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雪普软启动器在水压机上的应用
雪普软启动器在水压机上的应用
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摘要:本文介绍了山东胜利油田2000T水压机的基本要求，同时介绍了软启动器的基本原理，对雪普软启动器的基本功能和参数设定做了阐述，实践证明雪普软启动器在水压机控制系统应用后运行稳定，工作可靠，节电率高，充分满足了生产过程的需要。关键字:雪普软启动器;水压机一、项目背景水压试管机用于对加工后的直缝焊接钢管、螺旋焊管、无缝钢管及石油套管进行水压无损试验，检查钢管在规定压力下有无渗漏缺陷，保证钢管的使用性能。水
摘&要:&本文介绍了山东胜利油田2000T水压机的基本要求，同时介绍了软启动器的基本原理，对雪普软启动器的基本功能和参数设定做了阐述，实践证明雪普软启动器在水压机控制系统应用后运行稳定，工作可靠，节电率高，充分满足了生产过程的需要。 关键字:&雪普软启动器;水压机 一、项目背景 　　水压试管机用于对加工后的直缝焊接钢管、螺旋焊管、无缝钢管及石油套管进行水压无损试验，检查钢管在规定压力下有无渗漏缺陷，保证钢管的使用性能。水压机是一种利用油水平衡控制对钢管进行静水压试验的机器[1]。它主要有以下几部分组成：钢管传送装置、水路系统、油路系统和控制系统。钢管传送装置负责钢管的进出传送，水路系统负责钢管进行静水压试验时向钢管里充水打压，油路系统负责钢管静水压试验时控制封头实现管端油水压力平衡，控制系统负责整个设备的自动运行控制和试验数据的自动保存和历史数据的管理。本文主要介绍2000吨水压机系统的水路系统，如图1所示。 　　1.&技术参数 　　1.1&试验钢管规格 　　外径&φ406mm—φ2420mm 　　壁厚&6——20mm 　　长度&6——16m 　　1.2&单根钢管最大重量：24.57吨/根 　　1.3&钢级：X80 　　1.4&最高试验压力：&25Mpa 　　1.5&稳压时间：&5～10s 　　1.6&密封形式:&内径向密封&（塞密封圈） 　　1.7试验介质:&水 　　1.8&操作方式:&手动、半自动（即部分试管步骤自动）
图1&水压机液压站 二、软启动器原理 　　软启动器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间。这种电路如三相全控桥式整流电路。使用软启动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转数时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。软启动器同时还提供软停车功能，软停车与软启动过程相反，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。 　　2.1&.软起动的作用 　　大功率交流电机直接起动会产生一系列电气和机械问题。 　　电气方面有： 　　（1）.&起动时可达5-7倍的额定电流，造成电动机绕组因电流引起过温，从而加速绝缘老化。 　　（2）.&造成供电网络电压波动大，当电压≤0.85UN时，影响其他设备的正常使用。 　　机械方面有： 　　（1）.&过大的起动转矩产生机械冲击，对被带动的设备造成大的冲击力，缩短使用寿命，影响精确度。如使联轴器损坏、皮带撕裂等。 　　（2）.&造成机械传动部件的非正常磨损及冲击，加速老化，缩短寿命。 　　人们为了解决以上问题，不断的寻求解决起动问题的方法，例如采用自耦变压器降压起动、串联电抗器、液体电阻器、磁控电抗器等起动方式。晶闸管降压软起动是近年来出现的高科技产品，是计算机技术和电力技术相结合的产物，可以根据不同的应用情况设置初始转矩、起动时间、停机时间、限流和各种保护值等。平滑的起动特性和免维护等使其具有传统软起动方法无法比拟的优越性。国内市场低压380V软起动主要是采用晶闸管降压软起动器。 三、雪普软启动器简介 　　雪普软起动器设计合理，机构紧凑，主要由功率单元和控制单元两个部分组成： 　　（1）、功率单元，由六只晶闸管组成的三相调压主电路。由端子L1，L2，L3输入三相交流电压UA,UB,UC，若向控制单元输入起动信号，即激发微处理器软起动控制程序，控制单元输出六相脉冲信号，依次触发六只晶闸管，使端子U，V，W，的电压Ua,Ub,Uc依照预定的要求逐渐上升，电机及平滑起动。 　　（2）、控制单元，控制单元主要由微处理器，触摸面膜板，输入输出电路及保护显示电路等构成。微处理器中存有软起动程序，软停止程序以及相应的控制程序等。控制单元板面设计紧凑，用户设定方便，且有清晰的工况显示。 　　雪普软起动器（汉字）产品简介
