软起动控制器范文

软起动控制器范文（精选11篇）

软起动控制器 第1篇

关键词：软起动器,晶闸管,波形检测

1 概述

在矿山井下运输系统中, 刮板输送机全压起动时存在大动载冲击, 常发生断链、损坏机头减速器等事故。带式输送机电机全压启动时启动加速过快, 使输送带松边拉紧装置反应滞后, 输送带下垂, 储带仓内多层输送带层间碰撞摩擦, 导致输送带磨损、寿命减小、传动不平稳。利用软启动技术, 实现电机平稳起动, 将很好地解决以上问题。本文利用相线电压检测电路绘制电压波形, 通过判断波形进行预判控制, 避免出现电机振荡而损坏输送机。

2 晶闸管交流调压的触发研究

三相调压电路工作原理。异步电机移相调压的主电路如图1所示, 其中M是异步电动机, 晶闸管SCR1~SCR6组成移相控制的三相交流调压电路。

现采用电力电子器件的开关模型, 则电路中的每一个器件都只有两个工况:导通或者阻断;同一电路中所有器件的工况的组合构成了该电路的即时状态;一个具有n个器件的电路共有2n次方个状态, 电路工作不会取遍所有状态, 而是沿着状态空间中某条轨迹运动, 进入稳态后, 就沿着一条封闭的曲线循环运动。这样就建立起有限状态模型。

在电路的正常工作状态下, 6个晶闸管按照VT1~VT6的顺序循环触发导通, 而且相邻的两个晶闸管触发时刻之间相差60度电角度。下面用大写字母表示导通器件所属相, 用上标“+”表示流向负载端, 用上标“-”表示流向电源, 即用A+、B+、C+、A-、B-、C-分别表示晶闸管VT1、VT2、VT3、VT4、VT5和VT6导通。根据以上原则进行分析, 可以得到三相交流调压电路的13个可能存在状态。它们是:6个“三相全导通”的状态:A+B-、A+C-、A-B+、B+C-、A-C+和A+B-C+。6个只有“两相导通”的状态:A+B-C-、A-B+C-、A-B-C+、A+B+C-、A-B+C+和B-C+;以及“三相全不导通”的状态。

3 波形检测闭环控制研究

3.1 电机起动过程中转矩振荡现象分析。

在电机起动过程中, 电磁转矩应始终大于负载转矩, 电机的转速才能不断提升, 为了限制起动电流, 提供给电机的初始输入电压很小, 随着电机转速的上升, 应及时地提高电机输入电压, 才能保持足够大的电磁转矩, 这就要求对晶闸管触发角的调整要及时。假设晶闸管的触发角原来为Á, 它对应的电机输入电压为UÁ, 电机的机械特性如图2中曲线1所示。电机在此电磁转矩的作用下不断加速, 功率因数角 (或续流角) 在不断减小, 晶闸管导通角也在减小, 这将使电机输入电压由UÁ减小为UÁ, 电机的机械特性由图2中的曲线1切换到曲线2, 可以看到, 此时的电磁转矩小于负载转矩, 这将导致电机转速的下降, 甚至有停转的可能;由于转速的下降, 功率因数角φ又会回升增大, 引起晶闸管导通角θ也增大, 电机的输入电压由UÁ增大为UÁ, 机的机械特性也由曲线2切换回曲线1, 电机在此条件下重新加速。若晶闸管的触发角Á未得到及时调整, 上述过程就会重复出现, 即产生了电磁转矩振荡, 从而引起电流振荡。

3.2 对波形检测的控制方法。

在1140V/660V电压等级线路中, 由于电压高, 且电机为感性负载, 在电压斜坡启动过程中, 容易产生电流振荡, 从而引起机械振荡, 损坏电机。而当电流产生振荡时, 每相晶闸管管压降将产生较大波动。如图所示, 为在其中一相的组合晶闸管两端通过全波整流、光电隔离、信号整形后用逻辑分析仪检测到的波形。其中图3即为初始电机起动时晶闸管管压降情况, 可以看出未发生机械振荡情况。当电压不断升高过程中, 如图4所示, 可以看出此时有轻微机械振荡。当电压继续不断升高过程中, 出现图5所示波形。可以看出此时电流明显振荡并可能引发机械振荡。当电机跳出振荡区域完全起动后出现图6所示波形。

实验发现, 当出现三次轻微振荡后, 将会产生较强烈明显的机械振荡。因此单片机对晶闸管管压信号进行分析检测分析当检测到三次晶闸管管压降信号轻微振荡时后, 调整晶闸管触发角α使电机跳出机械振荡区域继续正常完成起动。

4 结论

软起动控制器 第2篇

河南全新起动设备有限公司拥有100多名员工，业务遍及全国各个省市地区，多个应用行业，并成功拓展了海外市场。于新世纪年我们走进了新能源领域。

历经15年，我们的业务覆盖到石油石化、航空交通、冶金电力、煤炭矿山、城市管理及新能源六大核心行业。在节能，工艺需求、安全和新技术四大重点领域实现了实质性的突破与系统性的发展。我们确定了明确的战略定位，成为工业电气节能整体解决方案创新专家及高端工业技术服务专家。

河南全新软起动器、软启动器、固态软启动器、液态软起动器可广泛应用于冶金、机械、化工、矿山、建材等所有工业领域的球磨机、破碎机、风机、水泵、打浆机等电机传动设备中绕线式异步电动机的起动，它是频敏变阻器起动装置的理想替代品。

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电机软起动器特点与应用 第3篇

关键词：煤矿 输送机 软起动器

1 电机软起动器的特点

1.1 采用了先进的电力电子器件和全数字控制技术，具有软起动、软停止、泵停止、起动检测、RS232通讯等功能，能满足风机、水泵、带式输送机、刮板输送机等不同负载对象的控制要求。同时软起动时间、起始电压、限流、停止时间连续可调，用户可根据负荷情况控制电机按预先给定的曲线平滑起动、停止。

1.2 带式输送机等大惯量负载不可避免重载起动和压煤现象，软起动器的突跳起动脉冲就是专门为带式输送机这类大惯量负载设计的。突跳脉冲起动功能可完全解决负荷重载起动的问题。

1.3 电机软起动器自身的自诊和保护功能齐全，主要有电源故障保护、温度保护、电压保护、过载保护等。

1.4 结构简单，安装操作维护方便。既可就地控制，亦可通过可编程序控制器或其他设备对其进行远方控制。

2 电机软起动器与液力偶合器、星三角起动器的比较

2.1 电机软起动器与液力偶合器的比较 带式输送机起动用液力偶合器在一定范围内可满足带式输送机的起动要求，但采煤工作面地质条件复杂，采煤机割煤的不均衡系数很大，工作面内影响带式输送机停机的客观因素也很多，采煤工作面顺槽带式输送机重载起动，甚至过载起动十分频繁。液力偶合器在运行中存在液体滑差，重载起动滑差更大。滑差产生的热能易使偶合器的密封受热老化失效，出现漏油，造成油液污染，在井下易燃易爆，不安全隐患尤为突出。另外，液性机械调速由于附壁效应、稳态效应所形成的机械惯性，以及同液体充液量的立方成正比的传递力矩比例的弊端，已不能满足高产高效综采工作面带式输送机越来越高的起动要求。电机软起动器采用微处理器控制可控硅的导通角，使电动机可进行大负荷多种电压的软起动，可有效地避免使用液力偶合器出现的问题，是液力偶合器理想的更新换代产品。

