浅谈软起动器在铝箔厂水泵上的应用

（西安航空职业技术学院，陕西西安，710089）

浅谈软起动器在铝箔厂水泵上的应用

任晓敏

（西安航空职业技术学院，陕西西安，710089）

本文首先提出水泵系统采用传统起动方式的弊端，阐述利用软起动器控制水泵系统的原理，具体分析笼型交流异步电动机起动要求，通过选择合理的软起动器和安装措施，提出了铝箔厂污水处理水泵采用软起动器实际应用的可行性。

水泵 ；软起动器 ；电动机；可行性

0 引言

电动机是现代工业生产驱动工业设备的主要来源。随着现代科技技术的飞速发展，设计出的电动机种类繁多，因此驱动的方法也多种多样。其中交流笼型异步电动机是应用最为广泛的一种，它的起动方式经历了从“硬起动”到“软起动”的过程，目前电气人员还在不断地研究并进行完善与更新。对于各种企业在生产过程中使用带有电动机的设备来说，选择一种合适的起动方法是至关重要的，不仅可以保证企业生产的顺畅运行，而且最大限度地提高设备使用成本。

交流笼型异步电动机起动方法常用的就是传统方法，例如：直接起动、星-三角形减压起动、串电阻减压起动、自耦减压起动等，但这些起动方法都有一定的局限性，对供电设备、电动机、负载会造成极大损坏，同时还影响其他用电设备的安全运行。由于以晶闸管为限流器件的软起动方法可以有效地解决传统方法所带来的局限性，因此目前利用晶闸管交流调压技术、功率因数控制技术与计算机技术相结合制作的智能软起动器已经在社会大量推广及应用。

1 水泵采用传统起动的弊端

水泵系统带动的负载与其它工况不同，由于水泵带动的是液体，液体本身具有很大的惯性，电动机如果采用直接起动将全部转矩加到水泵中的液体，由于水泵要求的起动转矩较低，水泵和液体的速度从零速上升到全速的加速过程非常迅速，加速时间一般小于1秒，这样说明水泵的输出流量在短时间内将从零增加到额定容量。但短时间内水泵输出流量使系统管道中的流体发生突然变化会造成喘振，喘振冲击管壁会产生冲击的噪声，产生的压力会使管道和阀门移动或破裂，造成支架损坏，减少管道和阀门的寿命。同时由于起动过程中会产生巨大的起动电流，造成过大的转矩突变，会对电动机和水泵的叶轮造成严重的影响，若频繁起动易造成损坏。虽然水泵采用传统的减压起动方式相比于直接起动加速转矩有大幅度降低，可水泵在起动接近尾声时产生的突升转矩仍会引起流体发生瞬间冲击。

在水泵停机时，由于水锤效应瞬时产生的压强可达管道中正常工作压强的几十倍甚至于数百倍。这种大幅度压强波动，可导致管道系统强烈振动，并可能破坏阀门接头，并引起水泵反转，管网压力降低等，对管道系统有很大的破坏性。例如：铝箔厂用于污水处理水泵有两台30KW的电动机和一台18.5KW的电动机，在起动、运行、停车过程就可能发生所提到的诸多问题。

2 解决方法

上述问题如何解决呢？铝箔厂的电气人员经过多次尝试与试验，其关键是合理地选择一款软起动器。软起动器（Soft Starter）是利用晶闸管交流调压技术制作的一种集软起动、停机、轻载、节能和多种保护功能集于一体的新颖电动机控制装置。它的工作原理是通过晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直至晶闸管全导通，电动机工作在额定电压时的机械特性上。它用途广泛，主要适用于各种泵类负载或风机类负载，具有无冲击电流、恒流起动、确保电动机平稳起动以及根据负载情况和电网继电保护特性选择，可自由地无级调整至最佳的起动电流等优点。如图1所示,水泵采用传统起动方法与软起动的对比曲线。

图1 水泵采用传统起动方法与软起动的对比曲线

图2 CR1系列软起动器

图3 水泵的工作特性曲线

对于铝箔厂用于污水处理水泵工作可能发生的问题，具体解决方法如下：

软起动器种类繁多，这里选择由常熟开关制造有限公司生产的CR1系列软起动器，该系列软起动器主要采用微型计算机控制技术，通过对电流和功率因数的检测，控制输出电压，降低起动电流，可实现对电动机的软起停控制，并具有过载保护、三相不平衡保护、断相保护、逆序保护以及泵控制功能。如图2所示为CR1系列软起动器。

2.1软起动器参数调整

CR1系列软起动器适用于交流笼型电动机的起动、运行、停车的控制和保护，除了正确地编程之外，还需通过调整软起动器的参数（如基值电压、起动时间、限电流倍数、脱扣级别、软停时间、突跳选择等）才能避免上述问题的产生。例如：CR1软起动器提供一个初始的起动电压值Up，这里将其调整Up=40﹪；起动时间tr决定电动机转速上升的速率，这里调整tr=30S；调整限电流倍数限制电动机的起动电流，一般轻载设置为2.5倍，重载设置为4倍，这里设置为3倍。

