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晶閘管軟啟動(dòng)器功能應(yīng)用
1.前言
在油田生產(chǎn)中,異步電動(dòng)機(jī)以其優(yōu)良的性能及無(wú)需維護(hù)的特點(diǎn),廣泛應(yīng)用在采油、注水、油氣初加工的各個(gè)領(lǐng)域。然而由于其啟動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大沖擊電流(一般為Ie的5—8倍),對(duì)供電的電網(wǎng)電壓產(chǎn)生較大壓降(有些甚至高達(dá)15%),同時(shí)由于啟動(dòng)應(yīng)力較大,對(duì)機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生沖擊,使負(fù)載設(shè)備的使用壽命降低。過(guò)去通常采用Y/△轉(zhuǎn)換、自藕降壓、磁控降壓等方式來(lái)實(shí)現(xiàn),這些方法雖然可以起到一定的限流作用,但沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題。隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展,軟啟動(dòng)器從無(wú)到有,逐步進(jìn)入電機(jī)拖動(dòng)領(lǐng)域,并于近幾年在油田生產(chǎn)中開(kāi)始推廣應(yīng)用。
晶閘管軟啟動(dòng)器是一種集軟啟動(dòng)、軟停車(chē)、輕載節(jié)能和多功能保護(hù)于一體的新穎電機(jī)控制裝備,又稱為SoftStarter。它不僅實(shí)現(xiàn)在整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程中無(wú)沖擊而平滑地啟動(dòng)電機(jī),而且可根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)載的特性來(lái)調(diào)節(jié)啟動(dòng)過(guò)程中的參數(shù),如限流值、啟動(dòng)時(shí)間等。此外,它還具有多種對(duì)電機(jī)保護(hù)功能,這就從根本上解決了傳統(tǒng)的降壓?jiǎn)?dòng)設(shè)備的諸多弊端。
2.啟動(dòng)性能的比較
軟啟動(dòng)與傳統(tǒng)的降壓?jiǎn)?dòng)的性能指標(biāo)見(jiàn)表I。
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現(xiàn)以雷諾爾公司生產(chǎn)的JJR1000系列軟啟動(dòng)器交流軟啟動(dòng)器為例來(lái)說(shuō)明工作原理和運(yùn)行特點(diǎn)。晶閘管軟啟動(dòng)的工作原理是通過(guò)控制串接于電源與被控電機(jī)之間的三相反并聯(lián)晶閘管的導(dǎo)通角使電機(jī)的端子電壓從預(yù)先設(shè)定的值上升到額定電壓。三相交流異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩直接與所加電壓的二次方有關(guān),也就是說(shuō),只要降低電機(jī)接線端子上的電壓就會(huì)影響這些值。
3.I 晶閘管軟啟動(dòng)方式
晶閘管軟啟動(dòng)主要有以下兩種啟動(dòng)方式:
(I)電壓雙斜坡啟動(dòng)。在啟動(dòng)過(guò)程中,電機(jī)的輸出力矩隨電壓增加,在啟動(dòng)時(shí)提供一個(gè)初始的啟動(dòng)電壓 ,根據(jù)負(fù)載可調(diào),將 調(diào)到大于負(fù)載靜摩擦力矩,使負(fù)載能立即開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。這時(shí)輸出電壓從 開(kāi)始按一定的斜率上升(斜率可調(diào)),電機(jī)不斷加速。當(dāng)輸出電壓達(dá)到達(dá)速電壓時(shí),電機(jī)也基本達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。軟啟動(dòng)器在啟動(dòng)過(guò)程中自動(dòng)檢測(cè)達(dá)速電壓,當(dāng)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí),使輸出電壓達(dá)到額定電壓。
(2)限流啟動(dòng)。就是電機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程中限制其啟動(dòng)電流不超過(guò)某~設(shè)定值(,^)的軟啟動(dòng)方式。其輸出電壓從零開(kāi)始迅速增長(zhǎng),直到輸出電流達(dá)到預(yù)先設(shè)定的電流限值,^,然后保持輸出電流,<,^的條件下逐漸升高電壓,直到額定電壓,使電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸升高,直到額定轉(zhuǎn)速。這種啟動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)電流小,且可按需要調(diào)整。對(duì)電網(wǎng)影響小,其缺點(diǎn)是在啟動(dòng)時(shí)難以知道啟動(dòng)壓降,不能充分利用壓降空間。
