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傳統(tǒng)的大中型電動(dòng)機(jī)控制裝置采用的是接觸器、磁力啟動(dòng)器直接啟停方式，缺點(diǎn)是控制方式簡(jiǎn)單、不靈活，對(duì)系統(tǒng)沖擊較大且控制元件易損壞，維護(hù)工作量大。
隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的日趨成熟，近年來一種以計(jì)算機(jī)為核心，采用雙向可控硅為主控回路的智能化新型控制器“軟啟動(dòng)器”已普遍應(yīng)用于該領(lǐng)域，它以控制方式靈活簡(jiǎn)便，對(duì)系統(tǒng)沖擊小且控制元件不易損壞以及維護(hù)方便等諸多優(yōu)點(diǎn)正逐步取代傳統(tǒng)的控制裝置。當(dāng)然新產(chǎn)品應(yīng)用總會(huì)暴露出一些不足，本文以丹江口電廠使用的軟啟動(dòng)器為基礎(chǔ)，對(duì)其在3年中的運(yùn)行情況及暴露出的問題進(jìn)行探討，從生產(chǎn)角度提出幾點(diǎn)改進(jìn)建議使其控制功能更加完善，供生產(chǎn)廠家及同行們參考。
1、軟啟動(dòng)器的功能及特點(diǎn)
1.1應(yīng)用情況
丹江電廠20m3空壓機(jī)系統(tǒng)是機(jī)組調(diào)相、檢修和其它用氣設(shè)備的氣源，由2臺(tái)空壓機(jī)和4個(gè)儲(chǔ)氣罐構(gòu)成，工作氣壓為0．6～0．8MPa，空壓機(jī)的電機(jī)容量為132kW，額定電流272A。2套獨(dú)立的控制系統(tǒng)各控制1臺(tái)空壓機(jī)，運(yùn)行已20多年，設(shè)備老化嚴(yán)重，故障率高。受當(dāng)時(shí)科技水平的限制，邏輯控制回路由繼電器構(gòu)成，啟動(dòng)方式為傳統(tǒng)的頻敏電阻降壓方式，啟動(dòng)電機(jī)執(zhí)行元件是接觸器。控制系統(tǒng)接線復(fù)雜，故障點(diǎn)多，對(duì)電機(jī)保護(hù)功能不全，啟動(dòng)電流大，對(duì)廠用電有較大的沖擊，不利于其它設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。1997年初對(duì)該系統(tǒng)改造時(shí)，應(yīng)用了軟啟動(dòng)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(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)接口，為提高全廠綜合自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)減人增效打下了基礎(chǔ)。
1.2軟啟動(dòng)器
軟啟動(dòng)器主要由CPU為8096的主控板、驅(qū)動(dòng)板、電機(jī)主控制回路及控制面板構(gòu)成。軟啟動(dòng)器具有控制功能、電機(jī)保護(hù)功能以及顯示、報(bào)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(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制。可選的啟、停控制模式有以下幾種：
（1）限流軟啟動(dòng)控制模式：如圖1所示，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，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(dòng)機(jī)逐漸加速，完成啟動(dòng)過程。
（2）電壓斜坡啟動(dòng)控制模式:如圖2所示，U1為電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)所需最小轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的初始電壓。當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，軟啟動(dòng)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(dòng)過程完成。
（3）停車模式：電動(dòng)機(jī)按所設(shè)定的速率逐漸減速直到完全停機(jī)。
（4）自由停車：電動(dòng)機(jī)不受控制地依慣性自由停機(jī)。
（5）點(diǎn)動(dòng)功能：在該方式的控制下，軟啟動(dòng)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(jī)保護(hù)功能
軟啟動(dòng)器的電機(jī)保護(hù)功能有：相序保護(hù)、缺相保護(hù)、啟動(dòng)過流保護(hù)、運(yùn)行過流保護(hù)、運(yùn)行過載保護(hù)及電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間不能完成啟動(dòng)過程保護(hù)。
軟啟動(dòng)器的保護(hù)功能動(dòng)作時(shí)，軟啟動(dòng)器將產(chǎn)生停機(jī)輸出，并在控制面板上直接顯示其原因。
1.2.3顯示、報(bào)警和參數(shù)設(shè)置功能
在軟啟動(dòng)器的控制面板上，可顯示電機(jī)電流、報(bào)警信號(hào)及設(shè)定的參數(shù)值；以數(shù)字形式設(shè)置電機(jī)保護(hù)值、電機(jī)運(yùn)行方式；手動(dòng)操作啟、停電機(jī)。
軟啟動(dòng)器的工作原理是：軟啟動(dòng)器收到啟動(dòng)命令后，便按所設(shè)定的啟動(dòng)方式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算，確定可控硅的觸發(fā)輸出電壓信號(hào)，以控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過程。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過程完成后，軟啟動(dòng)器便控制交流接觸器吸合，短接所有可控硅，使電動(dòng)機(jī)直接投網(wǎng)運(yùn)行，避免不必要的能源損耗。圖3為軟啟動(dòng)器的原理圖。
1.3應(yīng)用于丹江口電廠的軟啟動(dòng)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(dòng)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(dòng)／手動(dòng)控制空壓機(jī)啟、停。控制方式通過工作方式切換開關(guān)選擇。
