雪普軟啟動器在水壓機上的應用

一、項目背景

　　水壓試管機用于對加工后的直縫焊接鋼管、螺旋焊管、無縫鋼管及石油套管進行水壓無損試驗，檢查鋼管在規定壓力下有無滲漏缺陷，保證鋼管的使用性能。水壓機是一種利用油水平衡控制對鋼管進行靜水壓試驗的機器[1]。它主要有以下幾部分組成：鋼管傳送裝置、水路系統、油路系統和控制系統。鋼管傳送裝置負責鋼管的進出傳送，水路系統負責鋼管進行靜水壓試驗時向鋼管里充水打壓，油路系統負責鋼管靜水壓試驗時控制封頭實現管端油水壓力平衡，控制系統負責整個設備的自動運行控制和試驗數據的自動保存和歷史數據的管理。本文主要介紹2000噸水壓機系統的水路系統，如圖1所示。

　　1. 技術參數

　　1.1 試驗鋼管規格

　　外徑 φ406mm—φ2420mm

　　壁厚 6——20mm

　　長度 6——16m

　　1.2 單根鋼管最大重量：24.57噸/根

　　1.3 鋼級：X80

　　1.4 最高試驗壓力： 25Mpa

　　1.5 穩壓時間： 5～10s

　　1.6 密封形式: 內徑向密封 （塞密封圈）

　　1.7試驗介質: 水

　　1.8 操作方式: 手動、半自動（即部分試管步驟自動）

二、軟啟動器原理

　　軟啟動器采用三相反并聯晶閘管作為調壓器，將其接入電源和電動機定子之間。這種電路如三相全控橋式整流電路。使用軟啟動器啟動電動機時，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動機逐漸加速，直到晶閘管全導通，電動機工作在額定電壓的機械特性上，實現平滑啟動，降低啟動電流，避免啟動過流跳閘。待電機達到額定轉數時，啟動過程結束，軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務的晶閘管，為電動機正常運轉提供額定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長軟啟動器的使用壽命，提高其工作效率，又使電網避免了諧波污染。軟啟動器同時還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動過程相反，電壓逐漸降低，轉數逐漸下降到零，避免自由停車引起的轉矩沖擊。

　　2.1 .軟起動的作用

　　大功率交流電機直接起動會產生一系列電氣和機械問題。

　　電氣方面有：

　　（1）. 起動時可達5-7倍的額定電流，造成電動機繞組因電流引起過溫，從而加速絕緣老化。

　　（2）. 造成供電網絡電壓波動大，當電壓≤0.85UN時，影響其他設備的正常使用。

　　機械方面有：

　　（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，縮短使用壽命，影響精確度。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。

　　人們為了解決以上問題，不斷的尋求解決起動問題的方法，例如采用自耦變壓器降壓起動、串聯電抗器、液體電阻器、磁控電抗器等起動方式。晶閘管降壓軟起動是近年來出現的高科技產品，是計算機技術和電力技術相結合的產物，可以根據不同的應用情況設置初始轉矩、起動時間、停機時間、限流和各種保護值等。平滑的起動特性和免維護等使其具有傳統軟起動方法無法比擬的優越性。國內市場低壓380V軟起動主要是采用晶閘管降壓軟起動器。

三、雪普軟啟動器簡介

　　雪普軟起動器設計合理，機構緊湊，主要由功率單元和控制單元兩個部分組成：

　　（1）、功率單元，由六只晶閘管組成的三相調壓主電路。由端子L1，L2，L3輸入三相交流電壓UA,UB,UC，若向控制單元輸入起動信號，即激發微處理器軟起動控制程序，控制單元輸出六相脈沖信號，依次觸發六只晶閘管，使端子U，V，W，的電壓Ua,Ub,Uc依照預定的要求逐漸上升，電機及平滑起動。

　　（2）、控制單元，控制單元主要由微處理器，觸摸面膜板，輸入輸出電路及保護顯示電路等構成。微處理器中存有軟起動程序，軟停止程序以及相應的控制程序等。控制單元板面設計緊湊，用戶設定方便，且有清晰的工況顯示。

　　雪普軟起動器（漢字）產品簡介

圖2 雪普軟啟動器

　　如圖2所示，“雪普軟啟動器”為緊湊型多功能軟啟動設備，使用最新的全數字技術，可控制最大至800KW，三相400V標準的鼠籠式電機實現光滑斜坡軟啟動功能。堅固耐用號稱’黑金剛’的雪普全數字中文軟啟動器, 首次由雪普在中國的研究開發中心推出在中國本地化開發生產的中文版本的通用型產品。