图2&雪普软启动器 　　如图2所示，“雪普软启动器”为紧凑型多功能软启动设备，使用最新的全数字技术，可控制最大至800KW，三相400V标准的鼠笼式电机实现光滑斜坡软启动功能。坚固耐用号称’黑金刚’的雪普全数字中文软启动器,&首次由雪普在中国的研究开发中心推出在中国本地化开发生产的中文版本的通用型产品。 　　该产品其核心部分利用数字控制技术和电子控制技术，控制晶闸管实现交流电机的软起动，最大限度消除了机械电气冲击，延长了设备的使用寿命。 　　（1）.&具有技术先进，工作安全可靠，功能更加完善，安装维护方便，使用寿命长等特点。 　　（2）.&具有相序自适应能力，允许在输入端换相，改变电机转向。 　　（3）.&该软起动器控制电机平滑起动，减小起动电流，避免起动冲击，减小配电容量。 　　（4）.&起动电流倍数可根据负载情况调整，减小起动损耗，以最小的电流产生最佳转矩，是一种节能产品。 　　（5）.&自由停车和软停车可选，软停车时间可调。 　　（6）.&软起时间可调，初始电压可调。 　　（7）.&对于重载起动而设计了突跳起动脉冲，根据重载大小可调整突跳次数。 　　（8）.&近程直接起动是在晶闸管损坏的情况下，而采取的紧急措施，一般不要使用。 　　（9）.&该软起动器同类其他厂家产品比较，系统的功能检查非常方便。 　　（10）.从研究开发理念和思路上,&雪普充分考虑的了中国用户的现场情况和技术工人的要求,将原来需要设置参数的英文文字全部用中文显示,&极大的方便了现场的人员.&全数字、中文、屏幕汉显，使得操作工人使用时方便易懂，就象使用电视机一样容易操作;不象以前全英文的操作模式需要的英文水平高。 　　雪普软启动器使用最新的全数字控制与驱动芯片技术，可控制最大至800KW，三相400V标准的鼠笼式电机实现光滑斜坡软启动性能。不象传统的软启动器，靠电压控制斜坡，而是在启动时，持续不断地监测和控制电机电流，也就是转矩进行操作。 　　在胜利油田钢管厂电控系统中使用的数字型软启动器，型号分别是： 　　（1）&6SSD-&这种机型应用领域为液压阀，就象上面所提到数字型软启动器的优点，在此应用领域，软启动器对电机无冲击，提高了供电可靠性，减少对负载机械的冲击转矩，延长机器使用寿命 　　（2）&6SSD-&这种机型应用领域为高压水泵 　　（3）&6SSD-&这种机型应用领域为低压水泵 四、参数设定 　　胜利油田高压水泵两台（一用一备），75KW，380V;低压水泵两台（一用一备），110KW，380V。低压水泵用来向水压机主缸夹紧的待测钢管充水，这是放气阀排气，当水压机上排气管排出水柱时，排气完毕，放气阀关闭，这是高压水泵开始向钢管内充填高压水，同时主液压缸内压力在比例阀的控制下随着钢管内水压的增加而增加。 　　本软启动器适用于交流50～60Hz,电压380V的线路中，且负载为三相异步电动机。 　　首先设定两台高压水泵的软启动器，在雪普软启动器显示界面设定如下参数： 　　1、&额定电压：AC&380V. 　　2、&额定工作电流：145A 　　3、&起动电压：10%&（可以在10～90%内设点） 　　4、&起动时间：15s（可以在10s～240s内设定） 　　5、&停车时间：10s&（可以在5s～90s内设定） 　　6、&电流极限：150%&（可以在100～600%内设点） 　　7、&启动模式：降压&（可以选择降压/限流） 　　8、&停车模式：软停车（可以选择自由停/软停车） 　　9、&保护功能：短路、三相不平衡、欠压、过压、缺相、旁路故障、过载、输出断相、可控硅过热、起动时间过长、同步故障等 　　10、&启动频率：20次/小时 　　再设定两台低压水泵的软启动器，在雪普软启动器显示界面设定如下参数： 　　1、&额定电压：AC&380V. 　　2、&额定工作电流：205A 　　