自動(dòng)工作方式時(shí)，根據(jù)氣罐氣壓的變化自動(dòng)啟停空壓機(jī)。手動(dòng)方式時(shí)可編程控制器退出運(yùn)行，在軟啟動(dòng)器控制面板上手動(dòng)操作啟停空壓機(jī)。根據(jù)20m3空壓機(jī)系統(tǒng)的實(shí)際情況，選擇電機(jī)的啟停方式是限流軟啟動(dòng)和軟停車。
（2）保護(hù)功能
保護(hù)功能涉及整個(gè)空壓機(jī)系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)生一級(jí)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(cuò)、電機(jī)過流、過載等任一異常時(shí)，保護(hù)動(dòng)作自動(dòng)停機(jī)。
（3）監(jiān)視、報(bào)警功能
實(shí)時(shí)監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)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(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，控制盤上有詳細(xì)的故障報(bào)警顯示，同時(shí)向中控室發(fā)報(bào)警信號(hào)。
1.3.3系統(tǒng)工作原理
當(dāng)氣罐氣壓降至空壓機(jī)啟動(dòng)值時(shí)，可編程控制器向軟啟動(dòng)器發(fā)出啟動(dòng)命令，軟啟動(dòng)器通過可控硅控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電壓和電流，使空壓機(jī)系統(tǒng)平滑啟動(dòng)到空載。當(dāng)電壓達(dá)到額定值時(shí)，接觸器吸合，可控硅短路，三相電源直接加在電動(dòng)機(jī)上，軟啟動(dòng)器啟動(dòng)完成，并向可編程控制器發(fā)啟動(dòng)完成信號(hào)。可編程控制器經(jīng)過9s的延時(shí)，投進(jìn)氣電磁閥，空壓機(jī)帶載運(yùn)行，向氣罐打氣；當(dāng)氣罐氣壓達(dá)停機(jī)值時(shí)，可編程控制器切進(jìn)氣電磁閥，使空壓機(jī)系統(tǒng)進(jìn)入空載狀態(tài)，2s后向軟啟動(dòng)器發(fā)停機(jī)令，在軟啟動(dòng)器的控制下，電動(dòng)機(jī)逐漸減速至完全停機(jī)。
2、運(yùn)行效果及改進(jìn)建議
新控制系統(tǒng)3年的運(yùn)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(diǎn)：
（1）在結(jié)構(gòu)上采用軟啟動(dòng)器作為控制輸出執(zhí)行元件，控制邏輯用可編程控制器實(shí)現(xiàn)，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(dòng)器的限流啟動(dòng)方式，將啟動(dòng)電流控制在安全范圍內(nèi)，改善了原控制系統(tǒng)因啟動(dòng)電流較大沖擊廠用電而影響其它設(shè)備正常運(yùn)行的狀況。
（3）啟動(dòng)過程采用雙向可控硅，啟動(dòng)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(jī)接點(diǎn)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(dòng)、軟停車方式，減少機(jī)械應(yīng)力，保護(hù)設(shè)備，延長(zhǎng)其使用壽命。
（5）保護(hù)功能涉及空壓機(jī)系統(tǒng)各不良運(yùn)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(chǎng)全面了解設(shè)備運(yùn)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(shí)。
軟啟動(dòng)器的抗干擾能力，是影響其可靠性的一個(gè)重要指標(biāo)，在軟啟動(dòng)器運(yùn)行的3年中，曾發(fā)生裝置加電瞬間誤啟動(dòng)的現(xiàn)象，為此，針對(duì)目前該軟啟動(dòng)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(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生，建議廠家對(duì)控制軟件進(jìn)行修改，在裝置軟件的最終出口信號(hào)回路上增加一個(gè)延時(shí)功能塊，延時(shí)時(shí)間的多少要以躲過干擾信號(hào)為前提，這需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試確定，或者在硬件最終信號(hào)出口回路上增加一個(gè)延時(shí)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(dòng)器能夠在負(fù)載正常運(yùn)行中便于退出和投入，也就是說正常運(yùn)行過程中，若關(guān)斷相應(yīng)的軟啟動(dòng)器控制裝置電源，系統(tǒng)運(yùn)行方式保持原狀態(tài)不變，此時(shí)可以對(duì)故障的軟啟動(dòng)器裝置進(jìn)行檢修，檢修完后直接將軟啟動(dòng)器控制裝置電源合上，而運(yùn)行方式(即自動(dòng)跟隨裝置軟件)的要求一致，該功能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)日常維護(hù)非常適用。
（3）建議將軟啟動(dòng)器裝置模塊化，便于維修。
３、結(jié)束語
在水電站以及很多工業(yè)方面的空壓機(jī)、泵、風(fēng)機(jī)等輔機(jī)控制領(lǐng)域，采用傳統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)存在諸多缺陷，對(duì)于大負(fù)載，其問題就顯得更為突出，軟啟動(dòng)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(duì)軟啟動(dòng)器的不斷改進(jìn)，將使軟啟動(dòng)器更成熟，因此，軟啟動(dòng)器廣泛應(yīng)用大中型電動(dòng)機(jī)是必然趨勢(shì)。 ??
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