李錫剛 李倩 亓效亮 王曉琳

【摘要】本文對某公司新建60000m?/h空壓機電氣啟動的過程進行闡述，同時也對同步電動機采用變頻軟啟動的啟動方式優(yōu)缺點進行分析，優(yōu)化制氧機啟動時電氣操作步驟，達到快速、穩(wěn)定的啟動要求。

【關鍵詞】空壓機;電動機;變頻啟動

Abstract：The Shandong iron and steel company Laiwu branch，new process 60000m?/h Air compressor electrical startup is described，the advantages and disadvantages of start-up mode with frequency soft starting of synchronous motor is analyzed，the optimization of oxygen making machine startup electrical operation steps，achieving fast，stable starting requirements.

Key word：Air compressor;Motor;Frequency conversion start

一、前言

某公司新建60000m?/h制氧機工程是其近年來重點建設項目之一，該空壓機是德國林德公司設計生產，目前處于國內制氧系統(tǒng)領先水平，本文所闡述的空壓機為ABB公司的AMS-1120SH型無刷同步電動機，容量為29MW，采用變頻軟啟動方式進行啟動，目前已投入使用，運行穩(wěn)定，滿足正常的生產需求。

二、空壓機電氣組成

按照設計結構，空壓機電氣部分包括進線隔離柜一臺、空壓機運行柜一臺、變頻軟啟動器電源柜一臺、變頻軟啟動器輸出柜一臺、電纜連接柜兩臺、勵磁柜一臺、LCI單元（變頻軟啟動器）。當運行柜、電源柜及輸出柜三臺斷路器置于工作位置，保護裝置選擇遠程控制，且勵磁柜電控允許，則由DCS（集散控制系統(tǒng)）進行開停車控制。三臺斷路器啟動切換程序編制在勵磁柜內的PLC邏輯內。三臺斷路器之間有必要的硬接點連鎖，在空壓機旁、中控室配有緊急停車按鈕，開關柜上也具有機械緊停按鈕，以確保設備安全。

圖1 啟動原理圖

三、空壓機啟動過程描述

1.啟動控制原理

DCS啟動命令下達后，先合上變頻軟啟動器輸出柜斷路器（OCB）和變頻軟啟動器電源柜斷路器（ICB），再合上勵磁電源接觸器，此時勵磁柜采用恒勵磁電流（FCR）控制模式，勵磁電流由LCI（變頻軟啟動器）控制，向同步機交流勵磁發(fā)電機的定子三相繞組供電。交流勵磁機的轉子與同步電動機的轉子同軸，在勵磁發(fā)電機的轉子電樞繞組端部感應出三相交流電壓，由固定在同步電動機轉子軸的二極管旋轉整流器整流成直流電壓，施加在無刷同步電動機的轉子勵磁繞組上，為其提供持續(xù)的勵磁電流。（啟動原理圖如圖1所示）

高壓電流經ICB至降壓變壓器TLS（將10kV電壓降為2090V），然后通過變頻器LCI經過整流、逆變把變化著的電壓和頻率輸出到升壓變壓器TMS（再將2090V電壓重新變?yōu)?0KV），啟動初始時為防止大電壓變化率對電動機沖擊，經由旁路Bypass至OCB，當轉速為150rpm時，斷開Bypass開關后切至升壓變壓器TMS運行，電機繼續(xù)加速至1500rpm時，變頻器LCI對電壓互感器T1和T2二次側信號進行比較，當電壓差小于5V，頻率差小于0.2Hz，相位差為零時，空壓機運行柜RCB斷路器吸合，同時ICB及OCB斷開，電動機全壓運行，電機啟動完成后，LCI控制系統(tǒng)退出運行，勵磁控制模式轉為功率因數PF控制模式，啟動時間約120秒。

圖2 空壓機電動機啟動特性圖

圖3 空壓機電動機機械特性圖

2.啟動特性

空壓機電動機啟動特性圖如圖2所示。如上文所述，電動機定子通入電樞電流、轉子加勵磁電流，電動機運轉，待其進入穩(wěn)定運行狀態(tài)（150rpm）后逐漸升高電樞頻率，電動機轉速進一步提高。

3.機械特性

空壓機電動機機械特性圖如圖3所示。

電動機啟動時，對電機施加的初始電流拖動設備運轉，待轉子與旋轉磁場建立關系后，逐漸升高電樞電壓，使電動機平滑加速。

四、存在問題及處理方法

1.空壓電機容量為29MW，啟動轉矩較大，因此需要較大啟動電流方可滿足啟動要求，在設置啟動參數時，增大啟動電流雖然能增大啟動轉矩，但也會使電機振動加大，電機機械特性所示波動增大，損傷電機本體;啟動電流較小時，不能有效的拖動設備運轉，導致多次啟動失敗的情況出現，不能滿足生產的要求。鑒于此種情況，通過多次試驗的對比、研究，我們找出了符合實際要求的啟動電流臨界值，既能可靠的拖動電動機運轉又能滿足機械特性要求，從而有效的解決了空壓機電機多次啟動不成功的難題。

2.空壓機變頻啟動不成功時，LCI單元面板會有錯誤類型提示，但此時LCI單元并未停止繼續(xù)啟動設備，而保持持續(xù)運行模式，只能通過人為的拍下急停按鈕來中斷啟動，這就增加了設備運行的不安全隱患。變頻器啟動過程控制是通過PLC程序來實現，消除此項缺陷只能更改程序來完成，根據設備參數及實際經驗總結，當啟動14秒時，電機轉速小于150rpm時，視為此次啟動失敗，終止啟動，將命令增加至PLC中，有效的解決了該項問題。

五、結論

該機組目前是某公司最大的制氧機組，空壓機電機目前已安全順利的運行了半年多時間，每次啟動都十分順利，采用變頻軟啟動器方式啟動既減小了對電網系統(tǒng)的沖擊，又滿足了制氧工藝、機械系統(tǒng)的要求，是大型同步電機比較理想的啟動方式。

參考文獻

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