1軟啟動器的功能及特點
1．1應(yīng)用情況
某電廠20m3空壓機系統(tǒng)是機組調(diào)相、檢修和其它用氣設(shè)備的氣源，由2臺空壓機和4個儲氣罐構(gòu)成，工作氣壓為0．6～0．8MPa，空壓機的電機容量為132kW，額定電流272A。2套獨立的控制系統(tǒng)各控制1臺空壓機，運行已20多年，設(shè)備老化嚴(yán)重，故障率高。受當(dāng)時科技水平的限制，邏輯控制回路由繼電器構(gòu)成，啟動方式為傳統(tǒng)的頻敏電阻降壓方式，啟動電機執(zhí)行元件是接觸器。控制系統(tǒng)接線復(fù)雜，故障點多，對電機保護(hù)功能不全，啟動電流大，對廠用電有較大的沖擊，不利于其它設(shè)備的穩(wěn)定運行。1997年初對該系統(tǒng)改造時，應(yīng)用了軟啟動器。新控制系統(tǒng)解決了原控制系統(tǒng)存在的諸多問題，且有利于同正著手全面改造的新計算機監(jiān)控系統(tǒng)接口，為提高全廠綜合自動化水平，實現(xiàn)減人增效打下了基礎(chǔ)。
1．2軟啟動器
軟啟動器主要由CPU為8096的主控板、驅(qū)動板、電機主控制回路及控制面板構(gòu)成。軟啟動器具有控制功能、電機保護(hù)功能以及顯示、報警、參數(shù)設(shè)置功能。
1．2．1控制功能模式
收到外部啟、停命令后，按照預(yù)先設(shè)定的啟、停方式實現(xiàn)對電機的控制。可選的啟、停控制模式有以下幾種：
（1）限流軟啟動控制模式：如圖1所示，電動機啟動時，其輸出電壓從零迅速增加，直至輸出電流達(dá)到設(shè)定的電流限幅值Ｉm，然后保證輸出電流在不大于該值的情況下，電壓逐漸升高，電動機逐漸加速，完成啟動過程。
（2）電壓斜坡啟動控制模式:如圖2所示，U1為電動機啟動所需最小轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的初始電壓。當(dāng)電動機啟動時，軟啟動器的輸出電壓迅速上升到整定值U1，然后按設(shè)定的速率逐漸增加，直至達(dá)到電網(wǎng)電壓后，接觸器吸合，啟動過程完成。
（3）停車模式：電動機按所設(shè)定的速率逐漸減速直到完全停機。
（4）自由停車：電動機不受控制地依慣性自由停機。
（5）點動功能：在該方式的控制下，軟啟動器輸出電壓迅速增加至初始電壓U1，并保持該輸出電壓值。
1．2．2電機保護(hù)功能
軟啟動器的電機保護(hù)功能有：相序保護(hù)、缺相保護(hù)、啟動過流保護(hù)、運行過流保護(hù)、運行過載保護(hù)及電動機長時間不能完成啟動過程保護(hù)。
軟啟動器的保護(hù)功能動作時，軟啟動器將產(chǎn)生停機輸出，并在控制面板上直接顯示其原因。
1．2．3顯示、報警和參數(shù)設(shè)置功能
在軟啟動器的控制面板上，可顯示電機電流、報警信號及設(shè)定的參數(shù)值；以數(shù)字形式設(shè)置電機保護(hù)值、電機運行方式；手動操作啟、停電機。
軟啟動器的工作原理是：軟啟動器收到啟動命令后，便按所設(shè)定的啟動方式進(jìn)行有關(guān)計算，確定可控硅的觸發(fā)輸出電壓信號，以控制電動機的啟動過程。當(dāng)電動機的啟動過程完成后，軟啟動器便控制交流接觸器吸合，短接所有可控硅，使電動機直接投網(wǎng)運行，避免不必要的能源損耗。圖3為軟啟動器的原理圖。
1．3應(yīng)用于某電廠的軟啟動器
1．3．1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示，主要包括軟啟動器、可編程控制器、壓力傳感器、進(jìn)氣電磁閥。
1．3．2系統(tǒng)主要功能
（1） 控制功能
自動／手動控制空壓機啟、停。控制方式通過工作方式切換開關(guān)選擇。
自動工作方式時，根據(jù)氣罐氣壓的變化自動啟停空壓機。手動方式時可編程控制器退出運行，在軟啟動器控制面板上手動操作啟停空壓機。根據(jù)20m3空壓機系統(tǒng)的實際情況，選擇電機的啟停方式是限流軟啟動和軟停車。
（2） 保護(hù)功能
保護(hù)功能涉及整個空壓機系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)生一級氣缸氣壓過高／低、油缸壓力過高／低、排氣溫度過高以及斷相、相序錯、電機過流、過載等任一異常時，保護(hù)動作自動停機。