　　該產品其核心部分利用數字控制技術和電子控制技術，控制晶閘管實現交流電機的軟起動，最大限度消除了機械電氣沖擊，延長了設備的使用壽命。

　　（1）. 具有技術先進，工作安全可靠，功能更加完善，安裝維護方便，使用壽命長等特點。

　　（2）. 具有相序自適應能力，允許在輸入端換相，改變電機轉向。

　　（3）. 該軟起動器控制電機平滑起動，減小起動電流，避免起動沖擊，減小配電容量。

　　（4）. 起動電流倍數可根據負載情況調整，減小起動損耗，以最小的電流產生最佳轉矩，是一種節能產品。

　　（5）. 自由停車和軟停車可選，軟停車時間可調。

　　（6）. 軟起時間可調，初始電壓可調。

　　（7）. 對于重載起動而設計了突跳起動脈沖，根據重載大小可調整突跳次數。

　　（8）. 近程直接起動是在晶閘管損壞的情況下，而采取的緊急措施，一般不要使用。

　　（9）. 該軟起動器同類其他廠家產品比較，系統的功能檢查非常方便。

　　（10）.從研究開發理念和思路上, 雪普充分考慮的了中國用戶的現場情況和技術工人的要求,將原來需要設置參數的英文文字全部用中文顯示, 極大的方便了現場的人員. 全數字、中文、屏幕漢顯，使得操作工人使用時方便易懂，就象使用電視機一樣容易操作;不象以前全英文的操作模式需要的英文水平高。

　　雪普軟啟動器使用最新的全數字控制與驅動芯片技術，可控制最大至800KW，三相400V標準的鼠籠式電機實現光滑斜坡軟啟動性能。不象傳統的軟啟動器，靠電壓控制斜坡，而是在啟動時，持續不斷地監測和控制電機電流，也就是轉矩進行操作。

　　在勝利油田鋼管廠電控系統中使用的數字型軟啟動器，型號分別是：

　　（1） 6SSD-0085-0045 這種機型應用領域為液壓閥，就象上面所提到數字型軟啟動器的優點，在此應用領域，軟啟動器對電機無沖擊，提高了供電可靠性，減少對負載機械的沖擊轉矩，延長機器使用壽命

　　（2） 6SSD-0145-0075 這種機型應用領域為高壓水泵

　　（3） 6SSD-0205-0110 這種機型應用領域為低壓水泵

四、參數設定

　　勝利油田高壓水泵兩臺（一用一備），75KW，380V;低壓水泵兩臺（一用一備），110KW，380V。低壓水泵用來向水壓機主缸夾緊的待測鋼管充水，這是放氣閥排氣，當水壓機上排氣管排出水柱時，排氣完畢，放氣閥關閉，這是高壓水泵開始向鋼管內充填高壓水，同時主液壓缸內壓力在比例閥的控制下隨著鋼管內水壓的增加而增加。

　　本軟啟動器適用于交流50～60Hz,電壓380V的線路中，且負載為三相異步電動機。

　　首先設定兩臺高壓水泵的軟啟動器，在雪普軟啟動器顯示界面設定如下參數：

　　1、 額定電壓：AC 380V.

　　2、 額定工作電流：145A

　　3、 起動電壓：10% （可以在10～90%內設點）

　　4、 起動時間：15s（可以在10s～240s內設定）

　　5、 停車時間：10s （可以在5s～90s內設定）

　　6、 電流極限：150% （可以在100～600%內設點）

　　7、 啟動模式：降壓 （可以選擇降壓/限流）

　　8、 停車模式：軟停車（可以選擇自由停/軟停車）

　　9、 保護功能：短路、三相不平衡、欠壓、過壓、缺相、旁路故障、過載、輸出斷相、可控硅過熱、起動時間過長、同步故障等

　　10、 啟動頻率：20次/小時

　　再設定兩臺低壓水泵的軟啟動器，在雪普軟啟動器顯示界面設定如下參數：

　　1、 額定電壓：AC 380V.

　　2、 額定工作電流：205A

　　3、 起動電壓：10% （可以在10～90%內設點）

　　4、 起動時間：15s（可以在10s～240s內設定）

　　5、 停車時間：10s （可以在5s～90s內設定）

　　6、 電流極限：150% （可以在100～600%內設點）

　　7、 啟動模式：降壓 （可以選擇降壓/限流）

　　8、 停車模式：軟停車（可以選擇自由停/軟停車）

五、結論

　　雪普高壓軟起動器應用在水壓機上帶來的好處如下：

　　l、 電機起動時，電流從零平滑上升到設定值，平穩起動，無電流沖擊，減小了機械負載的沖擊轉矩，防止過壓和水錘效應，保證了設備的安全運用，可提高電機和相關機械設備的使用壽命;

　　2、 顯著降低交流電機的起動電流，因而減小了電網電壓波動及對其它用電部門的影響;

　　3、 能實現軟停車，可消除驟然停機對某些設備的沖擊與損壞;

　　4、 降低了供電設備容量，能節約項目電氣設備的投資費用;

　　5、整套設備體積小、施工方便，可為用戶節約大量基建投資。

　　雪普全數字軟啟動器在山東勝利油田鋼管廠2000T高壓水壓試管機中于2006年3月中旬正式投入運行，至今運行已經半年時間了，效果良好，堅固耐用獲得石油行業客戶的好評，被譽為黑金剛（合金鋼）產品。