許強(qiáng)

（山東電力建設(shè)第三工程公司 山東青島 266100）

265m2燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)軟起動(dòng)裝置改造實(shí)踐

許強(qiáng)

（山東電力建設(shè)第三工程公司 山東青島 266100）

在現(xiàn)代的工業(yè)控制領(lǐng)域中，交流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制一直是非常重要的研究課題之一，而交流電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器控制方式以其起動(dòng)平穩(wěn)、沖擊電流小、節(jié)能、無觸點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)，在電氣起動(dòng)中有著廣泛的應(yīng)用。本文簡述了酒鋼265m2燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)軟起動(dòng)器的改造方案。主抽風(fēng)機(jī)軟起動(dòng)原設(shè)計(jì)為一拖二的起動(dòng)方式，沒有備用，一旦故障發(fā)生控制回路檢測、維修較為復(fù)雜，耗費(fèi)時(shí)間較長?？紤]此情況，現(xiàn)再加一臺(tái)同規(guī)格的軟起動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)一拖一，互為一拖二的起動(dòng)方式。

高壓固態(tài)軟起動(dòng)器；可控硅；觸發(fā)；導(dǎo)通角

1 傳統(tǒng)起動(dòng)方式

為了解決步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)這個(gè)問題，人們采用了很多的起動(dòng)技術(shù)。比較傳統(tǒng)和應(yīng)用比較普遍的有：

1.1 Y/△起動(dòng)降壓起動(dòng)

Y/△起動(dòng)是一種降壓起動(dòng)方法，星三角起動(dòng)時(shí)將異步電動(dòng)機(jī)三相定子繞組接成星形，等起動(dòng)完成后，通過接觸器切換，再接成三角形，該方式只適合于負(fù)荷較輕有電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，并且局限于正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)為三角形接法的異步電動(dòng)機(jī)。

1.2 串電抗器起動(dòng)

串電抗器起動(dòng)是在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，電抗器串入定子繞組回路中，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到亞同步狀態(tài)后，短接電抗器使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于全壓。阻抗起動(dòng)也存在一個(gè)明顯的缺點(diǎn)，當(dāng)串接電阻器起動(dòng)回路時(shí)，電阻上會(huì)損耗較大的有功功率，耗能較大。

1.3 自耦變壓器起動(dòng)

三相異步電動(dòng)機(jī)自耦變壓器起動(dòng)時(shí)接成星形聯(lián)接，同時(shí)三相線圈接入電源，自耦變壓器副邊接電動(dòng)機(jī)定子繞組，使電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)，待轉(zhuǎn)速達(dá)到亞同步狀態(tài)時(shí)自耦變壓器脫離電源，接觸器旁路電機(jī)進(jìn)入全壓運(yùn)行。該起動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩的損失相對較小，可以拖動(dòng)較大的負(fù)載起動(dòng)。但自耦變壓器成本高、體積大，同時(shí)不能帶重載起動(dòng)。

1.4 液阻軟起動(dòng)

液阻是一種由電解液形成的液態(tài)電阻，它通過離子導(dǎo)電。液阻有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①它的電阻值正比于電解液的電導(dǎo)率，正比于的兩塊電極板的間距，電導(dǎo)率和極板間距都易于控制；②液阻熱容量相對較大，并且液阻成本相對低；③液阻軟起動(dòng)的突出優(yōu)點(diǎn)是該軟起動(dòng)與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞線回路直接串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)重負(fù)荷起動(dòng)，在起動(dòng)過程中不會(huì)產(chǎn)生高次諧波，所以該起動(dòng)方式得到了廣泛的應(yīng)用。