根据以上参数设置和调整，铝箔厂用于污水处理水泵得到了较好的工作特性曲线，如图3所示，有效地解决了水泵起动时产生的喘振现象和停车时产生的水锤效应。

2.2CR1软起动器的安装与使用注意事项

2.2.1 CR1软起动器的安装

针对铝箔厂的实际环境较为恶劣，而软起动器应安装在干燥、无尘、无侵蚀气体、无爆炸危险介质的环境中，并且需要通风良好的环境，因此需考虑制作一个电控柜，将软起动器安装在环境较好的低压配电室内。安装时在CR1软起动器的上方和下方应预留200毫米以上的空间，左右方向预留100毫米以上的空间，同时应垂直安装CR1软起动器，以便于软起动器的散热，延长使用寿命；CR1软起动器连接电源与电动机必须将相序接正确，保证电动机正确的转速方向，否则会出现逆序故障，无法起动电动机；不得将CR1软起动器的主电路的输入与输出端子接反，否则可能会导致软起动器非预期的动作，同时会损坏软起动器以及电动机和水泵；软起动器构成的控制电路接电源的端子时，应使用内部工作电压，不能将软起动器的电源接线端子连接到其他外部电源，否则将损坏软起动器的内部电路。

2.2.2 CR1软起动器使用注意事项

对于CR1软起动器除了规范操作之外，使用时需注意当软起动器的输入端接通电源后，禁止接触软起动器的输出端，否则会有触电危险；使用旁路接触器时，起动电路相序应与旁路电路相序一致，否则旁路切换时电路将发生相间短路，使断路器跳闸甚至损坏电动机等设备。

3 CR1软起动器使用时常见故障诊断与维修

水泵采用CR1软起动器之后，起动电流的倍数一般是3倍以上，起动时间为3秒或5秒以上。若水泵在起动过程中发现异常现象，需要立即切断电源，停止水泵工作，重新调整CR1软起动器的参数。CR1软起动器在实际使用中常会出现以下几种情况的故障：

3.1CR1软起动器起动时常见故障

起动时电动机过一会儿才开始转动，原因可能是CR1软起动器的起动转矩过小，需增加其基值电压；起动时电动机突然高速旋转，并且起动电流较大，原因可能是CR1软起动器的起动转矩过大，需将其参数调整为设置无突跳，减小基值电压；电动机起动时间较短，起动电流大，原因可能是CR1软起动器的限电流倍数过大，需增大起动时间，减少限电流倍数；起动电动机时间较长，需减少其起动时间，增大CR1软起动器的限电流倍数；当起始电压较高时，电动机仍不能转动，原因可能是水泵所带负载过重，需将CR1软起动器的参数设置为突跳。

3.2CR1软起动器运行时常见故障

CR1软起动器起动之后，运行时如果电动机出现 “嗡嗡”声并无法转动，这时需检查软起动器内部的所有晶闸管，看是否被击穿或损坏，同时还要检查旁路接触器是否被卡在闭合位置上；如果CR1软起动器在起动或连续运行时突然停止，则需检查保护软起动器的快速熔断器是否熔断、电源与输出是否缺相以及所带负载电流是否平衡。

4 结束语

铝箔厂用于污水处理水泵采用CR1软起动器之后，通过对软起动器的合理安装以及对软起动器参数的设定，使用时只要对软起动器使用时规范操作，并注意对软起动器定期保养、检查与维护，不仅可以降低水泵的加速转矩，而且有效地减小了喘振和水锤冲击，从而实现了水泵的平稳起动、运行和停机，延长了水泵系统的使用寿命。软起动器还具有结构简单、接线安装方便、节电等显著特点，因此软起动器是电动机起动与运行技术的发展趋势。

[1] 李贤海.水泵电动机类型选择与起动方式分析[J]．机电技术，1999（1）

[2] 宋书中，常晓玲.交流调速系统[M].机械工业出版社，2012年

[3] 白公.电工实用技能手册[S].北京：机械工业出版社，2005

[4] 于洪明，章克强.软起动器实用手册[S].北京：机械工业出版社，2006

Discussion on Application of soft starter in aluminum foil plant on water pump

Ren Xiaomin
（Xi’an Aeronautical Polytechnic Institute，ShaanXi Xi’an，710089 ,China）

This paper discusses the disadvantages of the traditional pump system startup mode,the use of the principle of soft starter control pump system.It analyses on the starting requirements of squirrel cage AC asynchronous motor specifically,by selecting reasonable soft starter and installation measures,puts forward that the feasibility of practical application of the aluminum foil factory sewage pump adopting the soft starter.

Pump；Soft starter；Motor；Feasibility

任晓敏（1977-），女，汉族，陕西乾县人；现在西安航空职业技术学院任教，讲师，硕士，主要从事电气自动化与控制工程领域的研究

中国分类号：TP23