2.2 电机软起动器与星三角起动器的比较 电机软起动器起动转矩大，并且起动平稳。星三角起动方式的实际转矩比电机软起动器的小，但在起动瞬间和星形转三角形的瞬间有二次突跳变化，而电机软起动器从开始到结束不存在突跳冲击，可有效地减轻因起动电流突跳而引起的电网电压波动及对周围弱电设备的干扰。电机软起动器起动初始电压和起动时间可人为设定。星三角起动方式的起动初始电压是全电压的58％，转换时即突跳到100％。而电机软起动器可根据不同的负载情况，其起动初始电压可在20％～100％Ue间自行设定。同时通过调节起动时间来控制曲线斜率，从而平稳无级地过渡到全电压，达到最佳起动效果和最短起动时间。

3 应用

3.1 工作原理 电机软起动器主回路采用了3对反并联可控硅，利用全数字控制技术来完成电机端电压、电流的控制，从而实现电机的软起动等。软起动器接收到控制信号后，由微处理器根据面板设定的参数或通过PC口输入数据，控制三相可控硅的导通角，使电机按设定的值平滑起动。起动结束后，由控制器发出信号，旁路真空接触器进入正常工作后可控硅暂停工作。当需要停车时，给出停车信号，真空接触器断开，停止工作，然后由可控硅完成全部停车过程。

3.2 使用方法 软起动器有远控和近控两种工作方式。远控方式是指电机软起动器由前级开关通过一个常开触点进行控制的方式。近控方式是指由2只按钮控制电机软起动器的起动、停止。电机软起动器在使用过程中应注意以下几点：①电机软起动器两次起动时间间隔不能小于3min，每小时内起动次数不大于12次。②电机软起动器的外壳必须可靠接地。③安装时切勿用兆欧表测量端子间及可控硅两端的电阻，以免造成对电机软起动器的破坏。④电机软起动器内的主要核心部件，特别是可控硅和控制盒部分，使用者请不要拆开，以免因核心部件损坏而使电机软起动器瘫痪。

3.3应用效果某矿—400m水平中的一部带式输送机，电机功率3x160kW，工作电压660V，胶带长度1km。由于受客观条件限制，带式输送机起动频繁，且经常重载起动。没有安装软起动器之前，起动时胶带颤动，电机声音大，胶带出现打滑及断带现象，对电网冲击较大。该带式输送机配置了3台电机软起动器后，运行状况有了很大变化。主要表现在以下几个方面：①重载起动时软起动特性明显，胶带无颤动和打滑现象，克服了带式输送机长距离重载起动困难的问题。②带式输送机起动时低速逐渐张紧胶带，减少了胶带起动过程中最大张力的机械冲击，延长了胶带使用寿命，也消除了齿轮间隙造成的传动齿轮之间的撞击现象。③空载起动时间为10s，满载起动调为15s。起动电流明显下降，起动电压降低，减小了对电网的冲击。④减小了维修工作量，从2005年7月至今还没有发生过任何故障，一切正常，用户非常满意。

4结语

异步电动机软起动控制系统的建模 第4篇

异步电动机由于其成本低,可靠性高、需要的维护少等优点在生产、生活中得到广泛的应用。一般来说,希望电动机有足够大的起动转矩和比较小的起动电流。但由于异步电动机直接起动时,起动电流会产生一个浪涌,对电网产生冲击,使电网电压降低。电网电压的降低,不仅要使异步电动机本身的起动转矩减小,还可能导致起动失败,并影响了其他用电设备的正常运行。对于频繁起动的电动机,还会造成电动机过热,影响使用寿命。因此,较大容量的异步电动机是不允许直接起动的。因此,如何改善异步电动机的起动性能是一个非常重要并有实际经济意义的课题。

2 系统建模

在中搭建的三相异步电动机系统仿真模型如图所示:主要由三相正弦交流电压源模块,晶闸管组,晶闸管触发脉冲发生模块,触发角控制模块与输出信号测量模块等构成。

3 功能模块分析

3.1 电源模块

如图2所示,内部为三个理想的220V正弦交流电压源,相位依次相差120°,星形连接。也可直接使用Sim Power System下电源模块库中的Three-phase Sources模块并设置相关参数得到。

3.2 晶闸管组

利用Simulink中的Universal Bridge模块改造搭建而成反并联的晶闸管组。设置晶闸管的缓冲电阻为100kΩ,通态电阻为1mΩ,通态压降为0.7V。与电源模块类似地,也可直接使用六个Sim Power System下电力电子模块库中的Thyristor(晶闸管模块分别两两反向并联得到。但经过测试,直接使用Thyristor模块两两反向并联得到的晶闸管组的输出波形并不是非常的理想。因此选择前者。

3.3 晶闸管触发脉冲发生模块

在Simulink中有可产生同步脉冲的Synchronized 6-pulse Generator模块,但在利用该模块搭建晶闸管触发脉冲发生模块并进行测试却得不到正确的结果。测试发现,该模块通常情况下适用于三相桥式整流电路,且该模块是将线电压的过零点作为触发脉冲的控制角的参考点,而非相电压过零点。

晶闸管触发脉冲发生模块主要由脉冲发生器,延迟环节与选择开关等组成。脉冲发生器产生频率为50Hz,幅值为1,占空比为22.2%(对应电角度80°)的方波,作为产生各个晶闸管触发脉冲(宽脉冲)的基准。

延迟环节中的第一个延迟环节使该环节的输出信号比输入信号延迟0.0033s,即使触发脉冲延迟60°,而下面每个延迟环节比上一个延迟环节推后0.0033s,换言之,6个选择开关输入的脉冲信号自上至下依次延迟60°。

选择开关的工作原理为:当第2路输入信号大于设定的门槛值(此处设置为0)时,则输出端输出第1路输入信号(为1);否则,输出第3路输入信号(为0)。

3.4 触发角控制模块

晶闸管触发角控制模块如图3所示,输入给定的触发角初始值与限定的变化率的值。后者经积分环节输出斜坡信号,然后与给定的触发角的初始值作差,经饱和环节限幅得到当前的触发角的值。触发角瞬时值信号输入晶闸管触发脉冲发生模块,转换为对应的脉冲应延迟的时间提供给晶闸管触发脉冲发生模块使用。

Matlab/Simulink已成为目前世界上应用最广泛的工程仿真应用软件之一。该文介绍了仿真软件Matlab/Simulink,并用Matlab软件中的Simulink搭建了三相异步电动机软起动控制系统仿真模型,实现了该仿真模型输入不同的异步电动机参数就可以仿真不同的异步电动机。

摘要：该文介绍异步电动机软起动过程,分析了异步电动机软起动控制的基本原理,应用Matlab中的Simulink搭建了基于交流调压方式的三相异步电动机软起动控制系统的仿真模型。

关键词：Simulink,三相异步电动机,软起动

参考文献

[1]Wapcaplet in Blender.Illustration of a simple electric motor[EB/OL].(2006-03-31)[2011-06-14].http://en.wikipedia.org/wiki/File:Electric_motor_cycle_3.png.

[2]Mtodorov369.The animation depicts AC induction electric mo tor with squirrel cage[EB/OL].(2008-07-26)[2011-06-14].http://en.wikipedia.org/wiki/File:Induction-motor-3a.gif

[3]Wikimedia Foundation,Inc.Induction motor-Wikipedia,thefree encyclopedia[EB/OL].(2011-03-02)[2011-03-05].http://en.wikipedia.org/wiki/Induction_motor.

[4]范正翘.电力传动与自动控制系统[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.

