沖擊電流。軟啟動使電動機的啟動電流以一定斜率逐漸上升至設定值,對電網無沖擊電流,提高了供電可靠性。由于引入電流閉環控制,實現恒流平穩啟動,無二次沖擊電流,減小對負載機械的沖擊轉矩,延長機組使用壽命。軟啟動與傳統減壓啟動的特性曲線比較如圖2所示。

（2）啟動參數可調。軟啟動的啟動電流、啟動轉矩及啟動時間均可根據負載情況及電網繼電保護特性適當選擇,無級調節至最佳。
（3）有軟停機功能。軟停機平滑減速,逐漸停機,它可克服瞬間斷電停電的弊端,減輕對重載機械的沖擊,避免高程供水系統的“水錘”效應,減少設備的損壞。
（4）輕載節能。軟啟動實質上是一個多功能自動調壓器,電動機輕載時,能適當降低其端電壓,空載激磁電流和鐵耗隨之減小,功率因數提高,達到輕載節能的目的。
4　在井下高壓水泵啟動過程中的應用
何莊煤礦井下中央泵房共裝有3臺6 kV /1 000kW的高壓水泵,在啟動過程中采用上海申地自動化公司提供的美國進口BENSHOW 軟啟動器進行啟動。啟動過程比較簡單, 3臺高壓排水泵由2臺軟啟動器控制, 1#軟啟動柜控制2臺水泵, 2#軟啟動柜控制1臺水泵。正常情況下,使用1臺水泵即可。當井下涌水量大時,再開二號水泵、三號水泵。控制系統采用西門S72300PLC進行控制,觸摸屏顯示,全過程近控、遠控均可啟動,啟動完畢自動切換到高壓隔爆開關箱中6 kV運行,每臺電機上都安裝了溫度傳感器,當電機超溫、軟啟動器發生故障時,均可在觸摸屏上顯示。在排水泵運行過程中,軟啟動器起著對電壓、電流的顯示和監控作用。排水泵停機時軟啟動器自動再次切入運行,保證可靠停機。當軟啟動器出現故障時,可在旁路高壓隔爆開關箱上直接啟動。使用軟啟動器啟動,具有啟動電流小、啟動速度平穩、啟動性能可靠、對電網沖擊小等優點,可見軟啟動方法具有明顯的優勢。使用軟啟動器降低了高壓排水泵啟動停止對電網的過電流沖擊,起。軟啟動器應用系統如圖3所示。

5　結語
（1）軟啟動有斜坡恒流軟啟動、階躍恒流軟啟動、脈沖恒流軟啟動方式,具有軟停機、輕載節能及過載、缺相等保護功能。
（2）高壓排水泵使用軟啟動方法控制,保證了井下電網的安全可靠性。
（3）使用軟啟動器可節約電能,延長設備使用壽命,節省資金。
（4）軟啟動器在高壓排水泵啟動中的使用,對保證礦井排水系統的安全可靠性發揮了很大作用。
（5）使用軟啟動器能節省維修費用和減少事故損失,但是對于維護人員的技術水平和素質有較高的要求。為能更好地使用這種先進的電氣設備,應重視這方面人員的培訓。
參考文獻:
[ 1 ] 　黃俊,王兆安. 電力電子變流技術（第3版） [M ]. 北京:機械工業出版社, 1991.
[ 2 ] 　黃立培. 電動機控制[M ]. 北京:清華大學出版社, 2003.
[ 3 ] 　劉明亮. 電力電器與供電[M ]. 武漢:華中理工大學出版社,2000
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