2 主抽風(fēng)機(jī)高壓固態(tài)軟起選型

2.1 高壓固態(tài)軟起動(dòng)簡介

主抽風(fēng)機(jī)高壓固態(tài)軟起動(dòng)器稱中高壓固態(tài)軟起動(dòng)器是一種新型的中高壓電機(jī)軟起動(dòng)器，廣泛適用于10kV以下的中高壓交流電動(dòng)機(jī)，采用先進(jìn)電力電子技術(shù)、DSP控制技術(shù)及串接于電源與被控電機(jī)之間的三相反并聯(lián)閘管及其電子控制電路。被控電機(jī)的輸入電壓通過運(yùn)用不同的方法，控制三相反并聯(lián)閘管的導(dǎo)通角來調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)。HPMV-DN中高壓固態(tài)軟起動(dòng)器最先采用此技術(shù)，在國內(nèi)高壓固態(tài)軟起動(dòng)器知名度最高。高壓固態(tài)軟起動(dòng)器具有體積小、功耗低、高可靠性、高靈敏度、無觸點(diǎn)、免維護(hù)、無環(huán)境污染、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。與其它傳統(tǒng)的起動(dòng)方法相比較，其特有的智能控制方式，既可以方便準(zhǔn)確的設(shè)置起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)電流、起動(dòng)時(shí)間、停機(jī)時(shí)間等參數(shù)，又可以與微機(jī)、PLC等進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制。現(xiàn)已在機(jī)械制造、冶金、水處理、礦山、水泥生產(chǎn)、采油、化工、石化等行業(yè)泵、空氣壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、球磨機(jī)、起重機(jī)、壓縮機(jī)、破碎機(jī)等多種負(fù)載上得到廣泛應(yīng)用。

2.2 高壓固態(tài)軟起動(dòng)結(jié)構(gòu)

完整的HPMV系列的軟起動(dòng)器是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電機(jī)起動(dòng)控制器，用來保護(hù)和控制中、高壓交流電機(jī)。軟起動(dòng)部分僅包括：

（1）SCR電源器件：為了達(dá)到所有使用電網(wǎng)的峰值電壓要求，對SCR進(jìn)行串聯(lián)。在每個(gè)串聯(lián)回路中使用相同參數(shù)的SCR反相平行安裝。

（2）觸發(fā)電路：SCR是用持續(xù)的脈沖觸發(fā)電路，同時(shí)電路采用光纖和脈沖變壓器進(jìn)行隔離來降低干擾。

（3）真空接觸器：短接柜切換柜接觸器均為真空接觸器。

（4）CPU主控板：CPU板上裝有微處理器和通訊處理器、EPROM、EEPROM和DRAM寄存器及模擬和數(shù)字接口。CPU決定各種操作功能，用戶可通過設(shè)定程序和檢測反饋信號來控制軟起動(dòng)器各項(xiàng)參數(shù)。

（5）主電源板：也稱主觸發(fā)板，它包括數(shù)字量輸入、輸出繼電器和通訊接口，并連接到TCB板上，它控制旁路隔離接觸器的動(dòng)作順序及SCR的觸發(fā)來調(diào)節(jié)電壓。

（6）觸發(fā)驅(qū)動(dòng)板：安裝在SCR模塊組件上面，這些板子和主電源板也是通過光纖進(jìn)行通訊，通過脈沖變壓器把觸發(fā)脈沖信號進(jìn)行放大來觸發(fā)SCR，在每個(gè)SCR模塊中每一對SCR都電腦裝了一個(gè)觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路板。

（7）TEMP/CT：溫度控制板、電流互感器板子裝在SCR模塊組件上，通過光纖信號把散熱器溫度和電流信號傳輸?shù)街麟娫窗迳稀?/p>

3 主抽風(fēng)機(jī)軟起動(dòng)原設(shè)計(jì)起動(dòng)方式

圖1 主抽風(fēng)機(jī)軟起動(dòng)一拖二起動(dòng)方式一次圖

根據(jù)一次控制方案圖及現(xiàn)場柜體的布置，1號和2號電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和運(yùn)行都是互相獨(dú)立進(jìn)行的，但每次只起動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。