软起动控制器 第5篇

涡扇发动机起动模型及起动控制规律的研究

根据低转速下的发动机部件特性的半经验数据,建立了一种通用的.发动机起动计算模型,并对发动机起动控制规律进行了研究.最后以某发动机为例,详细分析了发动机的起动过程.

作 者：屠秋野 唐狄毅 Tu Qiuye Tang Diyi  作者单位：西北工业大学航空发动机系,西安,710072 刊 名：推进技术  ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF PROPULSION TECHNOLOGY 年，卷(期)： “”(2) 分类号：V235.13 关键词：涡轮风扇发动机   起动   数学模型   发动机控制  

软起动控制器 第6篇

一、电动机的软起动方式

运用串接于电源与被控电动机之间的软起动器,控制其内部晶闸管的导通角,使电机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升,直至起动结束,赋予电动机全电压,即为软起动,在软起动过程中,电动机起动转矩逐渐增加,转速也逐渐增加。软起动一般有下面几种起动方式:

1.斜坡升压软起动

这种起动方式最简单,不具备电流闭环控制,仅调整晶闸管导通角,使之与时间成一定函数关系增加。其缺点是,由于不限流,在电机起动过程中,有时要产生较大的冲击电流使晶闸管损坏,对电网影响较大,实际很少应用。

2.斜坡恒流软起动

这种起动方式是在电动机起动的初始阶段起动电流逐渐增加,当电流达到预先所设定的值后保持恒定,直至起动完毕的方式。起动过程中,电流上升变化的速率是可以根据电动机负载调整设定的。电流上升速率大,则起动转矩大,起动时间短。该起动方式是应用最多的起动方式,尤其适用于风机、泵类负载的起动。

3.阶跃起动

开机,即以最短时间,使起动电流迅速达到设定值,即为阶跃起动。通过调节起动电流设定值,可以达到快速起动效果。

4.脉冲冲击起动

在起动开始阶段,让晶闸管在极短时间内,以较大电流导通一段时间后回落,再按原设定值直线性上升,连入恒流起动。该起动方法,在一般负载中较少应用,适用于重载并需克服较大静摩擦的起动场合。

二、软起动与传统减压起动方式的不同之处

笼型电机传统的减压起动方式有Y-Δ起动、自耦减压起动、电抗器起动等。这些起动方式都属于有级减压起动,存有明显缺点,即起动过程中出现二次冲击电流。软起动与传统减压起动方式的不同之处是:

1.无冲击电流

软起动器在起动电机时,通过逐渐增大晶闸管导通角,使电机起动电流从零线性上升至设定值。

2.恒流起动

软起动器可以引入电流闭环控制,使电机在起动过程中保持恒流,确保电机平稳起动。

3.自由无级调整

根据负载情况及电网继电保护特性选择,可自由地无级调整至最佳的起动电流。

三、电动机的软停车

电动机的停车方式通常有三种:自由停车、软停车、制动停车。晶闸管软起动器带来最大的停车好处是软停车和制动停车。软停车的种类包括:

1.软停止

软停止功能应用于需要延长从滑行到停机时间的场合。电压斜波下降时间范围可调,软停止时间的调整与启动时间相互独立,当输出电压降低至负载转矩大于电动机转矩时,负载将停机。

2.智能电动机制动

该模式用于需要电动机快速停止而不是自由停止的场合,带自动零速停止的制动控制,完全集成到软启动器紧凑的设计中,这一设计使安装更简单和直接,节省了对传统硬件包括接触器、电阻器、定时器和速度传感器的需求,基于制动系统的微处理器适用于对标准的笼型异步电动机的电流制动,使电动机加速停止,从而提高操作循环次数和生产效率。

3.精确停车

该模式使用需要控制限位停止的场合,在停止时,制动转矩施加到电动机上,直到它达到一个给定的低速(7%或15%额定速度),并且保持这一低速至得到停止指令,制动转矩随后施加到电动机上直到零速。该功能对于一般的定位控制可以有效地节省费用。

4.带制动的低速

带制动的低速对启动过程和从工作循环的后期制动到停机,提供一个平滑的低速。该模式应用于需要低速(正转方向)定位和校准,同时需要制动控制至挺值的场合。

另外软起动器具有实现轻载节能的功能,笼型异步电机是感性负载,软起动器能实现在轻载时,通过降低电机端电压,提高功率因数,减少电机的铜耗、铁耗,达到轻载节能的目的;负载重时,则提高电机端电压,可确保电机正常运行。

软起动控制器 第7篇

为了综合解决常见软起动器的问题, 国内近年开发了可控电抗式高压软起动器, 它是晶闸管软起动技术和电抗器软起动技术的集合, 它既能够对起动电流实现无级的、精确的控制, 又实现了产品的可靠安全、性能稳定。

在传统的晶闸管高压软启动产品中, 它的每个高压桥臂上都有三到四个可控硅串联, 同步触发是关键, 解决不好就会造成控制失败;另外可控硅的耐压均匀性问题, 即它对每个可控硅的一致性有非常高的要求, 如果个别可控硅参数发生变化或性能较差, 都会导致软启动设备故障。可控电抗式高压软起动器, 很好地解决了这些问题, 它采用的是在主回路中串接可控电抗器, 晶闸管则工作在可控电抗器的低压侧, 解决了因为晶闸管必须串连才能承受高压而导致限制了晶闸管软起动的推广这一关键问题。性能稳定, 不易损坏, 可靠性很高。

工作原理是:将可控电抗器串入主回路中, 借助可控电抗器的降压作用使晶闸管的工作电压等级下降, 同时, 利用可控电抗器的原付边电流成比例的关系, 可以通过付边电流的控制实现主回路电流可控的目的, 达到平稳启动的目的。起动时间可控制在几秒到几十秒钟之间。具有起动电流小、起动速度平稳可靠、机械无振动、对电网冲击小等优点, 且起动曲线可根据现场实际工况调整。

可控电抗式高压软起动器的另外一个特点是, 一旦控制系统出现故障时, 它可以转换成电抗器软起动方式运行, 这是其他高端软起动产品所不具有的, 所以它一面世, 便获得广泛运用。

2 可控电抗式高压软起动器的主要技术指标

经比较筛选, 旗山煤矿北部风井风机选用国内有代表性的上海聚友电气有限公司的GRQ系列可控电抗式高压软起动器作为起动控制设备, 降低起动电流。

其主要技术指标为:额定电压:6KV-10KV;额定功率:250KW-4000kw;起动电流:任意可调 (5Ie以下) ;起动时间:任意可调 (最大1分钟) ;起动加速度:0.1m～0.3m/s ;通讯方式:RS232/RS485通讯功能;保证多机连动, 功率一致;工作制:软启动断续, 控制系统连续。

3 GRQ可控电抗式高压软起动器投入主回路示意图

如图1所示, 起动和运行分两个回路:

3.1 软起动回路

断路器Q接触器KM1可控电抗器T电机;可控电抗器二次侧回路:控制设定控制器触发变压器可控电抗器。

3.2 运行主回路

断路器Q接触器KM1接触器KM2电机;此时可控电抗器T及二次侧停止工作。

4 控制原理示意图

图2中:起动信号由外围起动按钮控制;比较器实现电流差值计算;模糊PID调节器实现运算规律控制, 需要电流设定、电流偏差及反馈电流等信号;分配器为将CPU计算的触发信号转换为6个可控硅所需的脉冲信号;可控硅是用于控制电抗器的二次侧电流;电流互感器检测主回路的电流;电机是被控对象;Kc是将交流电流信号转换为直流电压信号并通过A/D被CPU所采集。