3.2 晶閘管軟啟動(dòng)運(yùn)行特點(diǎn)
(1)能使電機(jī)啟動(dòng)電壓以恒定的斜率平穩(wěn)上升,啟動(dòng)電流小,對(duì)電網(wǎng)無(wú)沖擊電流,減小負(fù)載的機(jī)械沖擊。
(2)啟動(dòng)電壓上升斜率可調(diào),保證了啟動(dòng)電壓的平滑性,啟動(dòng)電壓可依據(jù)不同的負(fù)載在30% 一70% ( 為額定電壓)范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。
(3)可以根據(jù)不同的負(fù)載設(shè)定啟動(dòng)時(shí)間。
(4)啟動(dòng)器還具有可控硅短路保護(hù)、缺相保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)、欠壓保護(hù)。
4.軟啟動(dòng)MCC控制柜
MCC(Motor Control Center)控制柜,既電動(dòng)機(jī)控制中心。杏三原穩(wěn)采用的原油泵電機(jī)185kW3臺(tái),160kW3臺(tái),共有6條軟啟動(dòng)控制柜�;居梢韵聨撞糠纸M成:①輸入端斷路器;②軟啟動(dòng)器;③ 軟啟動(dòng)器旁路接觸器;④上側(cè)控制電路(完成手動(dòng)啟動(dòng)、遙控啟動(dòng)、軟啟動(dòng)及直接啟動(dòng)等功能的選擇與運(yùn)行),有電壓、電流顯示和故障、運(yùn)行、工作狀態(tài)等信號(hào)顯示。
接線及送電運(yùn)行中相關(guān)問(wèn)題如下:
(I)廠家到場(chǎng)的啟動(dòng)柜原無(wú)法實(shí)現(xiàn)外控,只能采用鍵盤(pán)。且無(wú)外控接線端子排,無(wú)法接遠(yuǎn)控操作柱。
(2)僅提供了主回路相應(yīng)器件,軟啟動(dòng)器與旁路接觸器前后安裝,沒(méi)有并排安裝,因設(shè)計(jì)指定柜子靠墻。無(wú)法實(shí)現(xiàn)正常檢修,后幾經(jīng)周折換了柜子的高度和盤(pán)內(nèi)的銅母排(軟電纜)。
(3)旁路接觸器在投產(chǎn)運(yùn)行期間出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象,后更換了相應(yīng)的接觸器,并進(jìn)行與銅母線壓接的緊固。
(4)因未選用大電流的熱元件,現(xiàn)采用3只LH互感器與相小電流的熱元件串聯(lián),同樣實(shí)現(xiàn)了過(guò)載保護(hù)。
(5)控制線采用8×2.5KVV控制電纜,電流指示回路電流指示不準(zhǔn)確,后采用2芯并用解決了此問(wèn)題。而且控制電纜應(yīng)選用屏蔽控制電纜。
5.結(jié)語(yǔ)
(1)現(xiàn)在市場(chǎng)有多種型號(hào)的軟啟動(dòng)可供用戶選擇,不同產(chǎn)品所具功能也不僅相同,選擇時(shí)建議遵循下述原則。原則上,異步電動(dòng)機(jī)凡不需要調(diào)速的各種應(yīng)用場(chǎng)合都可使用,適用于各種泵類(lèi)負(fù)載或風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)載,對(duì)于變負(fù)載工況,需要軟啟動(dòng)與軟停車(chē)(解決水錘),電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期處于輕載運(yùn)行,只有短時(shí)或瞬間處于滿負(fù)荷運(yùn)行場(chǎng)合,應(yīng)用軟啟動(dòng)器(不帶旁路接觸器)才具有輕載節(jié)能的效果。
(2)晶閘管軟啟動(dòng)器現(xiàn)已廣泛用于油田各廠、礦,隨著油田的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)建設(shè),其應(yīng)用的領(lǐng)域?qū)⒃絹?lái)越廣泛,但是目前國(guó)內(nèi)電氣公司數(shù)字式軟啟動(dòng)產(chǎn)品適用電機(jī)的電壓等級(jí)均是低壓(38ov),在3—10kV這樣的電壓等級(jí)范圍內(nèi),人們對(duì)軟啟動(dòng)需求的迫切性絲毫不亞于低壓。油田內(nèi)部將是個(gè)軟啟動(dòng)產(chǎn)品的巨大用戶,而且將同時(shí)是軟啟動(dòng)器的巨大受益者。
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