如起動(dòng)1號電動(dòng)機(jī)的操作過程為；首先在1號短接運(yùn)行柜上人工合上刀閘QS1，此時(shí)切換柜中斷路器QF3自動(dòng)合閘，通過斷路器QF3的輔助觸點(diǎn)控制高壓固態(tài)軟起動(dòng)器自動(dòng)供電源，軟起動(dòng)器上電自檢正常后，送出一個(gè)備妥信號給中控供起動(dòng)具備條件之一。當(dāng)所有起動(dòng)條件正常后，按1號電動(dòng)機(jī)起動(dòng)按鈕對應(yīng)1號運(yùn)行開關(guān)柜 QF11合閘，3s后軟起動(dòng)器開始起動(dòng)，若起動(dòng)過程中軟起動(dòng)器出現(xiàn)故障它會(huì)長時(shí)間報(bào)警（只有重新上電才會(huì)停止），其它故障運(yùn)行開關(guān)柜QF11分閘。當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完成后（起動(dòng)電流回到電動(dòng)機(jī)的額定電流左右）軟起動(dòng)器輸出一個(gè)短接運(yùn)行信號，1號短接運(yùn)行柜中QF1合閘，由斷路器QF1輔助觸點(diǎn)控制的切換柜中斷路器QF3自動(dòng)分閘，軟起動(dòng)器自動(dòng)斷電，然后人工分開刀閘QS1，系統(tǒng)等待后面的起動(dòng)選擇。在1號短接運(yùn)行柜中QF1合閘的同時(shí)，同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁柜也開始投勵(lì)工作，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)入同步運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)1號電動(dòng)機(jī)要停止運(yùn)行時(shí)，按停止按鈕運(yùn)行開關(guān)柜QF11分閘，1號短接運(yùn)行柜中QF1也自動(dòng)分閘。

4 主抽風(fēng)機(jī)改造后起動(dòng)方案

圖2 主抽風(fēng)機(jī)軟起動(dòng)一拖一、互為一拖二一次圖

此設(shè)計(jì)方案是在原有的一拖二的基礎(chǔ)上增加一臺(tái)軟起動(dòng)柜2和一臺(tái)一拖二用短接柜，正常情況下是一拖一工作，當(dāng)其中任意一臺(tái)有故障時(shí)，短接刀閘QS3即可切換成互為一拖二工作方式。刀閘QS1和QS2為互鎖工作方式，每次起動(dòng)只能選擇其中一個(gè)，刀閘QS3只有在任意一臺(tái)軟起動(dòng)器出現(xiàn)故障時(shí)才能使用，其對應(yīng)斷路器選擇控制由PLC來編程操作。此方案有三種工作模式可供選擇，一拖一方式（起動(dòng)器都正常），1號起動(dòng)器一拖二方式（2號起動(dòng)器故障），2號起動(dòng)器一拖二方式（1號起動(dòng)器故障）。同時(shí)刀閘QS3只有在起動(dòng)器出現(xiàn)故障時(shí)才能合上，根據(jù)以上選擇條件PLC輸出控制信號來組合斷路器QF、1QF2和QF0、QF3的動(dòng)作，達(dá)到一拖一或互為備用一拖二的控制模式。

5 結(jié)語

主抽風(fēng)機(jī)由原設(shè)計(jì)一拖二起動(dòng)方式，改造為一拖一、互為一拖二的起動(dòng)方式，改造后一方面大大減少了起動(dòng)時(shí)間，另一方面提高了設(shè)備可靠性，一旦一臺(tái)軟起動(dòng)故障可迅速倒切，不會(huì)影響設(shè)備主線生產(chǎn)。

[1]余洪明.“軟起動(dòng)”的由來和應(yīng)用[J].電工技術(shù)雜志，2001（6）：59～63.

[2]羅琴華，季國瑜.交流電機(jī)軟起動(dòng)[J].微特電機(jī)，1997（6）：18～19.

[3]韋中朝，王雪帆，程三海.電力電子技術(shù)，2001（6）：1～3.

[4]王淑紅，朱玉紅.三相異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)控制系統(tǒng)[J].機(jī)床電器，2000（4）：43～44.

[5]馮畹芝.電機(jī)與電力拖動(dòng)[M].北京：輕工業(yè)出版社，1991：261～263.

TM341

A

1004-7344（2016）02-0228-02

2015-12-22

許 強(qiáng)（1985-），畢業(yè)于青島科技大學(xué)，主要從事工業(yè)機(jī)電安裝、調(diào)試、維護(hù)工作。