装置控制回路中采用了电流检测反馈实现电流闭环控制, 控制率采用模糊PID, 速度调节器输出的设定电流与反馈的电流差值被用于调节, 经过调节器后的调节信号通过分配器作用在每个可控硅, 使得各可控硅按要求的顺序和触发角工作, 实现电流闭环控制。根据需要可以双闭环PID调节控制起动方式, 即图2中双闭环调节器, 也可以采用直接斜坡控制方法实现软起动, 如图2中的直接斜坡起动控制信号送相位控制环节, 这样需要设定起始电压、切换电压和起动时间。根据用户设备对象的负载特性不同, 可以采用不同的起动方式。如分机负载则可采用直接斜坡起动控制实现。

5 使用效果实测分析

软起动控制器 第8篇

变频恒压供水系统结构如图1所示。该系统包括水箱, 在水箱内设有两台水泵, 水泵分别与止回阀连接, 水泵通过连接管与水龙头连通;连接管上设有远传压力表;水泵分别与由变频器控制的三相交流异步电动机连接;变频器及远传压力表还与控制器连接。

注:1水箱;2, 6水泵;3, 7止回阀;4远传压力表;5水龙头;8连接管

由变频器控制的给水泵将水箱中的水送入用水管道, 管网上装设的远传压力表随时检测压力的变化, 并将检测到的模拟信号送入恒压供水系统中与给定压力比较并处理。当水龙头开大 (用水量大) , 管网压力降低, 变频器立即将频率提高, 变频泵转速加快, 管网中压力随即升高, 当一台变频泵达到最高频率仍无法满足给定压力时, 恒压供水系统自动将这台变频泵变为工频运行, 启动下一台泵变频运行。当水龙头开较小 (用水量较少) , 系统会降低变频泵的转速, 当降至某一特定值时, 会将工频泵停下。为了避免工频泵长时间不运转, 恒压供水系统在一定的时间间隔中自动转换工频泵与变频泵的工作角色。其工作原理见图2。

装置使用的两台水泵为上海立馨电泵厂温岭泽国分厂生产的JCB-22型三相电泵, 流量22 L/min, 扬程3.3 m, 额定功率125 W, 额定电压380 V, 额定频率50 Hz, 额定电流0.33 A, 额定转速2 760 r/min, E级绝缘, 连续工作制。两台水泵同时运行时的扬程也只有6.6 m, 而理论上0.1 MPa的压力可获得10 m的扬程, 因此管道的最大压力不会超过0.1 MPa。于是, 选用电阻远传压力表最大量程为0.1 MPa, YTZ1500.1 MPa, 精度等级1.6级, 连接螺纹M201.5。水箱为在超市买的4号滑轮整理箱, 容量为50 L, 规格为535382380 mm, 材质为PP (聚丙烯) 。水管内径Φ为10 mm。在两台水泵出水处分别安装1个止回阀 (能够自动阻止水倒流的阀门) 。

装置控制对象是水泵, 因此应选用额定输出电流大于0.33 A (水泵电机额定电流) 的风机、水泵类专用型变频器。这类变频器种类繁多, 但小功率却不多, 西门子MM430型系列风机水泵类专用型变频器最小规格为适配电机功率7.5 kW, 显然规格太大。若选用西门子MM440系列变频器, 该系列最小规格为6SE6440-2UD17-5AA1型三相380 V、适配电机功率为0.75 kW, 网上报价高达3 255 元。据了解, 国外品牌三相380 V、适配电机功率为0.75 kW的变频器均在2 000元以上。为了降低成本, 我们选用了国产品牌欧瑞传动电气有限公司 (原烟台惠丰电子有限公司) 生产的F1500-P系列的风机、泵类专用型变频器, 该系列变频器最小规格为适配电机功率0.75 kW, 而0.75 kW与1.5 kW变频器价格相差无几, 因此我们选用了适配电机功率1.5 kW、额定输入电压380 V (三相) 、额定输出电流4 A的F1500-P0015T3B (塑壳壁挂) 变频器, 价格只有国外品牌的一半。

由于使用的水泵电机功率只有0.125 kW, 即使2台水泵同时工频运行, 水压也不会超过0.1 MPa, 水压很低, 要实现管网恒压控制, 必然要求提高控制精度。供水系统是一个非线性、大惯性的系统, 当压力波动较大时, 需要加快响应, 应采用模糊控制;当压力范围较小时, 应用PID控制来保持静态精度, 这些都可通过PLC编程来实现。但PLC价格较贵, 为此我们选用了FPC多泵控制器。该控制器具有以下功能:①压力测量值防抖动补偿控制功能;②参数调整和设定具有密码锁定及保护功能;③采用人工智能模糊控制算法, 设定参数少, 控制精度高, 内带看门狗电路, 采用数字滤波及多项抗干扰措施, 防止软件跑飞;④可接无源远传压力表、有源电压及电流型压力变送器;⑤具有压力传感器零点和满度补偿功能;⑥具有缺水自动检测保护功能和外部输入停机保护功能;⑦具有小流量水泵睡眠控制功能;⑧具有手操器功能, 可手动调节输出电压来控制变频器的频率;⑨具有定时换泵功能等。

2 系统工作原理

系统电气控制原理见图3, 变频器和多泵控制器的接线端子说明分别见表1和表2。

正常时, 合上电源QF1、QF2后, 控制电源指示灯HL1亮。断开停机信号输入开关SA1, 使DI2与CM2断开, 多泵控制器通过其FWD、CM1端子对变频器进行启停控制, 通过D/A、CM2端子对变频器进行转速控制。

设定控制器参数P03=6, 为两泵循环软启动控制模式。在此工作模式下, 系统定义B1、B2为两台泵变频工作端子, G1、G2为两台泵工频工作端子。此模式下系统上电工作时, 先接通B1, 启动1#泵变频工作。当水龙头开较小 (用水量较少) 时, 变频器只需对1#泵进行变频调节保持系统的压力稳定。如果水龙头开大 (水量加大) , 而远传压力表在管网端测得的水压偏小, 达不到系统压力设定值时, 则变频器输出频率升高, 当1#泵工作频率升高到50 Hz时, 延时P05 s (我们设定P05=3) , 如果测量压力值仍然达不到系统压力设定值, 多泵控制器则将B1断开, 接通G1, 将1#泵由变频状态转换为工频工作状态, 并关断变频器, 延时3 s, 接通B2, 将变频器切换到2#泵, 启动2#泵进行变频工作, 供水系统依靠调节2#泵的工作频率来稳定系统压力, 实现一台工频一台变频双泵运行。当用水量减少, 变频器的输出频率会下降, 当2#泵频率下降至0 Hz时, 延时P06 s (我们设定P06=3) , 远传压力表在管网端测得的水压仍然超过系统设定的压力, 多泵控制器将G1断开, 切断1#泵工频, 供电, 停止1#泵工频运行, 由2#泵进行变频调节保持系统的压力稳定。停机时, 闭合开关SA1, DI2与CM2闭合, 当DI2与CM2端子闭合超过2 s后, 控制器所有的输出都关闭, 包括D/A输出。设定与测量显示都正常。输出关闭的顺序为先关D/A 3 s, 关RUN (CM1, FWD) 2 s, 关变频泵继电器, 最后顺序关闭工频继电器 (先起先停) , 中间间隔2 s。

为了防止KM1与KM2、KM3与KM4同时动作, 损坏变频器, 我们在KM1与KM2之间、KM3与KM4之间设置了互锁;同时为了防止一台变频器同时带动两台水泵变频运行, 我们在KM1与KM3之间也设置了互锁。

