265m2烧结主抽风机软起动装置改造实践

2016-08-10许强

大科技 2016年2期

关键词：刀闸接触器固态

许强

（山东电力建设第三工程公司山东青岛 266100）

265m2烧结主抽风机软起动装置改造实践

许强

（山东电力建设第三工程公司山东青岛 266100）

在现代的工业控制领域中，交流电动机起动控制一直是非常重要的研究课题之一，而交流电动机软起动器控制方式以其起动平稳、冲击电流小、节能、无触点等优点，在电气起动中有着广泛的应用。本文简述了酒钢265m2烧结主抽风机软起动器的改造方案。主抽风机软起动原设计为一拖二的起动方式，没有备用，一旦故障发生控制回路检测、维修较为复杂，耗费时间较长。考虑此情况，现再加一台同规格的软起动器，实现一拖一，互为一拖二的起动方式。

高压固态软起动器；可控硅；触发；导通角

1 传统起动方式

为了解决步电动机的起动这个问题，人们采用了很多的起动技术。比较传统和应用比较普遍的有：

1.1 Y/△起动降压起动

Y/△起动是一种降压起动方法，星三角起动时将异步电动机三相定子绕组接成星形，等起动完成后，通过接触器切换，再接成三角形，该方式只适合于负荷较轻有电动机的起动，并且局限于正常运转时为三角形接法的异步电动机。

1.2 串电抗器起动

串电抗器起动是在电动机起动时，电抗器串入定子绕组回路中，当转速达到亚同步状态后，短接电抗器使电动机运行于全压。阻抗起动也存在一个明显的缺点，当串接电阻器起动回路时，电阻上会损耗较大的有功功率，耗能较大。

1.3 自耦变压器起动

三相异步电动机自耦变压器起动时接成星形联接，同时三相线圈接入电源，自耦变压器副边接电动机定子绕组，使电动机降压起动，待转速达到亚同步状态时自耦变压器脱离电源，接触器旁路电机进入全压运行。该起动方式的优点是转矩的损失相对较小，可以拖动较大的负载起动。但自耦变压器成本高、体积大，同时不能带重载起动。

1.4 液阻软起动

液阻是一种由电解液形成的液态电阻，它通过离子导电。液阻有三个优点：①它的电阻值正比于电解液的电导率，正比于的两块电极板的间距，电导率和极板间距都易于控制；②液阻热容量相对较大，并且液阻成本相对低；③液阻软起动的突出优点是该软起动与电动机转子绕线回路直接串联，实现重负荷起动，在起动过程中不会产生高次谐波，所以该起动方式得到了广泛的应用。

2 主抽风机高压固态软起选型

2.1 高压固态软起动简介

主抽风机高压固态软起动器称中高压固态软起动器是一种新型的中高压电机软起动器，广泛适用于10kV以下的中高压交流电动机，采用先进电力电子技术、DSP控制技术及串接于电源与被控电机之间的三相反并联闸管及其电子控制电路。被控电机的输入电压通过运用不同的方法，控制三相反并联闸管的导通角来调节来实现。HPMV-DN中高压固态软起动器最先采用此技术，在国内高压固态软起动器知名度最高。高压固态软起动器具有体积小、功耗低、高可靠性、高灵敏度、无触点、免维护、无环境污染、安装方便等优点。与其它传统的起动方法相比较，其特有的智能控制方式，既可以方便准确的设置起动转矩、起动电流、起动时间、停机时间等参数，又可以与微机、PLC等进行联网控制。现已在机械制造、冶金、水处理、矿山、水泥生产、采油、化工、石化等行业泵、空气压缩机、风机、球磨机、起重机、压缩机、破碎机等多种负载上得到广泛应用。

2.2 高压固态软起动结构

完整的HPMV系列的软起动器是一个标准的电机起动控制器，用来保护和控制中、高压交流电机。软起动部分仅包括：

（1）SCR电源器件：为了达到所有使用电网的峰值电压要求，对SCR进行串联。在每个串联回路中使用相同参数的SCR反相平行安装。

（2）触发电路：SCR是用持续的脉冲触发电路，同时电路采用光纤和脉冲变压器进行隔离来降低干扰。

（3）真空接触器：短接柜切换柜接触器均为真空接触器。

（4）CPU主控板：CPU板上装有微处理器和通讯处理器、EPROM、EEPROM和DRAM寄存器及模拟和数字接口。CPU决定各种操作功能，用户可通过设定程序和检测反馈信号来控制软起动器各项参数。

（5）主电源板：也称主触发板，它包括数字量输入、输出继电器和通讯接口，并连接到TCB板上，它控制旁路隔离接触器的动作顺序及SCR的触发来调节电压。

（6）触发驱动板：安装在SCR模块组件上面，这些板子和主电源板也是通过光纤进行通讯，通过脉冲变压器把触发脉冲信号进行放大来触发SCR，在每个SCR模块中每一对SCR都电脑装了一个触发驱动电路板。

（7）TEMP/CT：温度控制板、电流互感器板子装在SCR模块组件上，通过光纤信号把散热器温度和电流信号传输到主电源板上。

3 主抽风机软起动原设计起动方式

图1 主抽风机软起动一拖二起动方式一次图

根据一次控制方案图及现场柜体的布置，1号和2号电动机的起动和运行都是互相独立进行的，但每次只起动一台电动机。

如起动1号电动机的操作过程为；首先在1号短接运行柜上人工合上刀闸QS1，此时切换柜中断路器QF3自动合闸，通过断路器QF3的辅助触点控制高压固态软起动器自动供电源，软起动器上电自检正常后，送出一个备妥信号给中控供起动具备条件之一。当所有起动条件正常后，按1号电动机起动按钮对应1号运行开关柜 QF11合闸，3s后软起动器开始起动，若起动过程中软起动器出现故障它会长时间报警（只有重新上电才会停止），其它故障运行开关柜QF11分闸。当电动机起动完成后（起动电流回到电动机的额定电流左右）软起动器输出一个短接运行信号，1号短接运行柜中QF1合闸，由断路器QF1辅助触点控制的切换柜中断路器QF3自动分闸，软起动器自动断电，然后人工分开刀闸QS1，系统等待后面的起动选择。在1号短接运行柜中QF1合闸的同时，同步电动机励磁柜也开始投励工作，电动机转入同步运行状态。当1号电动机要停止运行时，按停止按钮运行开关柜QF11分闸，1号短接运行柜中QF1也自动分闸。

4 主抽风机改造后起动方案

图2 主抽风机软起动一拖一、互为一拖二一次图

此设计方案是在原有的一拖二的基础上增加一台软起动柜2和一台一拖二用短接柜，正常情况下是一拖一工作，当其中任意一台有故障时，短接刀闸QS3即可切换成互为一拖二工作方式。刀闸QS1和QS2为互锁工作方式，每次起动只能选择其中一个，刀闸QS3只有在任意一台软起动器出现故障时才能使用，其对应断路器选择控制由PLC来编程操作。此方案有三种工作模式可供选择，一拖一方式（起动器都正常），1号起动器一拖二方式（2号起动器故障），2号起动器一拖二方式（1号起动器故障）。同时刀闸QS3只有在起动器出现故障时才能合上，根据以上选择条件PLC输出控制信号来组合断路器QF、1QF2和QF0、QF3的动作，达到一拖一或互为备用一拖二的控制模式。