（3） 監(jiān)視、報警功能
實時監(jiān)視系統(tǒng)的運行工況，在控制盤上有主回路電流、電壓指示及顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，控制盤上有詳細(xì)的故障報警顯示，同時向中控室發(fā)報警信號。
1．3．3系統(tǒng)工作原理
當(dāng)氣罐氣壓降至空壓機啟動值時，可編程控制器向軟啟動器發(fā)出啟動命令，軟啟動器通過可控硅控制電動機的啟動電壓和電流，使空壓機系統(tǒng)平滑啟動到空載。當(dāng)電壓達(dá)到額定值時，接觸器吸合，可控硅短路，三相電源直接加在電動機上，軟啟動器啟動完成，并向可編程控制器發(fā)啟動完成信號。可編程控制器經(jīng)過9s的延時，投進(jìn)氣電磁閥，空壓機帶載運行，向氣罐打氣；當(dāng)氣罐氣壓達(dá)停機值時，可編程控制器切進(jìn)氣電磁閥，使空壓機系統(tǒng)進(jìn)入空載狀態(tài)，2s后向軟啟動器發(fā)停機令，在軟啟動器的控制下，電動機逐漸減速至完全停機。
2運行效果及改進(jìn)建議
新控制系統(tǒng)3年的運行情況表明，其可靠性、功能和性能與原控制系統(tǒng)相比都有顯著的改善和提高。主要體現(xiàn)在以下幾點：
（1）在結(jié)構(gòu)上采用軟啟動器作為控制輸出執(zhí)行元件，控制邏輯用可編程控制器實現(xiàn)，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單明了，提高了控制系統(tǒng)的可靠性，也便于維護(hù)。
（2）軟啟動器的限流啟動方式，將啟動電流控制在安全范圍內(nèi)，改善了原控制系統(tǒng)因啟動電流較大沖擊廠用電而影響其它設(shè)備正常運行的狀況。
（3）啟動過程采用雙向可控硅，啟動過程完成后，接觸器短接可控硅的控制方式，既避免了用接觸器直接控制電機接點易拉弧、粘連、燒壞等故障的發(fā)生，也節(jié)約了能源。
（4）軟啟動、軟停車方式，減少機械應(yīng)力，保護(hù)設(shè)備，延長其使用壽命。
（5）保護(hù)功能涉及空壓機系統(tǒng)各不良運行工況，有利于提高設(shè)備健康水平。
（6）控制盤上的顯示功能，便于在現(xiàn)場全面了解設(shè)備運行情況。
（7）數(shù)字化參數(shù)設(shè)定及顯示功能直觀、方便、省時。
軟啟動器的抗干擾能力，是影響其可靠性的一個重要指標(biāo)，在軟啟動器運行的3年中，曾發(fā)生裝置加電瞬間誤啟動的現(xiàn)象，為此，針對目前該軟啟動器存在的問題，特提出以下建議和改進(jìn)措施供廠家參考：
（1）為防止裝置加電后瞬間誤啟動現(xiàn)象的發(fā)生，建議廠家對控制軟件進(jìn)行修改，在裝置軟件的最終出口信號回路上增加一個延時功能塊，延時時間的多少要以躲過干擾信號為前提，這需要現(xiàn)場調(diào)試確定，或者在硬件最終信號出口回路上增加一個延時繼電器，也可以有效解決干擾問題。
（2）為便于維護(hù)，希望軟啟動器能夠在負(fù)載正常運行中便于退出和投入，也就是說正常運行過程中，若關(guān)斷相應(yīng)的軟啟動器控制裝置電源，系統(tǒng)運行方式保持原狀態(tài)不變，此時可以對故障的軟啟動器裝置進(jìn)行檢修，檢修完后直接將軟啟動器控制裝置電源合上，而運行方式(即自動跟隨裝置軟件)的要求一致，該功能對現(xiàn)場日常維護(hù)非常適用。
（3）建議將軟啟動器裝置模塊化，便于維修。
4結(jié)束語
在水電站以及很多工業(yè)方面的空壓機、泵、風(fēng)機等輔機控制領(lǐng)域，采用傳統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)存在諸多缺陷，對于大負(fù)載，其問題就顯得更為突出，軟啟動器不但克服了傳統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)的不足，而且使控制功能更加完善。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和對軟啟動器的不斷改進(jìn)，將使軟啟動器更成熟，因此，軟啟動器廣泛應(yīng)用大中型電動機是必然趨勢。
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