QF1选用DZ47-60/3PC10小型断路器, QF2选用施耐德公司生产的C65N-1PC2A小型断路器, K1选用JZX-22F/3Z、DC24 V小型中功率电磁继电器, SA1选用LAY3-11X/2型按钮开关, 7个信号灯 (HL1到HL7) 均选用ND16-22BS/4型220 V信号灯, 这种信号灯的发光器采用LED灯, 寿命长、能耗低, 采用隐蔽式的接线端子及超短型平面圆台形灯罩, 4个交流接触器 (KM1到KM4) 选用CJT1-10型交流接触器, FR1、FR2选用JR36-20/3型热过载继电器。

远传压力表到多泵控制器电缆选用KVVP41 mm2, 主回路采用KVV41.5 mm2, 控制回路KVV41 mm2电缆。

3 系统的调试

通电前检查有无漏接线, 接线是否正确, 特别是三相输入电源及输出电机线绝不能接反;检查所有螺丝、端子有无松动现象;控制箱内电气元件上有无可能引起电气短路的线头及其它金属杂物;控制箱体外壳接地线接法是否正确, 接触是否良好;水泵状态是否良好, 其它系统设备是否处于就绪状态。

合上QF1, 设定变频器参数。首先设定基本参数变频器上限频率F106=50 Hz、下限频率F107=0 Hz、加速时间=10 s、减速时间=10 s;然后设定运行控制参数F200=1、F204=0, 定义“FMD”端子功能实现端子控制变频器的运转, “FMD”端子与CM短接时, 正转运行;与CM断开时, 停止运行;设定基本调速方式参数F202=2;实现由模拟通道1 (AN1) 输入电压模拟量进行调速;设定模拟量输入参数模拟量输入下限F209=0 V、模拟量输入上限F210=10 V、模拟量输入下限对应频率F211=0 Hz、模拟量输入上限对应频率F212=50 Hz。设定可编程输出端子参数继电器输出F222=1, 当变频器出现故障保护 (欠压保护除外) , 该端子动作, 继电器吸合, TA、TC闭合。设定OUT端子输出F223=4, 变频器运行时, 该端子动作;变频器停机时, 该端子状态恢复。设定V/F控制参数V/F方式F301=4, 4代表平方V/F曲线, 适合风机泵类场合。设定保护参数电机工作电流F501=8, 电机工作电流为8%的变频器额定输出电流即0.32 A;设定保护参数电机过载系数F508=20。

合上QF1, 当再合上QF2时, 配电室电源断路器立刻跳闸。配电室电源断路器额定电流为25 A, 而此时额定电流为10 A的QF1和额定电流为2 A的QF2并没有跳闸, 经查HL1、HL6、多泵控制器均没有短路现象。配电室电源断路器采用的是三相3极电子式剩余电流动作断路器, 型号为DZ47LE-32/3/C25, 额定漏电动作电流IΔn=0.03 A, 分断时间t0.1 s。当合上QF1、QF2时, 三相电流不平衡, 致使漏电保护断路器立刻跳闸。而QF1、QF2均不含漏电脱扣器, 因此没有跳闸。解决此问题可以将其更换为同规格的三相4极电子式剩余电流动作断路器, 也可以将其更换为没有漏电保护功能的DZ47-32/3/C25A断路器。我们将其更换为DZ47-32/3/C25A断路器后正常。

合上QF1, 设定变频器参数F124=1, 使变频器显示窗口显示的内容为频率;然后合上QF2, 接通多泵控制器, 设定多泵控制器参数P07=1, 控制变频器工作频率的电压信号为0～10 V;设定多泵控制器参数输出电压选择P18=1, 当P18=1时, 退出设定状态后, PV窗口显示的值就是P15的值, 按“▲”和“▼”键可以直接改变当前D/A电压的输出值, 从而手动改变变频器的运行频率。观察PV窗口显示的值应与变频器显示窗口显示频率的值一致。在调试过程中, 无论如何改变P15的值, 变频器显示窗口显示频率的值始终为0。经检查, 发现变频器电压模拟量输入端口的AN1应与多泵控制器D/A输出控制端口的D/A相连, 但由于多泵控制器D/A端口与DI1端口相邻, 如图4所示, 结果变频器的AN1端口误与多泵控制器的DI1端口相连。纠正后正常。

合上QF1、QF2, 设定多泵控制器参数P18=0, 多泵控制器D/A输出受多泵控制器自动控制。多泵控制其它预置参数见表3。当前压力显示0.004 MPa, 设定当前压力设定值P01=0.01 MPa, 水龙头开小, 断开停机信号输入开关SA1, 1#泵启动运行, 变频器频率升高, 压力上升到0.04 MPa, 当测量压力超过0.012 MPa时, 变频器频率就开始下降, 而当变频器的频率降到3.2 Hz时, 测量压力仍然是0.04 MPa。检查后发现, 1#泵变频运行时, 接触器KM1应该吸合, 而实际上接触器KM2吸合, 在主回路接线中把KM1和KM2接反。由于KM2吸合, 1#泵工频运行, KM1没有吸合, KM1常开主触头断开, 因此改变变频器频率无法改变水泵的转速。改正后正常。

设定当前压力设定值P01=0.03 MPa, 在试运行过程中发现当1#水泵变频运行50 Hz时系统压力为0.028 MPa, 仍然达不到压力设定值0.03 MPa时, 1#泵由变频状态转换为工频工作状态, 并关断变频器, 延时3 s, 将变频器切换到2#泵, 实现1#泵工频、2#泵变频运行, 但供水系统调节2#泵的工作频率达到50 Hz时, 系统压力却只有0.025 MPa。在水龙头开度不变的情况下, 出现了1#水泵工频、2#水泵变频, 两台水泵同时开没有1#水泵变频单独开压力大的奇怪现象。经检查, 故障原因为1#水泵工频反转、2#水泵变频反转所致, 水泵电机正转时出水量较大, 压力上升明显, 水泵电机反转, 压力小。分别调整KM2、KM3主触点电源进线任意两相即可。

在试运行过程中, 根据需要调整增益系数P16、抑制系数P17、压力测量滤波系数P19。其中, P16反映了控制系统跟踪压力误差的速度。此值越大, 控制器D/A输出调节的幅度越大, 跟踪压力变化的速度也越快, 易产生超调。P17是用来调节系统压力稳定程度的参数, 数值越大稳定性越好。当P17=0时, 控制无抑制效果, 系统压力波动较大。P19用于补偿远传压力表或压力变送器测量值抖动造成的测量值不稳定。数值越大, 补偿效果越明显。我们设定P16=80;P17=5;P19=1。

在接入远传压力表时, 一般情况下零点压力值会有误差, 可设定传感器零点校正参数P10, 消除零点误差。当实际压力与控制器测量压力有误差时, 可用传感器满度校正参数P11来修正误差。P11参数修正的是控制器满量程的百分比值。

4 结束语

实践证明, 该方案不仅技术先进, 调试方便, 性能高, 成本低, 而且有利于节能, 是变频恒压供水系统的理想方案。在化工企业生产实践中, 只需根据实际使用水泵电动机容量来选择相应规格的变频器即可, 具有较高的推广应用价值。

