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高压软起动在压缩机负载上的设计应用(2)

--高压软起动在压缩机负载上的设计应用(2)

供稿:工控网 2010/8/25 14:00:00

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  • 关键词: 高压软起动 压缩机负载 起动特性
  • 摘要:交流异步电动机以其构造简单、极高的运行可靠性、极强的环境适应能力和优异的拖动性能在我国煤矿、石油、化工、钢铁、发电、供水、水泥建材等领域获得了广泛的应用。但是交流异步电动机致命的缺点是起动冲击大,会对系统造成不利的影响

3. 晶闸管软起动的起动方式

3.1 全压起动

在这种状态下(图3),软起动装置相当一个固态接触器,电机和直接起动一样,承受全部的电流冲击和转矩冲击,一般情况下晶闸管全开时间控制在0.25s以内:

 

 

图3 全压起动

3.2 电压斜坡起动

该模式是比较长用的起动模式。它通过减少起动力矩的冲击,实现对电机平滑、连续无级加速的起动,从而使齿轮、连轴结和皮带的摩擦减小到最低。用户可以调节电机的初始转矩,在加速斜坡时间内,电机的输入电压从设置的初始转矩对应的电压线性上升,把传统的降压起动变有级为无级,从而可以使电机平滑的起动,减少了机械方面的冲击。

 

 

图4 电压斜坡起动

3.3 限流起动

限流起动,顾名思义,就是在电动机起动过程中把起动电流限制到某一设定电流值以下。主要用在相对较轻负载起动,并且对电网冲击有一定要求的工况下,其输入电压从零开始迅速增长,直到其电流达到预先设定的电流限值,然后在保证输出电流不大于电流限值的情况下,改变晶闸管的导通角,逐渐升高电压,直到额定电压。与此同时,电动机的转速也在逐渐上升,到达额定转速。这种起动的优点是起动电流较小,可以把电动机起动对电网的冲击降到最小,并可按照需要进行设定限流值。但是在设定电流限值时必须要根据电动机的初始转矩来设定,否则设置过小会起动失败或烧坏电机。此种起动方式起动时间相对较长。

 

 

图5 限流起动

3.4 突跳起动

这种起动方式主要应用在负载相对较重的工作环境下。在转矩控制的基础下,在起动的瞬间采用一个突跳转矩用来克服负载的静转矩,然后转矩在逐渐上升,直至电动机到达正常工作状态。这种起动方式的优点是可以缩短起动时间,起动较重的负载,但在起动的时候会对电网产生一定的冲击,影响同一电网下其他负荷的工作。

 

图6 突跳起动

3.5 软停车

软停车的实际上就相当于相反软起动过程,主要作用是消除了系统的反惯性冲击,对于泵类负载来讲就是克服了“水锤”效应。其主要过程是在电动机实行软停车时软起动装置的旁路接触器断开,同时晶闸管开始工作,使电机电压逐渐下降,转速降低,达到软停车的效果。(如图7)

 

 

图7 软起动和软停车全过程

3.6 泵控起动及停车

由于水泵类负载其相对特殊的机械特性,部分软起动厂家针对泵类负载的特性曲线专门设计了泵控型起动和停车方式,该种起动方式可以通过电机平滑的加速和减速,使离心泵在起动和停机期间降低水锤冲击。主控电路通过采集信号分析电机的各个运行参数,同时通过改变晶闸管导通角来控制电机状态,从而达到降低系统受到喘振冲击的可能性。(图8)

 

 

图8 泵控起停过程

4. 软起动在压缩机负载的应用效果

在首钢冷轧厂高压大功率压缩机负载系统(10KV/3730KW和10KW/2250KW)中,电机直接起动不仅会对电网产生冲击,而且对整个系统的机械维护也提出了很高的要求。在使用PowerEasy型软起动后,效果良好,达到了预期的目的,主要应用效果体现在以下几个方面:

1) 相对于现场10KV/3730KW的压缩机而言,其额定电流为253A,在直接起动时电流会达到额定电流的7倍左右。使用了PowerEasy型软起动后,根据现场工况,起动模式设为限流起动,限流倍数为3.2倍,在起动时电流为810A左右,电流控制精确稳定。这样不但降低了电动机起动对电网的冲击,而且提高了电网安全运行水平;从另外一个方面来讲,相对减小了电网容量,降低了投资成本,缩短了建设周期。

2) 在降低了压缩机直接起动对电机本身的冲击的同时,又降低了起动是对轴承、管道以及整个系统的机械冲击。因为电机直接起动加速过快,对传动系统的寿命和可靠性来说都是十分严峻的考验。而软起动过程平滑稳定,可以有效消除对传动系统和管道的不良影响,减少维护工作量,延长了工作寿命。

3) PowerEasy型软起动装置主回路采用进口晶闸管串联,功率元件一致性好,在设计上留出充分的裕量,连续起动3—5次时温升比较小,在50℃之内,在恶劣的工作环境下可以保证很高的可靠性。

4) PowerEasy型软起动装置主要采用电流闭环的方式来对电动机及整个系统进行控制与监视。在合理的电压波动下起动过程具有良好的一致性。并且软起动本身具有比较完善的保护系统,可以根据反馈信号随时对整个系统进行保护与监视,充分保证了系统的安全运行。

5) 在调试过程中可以根据现场的工作环境来设置各种保护参数和起动参数,可以更好的适应现场的工况。

6) 体积比较小,机构设计合理,噪音小。

5. 结束语

晶闸管串联式高压软起动在压缩机等平方转矩类负载的应用方面,能够有效的改变电机的起动特性,降低起动电流,以其优越的性能,为电动机提供全面的服务,保证了整个传动系统运行的可靠性。在降低系统整体的维护工作量的同时,晶闸管软起动装置本身又可以做到免维护,使整个生产成本降低,具有较好的投资回报和社会效益,符合时代进步的要求,是技术发展的必然趋势。

 

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