軟啟動器在井下6kV高壓排水泵啟動中的應(yīng)用

摘要:介紹了軟啟動器的技術(shù)特點及啟動方式,經(jīng)過實際應(yīng)用證明,高壓水泵使用軟啟動的方法有效可行,在保證礦井排水系統(tǒng)的安全可靠性中發(fā)揮了很大作用。
關(guān)鍵詞:軟啟動器;晶閘管;籠型異步電動機;高壓隔爆開關(guān)箱;排水泵
近年來,隨著煤礦開采深度的增加,排水泵的功率也越來越大,隨之對控制高壓排水泵的方式也有了較高要求。軟啟動器是用來控制籠型異步電動機的新設(shè)備,有明顯的技術(shù)優(yōu)勢,可實現(xiàn)軟啟動、軟停機、低速制動、輕載節(jié)能及多種保護功能。使用軟啟動方式,具有啟動電流小、啟動速度平穩(wěn)、啟動性能可靠、對電網(wǎng)沖擊小等優(yōu)點,軟啟動器以它完善的功能大大提高了其在高壓排水泵控制中的應(yīng)用。
1　軟啟動器的技術(shù)特點
軟啟動器是電力電子技術(shù)與自動控制技術(shù)相結(jié)合的電氣設(shè)備,它主要由串接于電源與被控電動機之間的三相反并聯(lián)晶閘管及其控制電路構(gòu)成。運用移相控制原理,在啟動過程中,控制晶閘管的導(dǎo)通角逐漸增大,使電動機的端電壓從0以設(shè)定的函數(shù)關(guān)系逐漸上升,啟動轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速也逐漸增高,實現(xiàn)無沖擊啟動,啟動完畢自動轉(zhuǎn)入全電壓運行。
2　軟啟動器的啟動方式
（1）斜坡升壓軟啟動。這種啟動方式最簡單,僅控制晶閘管導(dǎo)通角,使啟動電流與時間成一定的比例關(guān)系增大。由于不限流,在啟動過程中有時會產(chǎn)生過大電流而損壞晶閘管,對電網(wǎng)也有不利影響,故實際很少應(yīng)用。
（2）斜坡恒流軟啟動。其特性曲線如圖1a所示。啟動初始階段,啟動電流按設(shè)定的上升速率（斜率）逐漸增大,到達設(shè)定值后,保持恒流狀態(tài)直至啟動完畢。啟動電流的上升率可根據(jù)負載需要進行調(diào)整,電流上升速率高,則啟動轉(zhuǎn)矩大,啟動時間短。一般啟動轉(zhuǎn)矩在額定轉(zhuǎn)矩的5% ～90%之間調(diào)整,啟動時間可在2～30 s之間調(diào)整。該啟動方式適用于風機、泵類負載,是實際應(yīng)用最多的軟啟動方式（井下6 kV高壓排水泵采用該啟動方式） 。
（3）脈沖恒流啟動。在啟動初始階段,晶閘管在很短時間內(nèi)以較大電流導(dǎo)通一定時間后下降,再按原設(shè)定速率上升,進入恒流啟動,其特性曲線如圖1b所示。這種啟動方式適用于需要沖擊轉(zhuǎn)矩助推方能正常啟動的重載場合。

（4）階躍恒流啟動。這是一種快速啟動方式。一開機,即以極短時間使啟動電流迅速上升到設(shè)定值直至啟動完畢。通過改變電流設(shè)定值,可滿足不同負載對啟動速度的要求。
3　軟啟動器的技術(shù)優(yōu)勢
軟啟動器與自耦減壓啟動器等傳統(tǒng)的減壓啟動設(shè)備相比,具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。
（1）無沖擊電流。軟啟動使電動機的啟動電流以一定斜率逐漸上升至設(shè)定值,對電網(wǎng)無沖擊電流,提高了供電可靠性。由于引入電流閉環(huán)控制,實現(xiàn)恒流平穩(wěn)啟動,無二次沖擊電流,減小對負載機械的沖擊轉(zhuǎn)矩,延長機組使用壽命。軟啟動與傳統(tǒng)減壓啟動的特性曲線比較如圖2所示。

（2）啟動參數(shù)可調(diào)。軟啟動的啟動電流、啟動轉(zhuǎn)矩及啟動時間均可根據(jù)負載情況及電網(wǎng)繼電保護特性適當選擇,無級調(diào)節(jié)至最佳。
（3）有軟停機功能。軟停機平滑減速,逐漸停機,它可克服瞬間斷電停電的弊端,減輕對重載機械的沖擊,避免高程供水系統(tǒng)的“水錘”效應(yīng),減少設(shè)備的損壞。
（4）輕載節(jié)能。軟啟動實質(zhì)上是一個多功能自動調(diào)壓器,電動機輕載時,能適當降低其端電壓,空載激磁電流和鐵耗隨之減小,功率因數(shù)提高,達到輕載節(jié)能的目的。
4　在井下高壓水泵啟動過程中的應(yīng)用
何莊煤礦井下中央泵房共裝有3臺6 kV /1 000kW的高壓水泵,在啟動過程中采用上海申地自動化公司提供的美國進口BENSHOW 軟啟動器進行啟動。啟動過程比較簡單, 3臺高壓排水泵由2臺軟啟動器控制, 1#軟啟動柜控制2臺水泵, 2#軟啟動柜控制1臺水泵。正常情況下,使用1臺水泵即可。當井下涌水量大時,再開二號水泵、三號水泵。控制系統(tǒng)采用西門S72300PLC進行控制,觸摸屏顯示,全過程近控、遠控均可啟動,啟動完畢自動切換到高壓隔爆開關(guān)箱中6 kV運行,每臺電機上都安裝了溫度傳感器,當電機超溫、軟啟動器發(fā)生故障時,均可在觸摸屏上顯示。在排水泵運行過程中,軟啟動器起著對電壓、電流的顯示和監(jiān)控作用。排水泵停機時軟啟動器自動再次切入運行,保證可靠停機。當軟啟動器出現(xiàn)故障時,可在旁路高壓隔爆開關(guān)箱上直接啟動。使用軟啟動器啟動,具有啟動電流小、啟動速度平穩(wěn)、啟動性能可靠、對電網(wǎng)沖擊小等優(yōu)點,可見軟啟動方法具有明顯的優(yōu)勢。使用軟啟動器降低了高壓排水泵啟動停止對電網(wǎng)的過電流沖擊,起。軟啟動器應(yīng)用系統(tǒng)如圖3所示。

5　結(jié)語
（1）軟啟動有斜坡恒流軟啟動、階躍恒流軟啟動、脈沖恒流軟啟動方式,具有軟停機、輕載節(jié)能及過載、缺相等保護功能。
（2）高壓排水泵使用軟啟動方法控制,保證了井下電網(wǎng)的安全可靠性。
（3）使用軟啟動器可節(jié)約電能,延長設(shè)備使用壽命,節(jié)省資金。
（4）軟啟動器在高壓排水泵啟動中的使用,對保證礦井排水系統(tǒng)的安全可靠性發(fā)揮了很大作用。
（5）使用軟啟動器能節(jié)省維修費用和減少事故損失,但是對于維護人員的技術(shù)水平和素質(zhì)有較高的要求。為能更好地使用這種先進的電氣設(shè)備,應(yīng)重視這方面人員的培訓。
參考文獻:
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