软起动控制器 第9篇

采煤机是综合机械化采煤系统中不可缺少的重要组成部分, 是决定回采效率的关键。采煤机能否可靠、高效运行决定着一个煤矿企业的命运。

目前, 我国国产MG系列采煤机牵引电动机、截割电动机及调高泵电动机全部采用矿用型三相交流异步, 该类型在全压起动器时的起动器电流为额定电流的5~7倍, 这种大电流会对电网造成很大冲击, 引起电网的频繁故障, 严重时可能会引起采煤机电气控制系统损坏。

为了降低起动电流对电网造成的冲击, 一般对大型设备的主要电动机采取降压起动器方式。目前, 国内使用比较经济的控制方式是采用矿用隔爆兼本质安全型真空软起动器控制采煤机, 不仅节省投入还可以大大降低电网冲击, 延长设备的使用寿命。

2 MG160/375-WD1采煤机特点

我矿使用的MG160/375-WD1型四象限电牵引采煤机由天地科技股份有限公司上海分公司生产, 行走机构控制采用机载式交流变频调速系统, 适用采高范围1.6 m~3.2 m, 在倾角不大于45°煤质中硬以下煤层中广泛应用。其截割功率为2×160 k W, 总装机功率375 k W。

该采煤机主要特点: (1) 控制开关吸合时左右截割电动机及调高泵电动机同时起动, 没有分路控制断路器, 一次性起动额定功率达325.5k W, 起动电流对电网冲击较大。 (2) 多电动机横向布置, 整机结构紧凑。 (3) 截割电动机、牵引电动机等主要元件均可从采空区侧抽出, 方便维修、更换。该机无底托架, 从而加大机身下面的过煤高度, 牵引与行走做成一体, 缩小了机身宽度。 (4) 整体弯摇臂结构, 刚性好, 过煤空间大, 装煤效果好。 (5) 可实现四象限工作的优越特性, 适合在煤层倾角较大的工作面使用。 (6) 操作方便, 可靠性高, 事故率低, 可满足高产高效工作面的需要。 (7) 采用遥控发射机, 可离机控制, 降低司机操作过程中的危险性。

3 QJR-400/1140型软起动器的工作原理

由于交流异步电动机电流与定子电压、转矩与加在定子端的电压平方均成正比。软起动器通过控制晶闸管的导通角来实现电压控制, 在起动过程中, CPU收到控制信号后, 自动控制晶闸管触发脉冲移相, 使电动机平滑起动。设定的起动时间到, CPU给出信号, 旁路真空接触器吸合, 晶闸管暂停工作。停车时, 软起动器收到停车信号, CPU控制断开真空接触器, 同时控制晶闸管触发脉冲移相 (与起动时方向相反) , 由晶闸管完成延时停车 (软停车) 。软起动器电气布置示意图见图1。

4 软起动器的应用优点

4.1 软起动器使得设备使用寿命延长

软起动器过程中, 电压由零值逐渐上升到额定电压, 而在此过程中采煤机的牵引电动机、截割电动机及调高泵电动机起动器时间得以延长。在此前提下, 相对于传统的直接起动方式而言, 电动机起动电流减小, 减小了对电网的冲击;同时设备受力均匀, 避免了采煤机重负荷下无法起动的现象, 延长了设备的使用寿命, 也节省了设备磨损、损坏带来的经济损失。

4.2 实现系统保护, 避免机械事故发生

采用软起动装置, 在采煤机系统起动过程中提供承载保护的同时, 也对短路、欠压等进行保护, 并通过内部CPU读取系统电动机参数, 进行过程诊断与监控, 从而实现系统的全过程的监控与保护, 使得采煤机正常起动与运行。此外, 如果采煤机起动器负荷过大, 在此前提下, 如果采用传统的直接起动方式, 会产生较大的冲击电压, 进一步导致机械事故的可能性增大, 而软起动器可以大大降低起动冲击电压, 实现电压平稳降低, 降低了机械事故发生的概率。

5 软起动器在11706工作面的应用

克州恒泽投资有限公司为主立井-副斜井提升方式, 目前仅有11706综采工作面一个回采面, 由于煤仓容量过小, 采煤机平均每小时停机一次, 同时由于工作面仅配备一台500k VA移动变电站供电, 供电额定配置较小, 供电距离相对较长 (最远供电距离600m) , 采煤机的频繁起动经常造成上级开关跳闸, 导致重负荷起动失败, 降低了供电电源质量, 影响全矿的正常生产。

为彻底解决上述问题, 同时考虑最高性价比, 克州恒泽投资有限公司选择安装QJR-400/1140型矿用隔爆兼本质安全型软起动器 (简称软起动器) 控制采煤机, 取得了良好的效果。

5.1 电动机起动器电流大大减小, 从通常的额定电流的6~7倍, 降到2~3倍, 起动瞬间电流最大达到600 A左右, 从而大大降低起动电流对电网的冲击, 提高了供电电源质量。

5.2 采煤机起动时随着时间的延长软起动器显示电压从500 V左右逐渐升高至1140 V, 起动电流从600 A左右逐渐降低至78 A左右。柔性起动过程降低了机械冲击, 减少机械部件损坏几率, 降低了配件、材料投入。

5.3 一般综采工作面需要配备2台500 k VA移动变电站或1台800 k VA移动变电站为采煤机和工作面运输机供电, 采用QJR-400/1140型软起动器控制采煤机, 对变压器额定容量要求较小, 我矿11706综采工作面仅配备一台500 k VA移动变电站为采煤机和工作面运输机供电, 完全满足供电需求, 节省设备购置支出约20万元。

6 结语

克州恒泽投资有限公司通过应用软起动器这一交流电动机现代主流起动器方式, 通过降低设备的机械、电流冲击, 最大限度降低了设备的故障率, 确保了矿井安全高效的生产, 使得克州恒泽投资有限公司产量逐步提升。

摘要：针对克州恒泽投资有限公司11706综采工作面500 k VA移动变电站额定容量小, 供电距离远等问题, 克州恒泽投资有限公司采用QJR-400/1140型矿用隔爆兼本质安全型软起动器 (简称软起动器) 控制采煤机, 降低采煤机起动时的电压降及对电网的冲击, 减少采煤机起动瞬间的机械冲击, 改善采煤机的工作条件, 实现综采工作面的安全高效生产。

关键词：采煤机,起动器,电网冲击,软起动器

参考文献

[1]郭雨.煤矿机电设备[M].中国矿业大学出版社, 2005.

[2]孙国兰.煤矿机电学[M].劳动社会保障出版社, 2005.

软起动控制器 第10篇

电动机起动前先关闭制氧用空压机的风门, 使电动机处于空载状态, 然后当仪控部分允许电动机起动后, 由DCS发出空压机起动命令, 同步电动机先在LCI控制主回路调节下, 由LCI变频装置驱动使电动机加速到接近98%的同步速度, 然后同步检测装置起作用, 负责调整变频装置输出电压的幅值、频率和相位。当检测到与电网电压同步后, 同步检测装置发出并网信号, 同步电动机并网运行, 起动过程结束, LCI控制退出, 然后在S7-300工作站控制下, 向DCS发出允许加载信号, 完成对励磁电流设定值的控制, 并负责同步电动机的运行保护和监视[1,2,3,4]。

1 故障现象

2008年3月12日凌晨04〯52〯56, 制氧厂9 500 kW空压机发生不明原因的跳闸, 重新起动后, 发现空压机电动机定子电流在 (430±100) A内时断时续地波动, 有时波动持续10多min, 而且从励磁柜MMCP的OP17面板上检查事件记录, 发现事件号044和045时断时续地反复出现, 其中, 044:同步电动机异步运行 (synchronous motor runs asynchronous) ;045:同步电动机强励起作用 (synchro-nous motor peak excitation active) 。观察励磁柜上的励磁电流指示也偶尔出现励磁电流从30 A升到75 A, 维持约3～4 s后返回。这些现象说明电动机的过载能力已经严重不足, 同步电动机处在失步再整步的不正常运行状态。

2 故障处理

现场检查发现励磁电流的实际值为30 A, 明显小于正常运行的50 A, 进一步检查励磁电流的控制模式, 发现从本地设定功率因数控制模式变成了恒定励磁控制模式, 且恒定励磁模式的设定值只有29 A, 导致了电动机的失步再整步运行。

处理措施是首先将恒定励磁模式下的励磁电流设定值由29 A手动改为50 A, 电动机功率因数由+0.97 (滞后) 变成了-0.90 (超前) , 无功功率从2 300 kVA变成了-3 200 kVA, 电动机无功功率正常, 然后再将励磁电流的控制模式改为本地设定功率因数控制模式, 电动机恢复正常运行状态。

3 故障原因分析

故障原因涉及到两个问题:

(1) 按照正常起动时序, 电动机正常起动完毕并允许加载后, 励磁电流控制模式应该从控制器关闭 (Controller off) 模式自动切换到本地设定功率因数控制 (COS Set Point Local) 模式, 应查找是什么原因造成励磁电流控制模式切换到了恒定励磁控制 (Manual I-setter) 模式。

(2) 即使是励磁电流控制切换到了恒定励磁模式, 为什么重新起动电动机后, 励磁电流只有29 A, 而电动机在正常运行时, 如果将控制模式从恒功率因数控制切换到恒定励磁控制, 励磁电流应保持当前值。

首先检查故障前后的报警记录。MMCP柜OP17的报警记录和跳闸过程的原始记录如表1～4所示。

A 报警出现

D报警消失

3.1 励磁控制模式切换程序分析

励磁控制模式切换程序的核心是什么时候允许进行模式切换, 如何实现停机前的现场保存和起动完毕后的现场恢复。

(1) 分析控制模式选择使能信号 (MC-Enab-Mode m32.0) 的条件。

MC-Enab-Mode当以下条件都满足后延时2 s, 从0变为1;如果有任何一个条件不满足, 则从1变为0。

1) 励磁主接触器合闸命令发出, Q-Cmd-SimHD-ON (Q0.7=1) ;

2) 励磁装置Simotras使能, M-SimHD-Contr-Rel (M45.1=1) ;

3) 励磁电流在正常运行范围内, “DB-Ana”.I-EXCIT.Li-I-No (DB11.DBX22.1=1) , 判断依据是励磁电流大于5 A;

4) BB运行柜已合闸, I-CkBk-lineCB-ON (I10.4=1) ;

5) BB运行柜已分闸, I-CkBk-lineCB-OFF (I10.5=0) 。

从以上逻辑可知, 电动机起动完毕并运行正常准备好加载后, 才允许进行控制模式的切换。

(2) 分析控制模式切换处理流程图。

从励磁电流控制模式切换流程图 (见图2) , 可以清楚地看到如何保存和恢复励磁电流控制模式的现场, 以及当电动机起动完毕并运行正常后, 如果发生电动机运行参数检测仪表Simeas P的故障, 系统会认为此时恒定励磁控制模式更可靠, 从而发生励磁控制模式的切换。图中加“”的部分是S7-300励磁控制部分的源程序FB31中程序跳转指令标识。

3.2 励磁电流设定值处理程序分析

LCI软起动系统的励磁电流设定值从起动到正常运行, 有多个来源, 运行人员可以通过操作面板OP17进行人工修改, 用同一个PID调节器实现功率因数和无功功率两个控制目标的外环控制功能 (内环指励磁电流调节器, 由励磁装置本身完成) , 另外还可以根据同步电动机的运行特点加入强励和KVAr sharing功能, 这些不同设定值、附加控制功能到底哪个起作用, 什么时候起作用, 都由励磁电流设定值处理程序决定。

在分析设定值处理程序流程图前, 先将与励磁电流设定值处理相关的变量列举如表5所示。

励磁电流设定值处理流程如图3和图4所示。

在图3中, 叙述了3种励磁电流控制模式设定值初始化、用变量T-mode-Auto判断励磁电流外环控制器是否起作用和3种励磁电流控制模式下励磁电流设定值逻辑。

在图4中, 叙述了外环控制器的自动和手动输出值如何综合强磁电流设定值逻辑、KVAr-sharing功能的设定值逻辑及最终发给励磁装置的励磁电流设定值。

3.3 分析结果

通过分析报警记录和相关程序, 得出如下结论:跳闸原因是由于首发报警信号“023 A Simeas off or fault”导致励磁电流的控制模式从功率因数控制自动切换到了恒定励磁控制, 然后电动机在恒定励磁控制模式下运行时, 又发生了“040 A ex-citer under excitation”和 “129 A profibus DP fault”等一系列报警, 其中报警129最终导致电动机跳闸。

电动机跳闸后, S7-300程序保存了跳闸前的励磁电流控制模式, 而此时是恒定励磁控制, 这样当电动机再次起动完毕, 并网合闸2 s后, 从Controller off模式恢复跳闸前的 (Manual I-setter) 励磁电流控制模式。由于在LCI起动过程中励磁电流控制模式为Controller off (此时励磁电流由LCI控制) , 因此励磁电流设定值处于跟踪状态, 当电动机起动成功一旦并网, 励磁电流设定值就恢复到Controller off模式下的初始设定值DB2.DBD294=29 A, 比正常运行时的50 A少了21 A, 导致了电动机起动后的频繁失步再整步运行。

经过跟踪处理该系统的类似故障, 确认导致出现一系列异常报警的原因是Profibus-DP通信故障, 它使得电动机运行参数测量仪表Simeas P与励磁装置Simotras HD的状态信号无法正确地传送到S7-300 CPU, 而 DP通信故障的原因后来被确认为CPU自带的DP通信端口工作不稳定, 更换S7-300 CPU后, DP通信不稳定的现象消除, 励磁控制系统工作正常。

4 结束语

本文结合对这次故障现象的分析和处理过程, 对西门子LCI软起动中有关励磁电流控制模式和励磁电流设定值处理程序进行了较为深入的剖析, 加深了对软起动励磁控制程序逻辑结构的理解, 通过绘制流程图, 清晰地描述了励磁电流控制模式切换和设定值处理逻辑, 对励磁控制系统相关故障的处理起到了触类旁通的作用。本文所叙述的故障分析思路和流程图能对同行在维护Siemens LCI软起动系统的工作中提供帮助。

摘要：针对某制氧厂西门子LCI软起动系统运行中出现的同步电动机失步后强励再同步的故障处理过程, 结合当时的现场情况和报警记录、事件记录, 对有关源程序进行了较为细致的分析, 整理出与励磁控制相关的控制模式切换和励磁设定值处理程序流程图;通过流程图可以清楚地看出起动完毕后, 励磁控制模式如何恢复到故障停机前的模式;如果运行参数测量仪表Simeas P出现故障, 励磁控制模式又是如何自动切换到较为安全的恒定励磁控制模式以及不同的励磁设定值通道是如何起作用的, 最后结合流程图对故障发生的原因及表现出的故障现象进行了分析。文中描述的故障分析思路及LCI软起动的励磁控制流程图对类似励磁控制系统程序的分析和西门子LCI软起动器相关故障的处理有借鉴作用。

关键词：LCI软起动,SimovertS,励磁控制,故障分析与处理

参考文献

[1]陈伯时, 陈敏逊.交流调速系统[M].北京:机械工业出版社, 1996.

[2]李志民, 张遇杰.同步电动机调速系统[M].北京:机械工业出版社, 1996.

[3]董世华, 仲明振, 章秀珍, 等.48 MW大型同步电动机静止变频起动装置自动控制系统[J].电气传动, 1997 (1) :30-33.DONG Shi-hua, ZHONG Ming-zhen, Zhang Xiu-zhen, etal.The automatic control system of static variable frequen-cy starting device for 48 MV large synchronous motors[J].Electric Drive, 1997 (1) :30-33.

软起动控制器 第11篇

雅克拉污水处理站采用压力混凝沉降工艺,对雅克拉大涝坝油气田在生产开发过程中产生的含油污水进行处理。处理后的污水回灌地层,从而达到无害化处理的目的,给天然气处理持续发展创造有利条件。处理站设置2台132kW注水泵电机,互为备用。但是这样大的电机起动电流是额定电流的5～7倍,很容易造成电机绕组温度升高,加速绕组线圈绝缘老化;同时对油田电网造成较大波动,影响母线上其它设备的正常运行;起动时转矩过大容易造成泵与其连接装置的损坏,增加维修工作量及维修资金。根据以上实际情况,提出用软起动器来控制注水泵电机的方案,实现电机平缓起动,方便维护和检修。

1 应用方案设计

雅克拉污水处理站软起动方案主要依据以下原则:

(1)%符合重载起动要求,减少对油田电网的冲击;

(2)%在起动和停止时,减少流液冲击所产生的泵流“水锤”现象,以防止管道破裂;

(3)减少齿轮转矩的磨损以及皮带磨损和机械冲击;

(4)避免机械故障和堵塞造成电机过热而烧毁;

(5)适应污水站特殊的环境要求,适应恶劣环境。

针对雅克拉污水处理站实际情况和工作环境要求,经过市场调研和选型,采用雷诺尔JJR1132型一拖二软起动器。该软起动器适用温度为-30～55℃,适合新疆地区工作环境;绿色环保型控制单元(KGL)功能范围覆盖5.5～600kW,额定电流12～1200A;对电网冲击小,工作性能稳定可靠。

雅克拉污水处理站注水泵系统的结构如图1所示。

2 工作原理

JJR1132软起动器串接于电源与被控电机之间。采用3对反并联晶闸管使电机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升,直至起动结束,赋予电机全电压。在软起动过程中,电机起动转矩逐渐增加,转速也逐渐增加。

使用软起动器起动电动机时,晶闸管的输出电压逐渐增加,电动机逐渐加速,直到晶闸管完全导通,电动机工作在额定电压的机械特性上,实现平滑起动,降低起动电流,避免起动过流跳闸。待电机达到额定转数时,起动过程结束,软起动器自动切换到旁路接触器取代已完成任务的软起动器,为电动机正常运转提供额定电压,以降低晶闸管的热损耗,延长软起动器的使用寿命。软停车与软起动过程相反,电压逐渐降低,转数逐渐下降到零,避免自由停车引起的转矩冲击。

雅克拉污水处理站注水泵电动机的主回路如图2所示。

3 功能和特点

雅克拉污水处理站软起动方式具有限流起动、电压斜坡起动、软停车功能,具有全面的工作状态LED显示功能,并具有过流、过载、缺相等多重保护。软起动装置输出电压按规律上升,使受控电动机转矩按优化的加速曲线完成起动。

3.1 限流起动

该起动模式用于需要限制起动电流的情况,起动时电流不超过预先设定的限流值(Im),该值的设定范围为1.5～5.0倍额定电流(Ie)。如果软起动器检测到电动机在限流模式下起动后达到全速状态,则输出电压自动切换到旁路接触器进行全压状态工作,如图3所示。

3.2 电压斜坡起动

电压斜坡起动方式是通过设定电动机的输出电压的上升速率来完成电动机的起动过程。由于电压从初始值到额定值变化,所以该方式能保障电动机的平稳起动。电压设定范围为电动机额定电压Ue的30%～80%,如图4所示。JJR1132软起动器设定的初始值可保证电动机的最大起动力矩。

3.3 软停车

电机停机时,传统的控制方式都是通过瞬间停电完成的。但有许多应用场合,不允许电机瞬间关机,这样会产生巨大的“水锤”效应,使管道,甚至水泵遭到损坏。为减少和防止“水锤”效应,需要电机逐渐停机,即软停车,采用软起动器能满足这一要求。晶闸管在得到停机指令后,从全导通逐渐地减小导通角,经过一定时间过渡到全关闭。

3.4 过载保护

软起动器引进了电流控制环,因而能随时跟踪检测电机电流的变化状况。增加过载电流的设定和反时限控制模式,实现过载保护功能,使电机过载时,关断晶闸管并发出报警信号。

3.5 缺相保护

工作时,软起动器随时检测三相线电流的变化,一旦发生断流,即可作出缺相保护反应。

3.6 过热保护

通过软起动器内部热继电器检测晶闸管散热器的温度,一旦散热器温度超过允许值后,自动关断晶闸管,并发出报警信号。

3.7 节能降耗

笼型异步电机是感性负载,在运行中,定子线圈绕组中的电流滞后于电压。如电机工作电压不变,处于轻载时,功率因数低,处于重载时,功率因数高。软起动器能实现在轻载时,通过降低电机端电压,提高功率因数,减少电机的铜耗、铁耗,达到轻载节能的目的;负载重时,则提高电机端电压,确保电机正常运行。

3.8 其它功能

具有全面的工作状态LED显示功能。采用双单片机全数字自动控制,具有很强的抗干扰能力,保障控制系统不受强电干扰。

4 软起动器的调试

(1)点动试车。合上主电源,将软起动器的运行方式设定为点动状态,此时初始电压设定为40V,停车方式为自由停车,按下RUN键,此时电动机声音若无异常,表示点动工作正常。同时检测三相电流是否均衡,若均衡表示装置运行正常,并观察电动机运转方向是否正确。

(2)运行试车。在完成点动试车后可以进行软起动器运行试车,将软起动器设定修改为限流起动状态,先将限流倍数设定为200%,按下RUN键,观察电动机是否运行正常,如果不正常,将限流倍数逐渐增大,最大为400%,直至运行正常。

(3)根据负载的情况,设定软起动器的过流及过载保护值。

(4)分断主电源,重新合闸,检查参数设定是否与写入值一致,若一致表示调试完成,软起动器可以投入使用。

5 常见故障及处理办法

(1)起动时间过长。出现此故障的原因是软起动器的限流值设定得太低,在这种情况下,需把软起动器的限流起动电流稍微调高一些。但是要避免野蛮操作,把参数调得很高,这样运行一段时间后会因电流过大而烧坏软起动器内部的可控硅或模块。

(2)起动过流。此故障是负载太重而引起的,首先检查负载过重的原因,如负载没有问题,需把软起动器的起始电压稍调高点,再把上升时间设置长些。

6 应用效果

JJR1132软起动器在雅克拉污水站应用后,电机起动时电压平稳上升,对水泵及管道无冲击,提高了供电可靠性和供水可靠性。起动电流明显降低,基本上控制在额定电流的两倍左右,电动机声音正常,振动很小,泵出口排量大。该装置可靠性高、性能完善、能满足生产要求,基本上可以做到免维护。

摘要：以雅克拉污水处理厂使用的变频器为例,提出雷诺尔JJR1132软起动器的应用方案,介绍了软起动器的工作原理、功能和特点。