3、&起动电压：10%&（可以在10～90%内设点） 　　4、&起动时间：15s（可以在10s～240s内设定） 　　5、&停车时间：10s&（可以在5s～90s内设定） 　　6、&电流极限：150%&（可以在100～600%内设点） 　　7、&启动模式：降压&（可以选择降压/限流） 　　8、&停车模式：软停车（可以选择自由停/软停车） 五、结论 　　雪普高压软起动器应用在水压机上带来的好处如下： 　　l、&电机起动时，电流从零平滑上升到设定值，平稳起动，无电流冲击，减小了机械负载的冲击转矩，防止过压和水锤效应，保证了设备的安全运用，可提高电机和相关机械设备的使用寿命; 　　2、&显著降低交流电机的起动电流，因而减小了电网电压波动及对其它用电部门的影响; 　　3、&能实现软停车，可消除骤然停机对某些设备的冲击与损坏; 　　4、&降低了供电设备容量，能节约项目电气设备的投资费用; 　　5、整套设备体积小、施工方便，可为用户节约大量基建投资。 　　雪普全数字软启动器在山东胜利油田钢管厂2000T高压水压试管机中于2006年3月中旬正式投入运行，至今运行已经半年时间了，效果良好，坚固耐用获得石油行业客户的好评，被誉为黑金刚（合金钢）产品。 参考文献： 　　1.朱瑞华，螺旋焊管静水压试验的自动控制研究，大连理工大学，硕士学位论文， 　　2.&《雪普智能语音型全数字软启动器手册》，雪普电气（中国）有限公司
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软启动器的选用
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软启动器的选用主要是按照启动器型号和规格来选择。
软启动器选型：目前市场上常见的软启动器有旁路型、无旁路型、节能型等，根据负载性质选择型号不同的软启动器。
&&& 旁路型：在电动机达到额定转数时，用旁路接触器代替已完成任务的软启动器，降低晶闸管的热损耗，提高其工作效率。也能用一台软启动器去启动多台电动机。&
无旁路型：晶闸管处于全导通状态，电动机工作于全压方式，忽略电压谐波分量，经常用于短时重复工作的电动机。&
节能型：当电动机负荷较轻时，软启动器自动降低施加于电动机定子上的电压，减少电动机电流励磁分量，提高电动机功率因数。&
软启动器规格：根据电动机的标称功率，电流负载性质选择启动器，一般软启动器容量稍大于电动机工作电流，所以要考虑保护功能是否完备，例如：缺相保护、短路保护、过载保护、逆序保护、过压保护、欠压保护等。
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软启动器技术原理及应用1
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软启动器的特点及其应用
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&作 者：上海山宇电子设备有限公司 　王新岩1　引言　　异步电动机以其优良的性能及无需维护的特点，在各行各业中得到广泛的应用。然而由于其起动时要产生较大冲击电流，同时由于起动应力较大，使负载设备的使用寿命降低。国家有关部门对电机起动早有明确规定，即电机起动时的电网电压降不能超过15%。人们往往需要配备限制电机起动电流的起动设备，过去多采用y/△转换、磁控降压起动器、自耦降压等方式来实现。这些方法虽然可以起到一定的限流作用，但没有从根本上解决问题。　　随着电力电子技术的快速发展，软起动器得到广泛应用。它不仅实现在整个起动过程中无冲击而平滑的起动电机，而且可根据电动机负载的特性来调节起动过程中的参数，如限流值、起动时间等。此外，它还具有多种对电机保护功能，这就从根本上解决了传统的降压起动设备的诸多弊端。2　软起动器的功能特点　　软起动器是一种用来控制交流异步电动机的新设备，它是集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为soft starter。它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联闸管及其电子控制电路。运用不同的方法，控制三相反并联晶闸管的导通角，使被控电机的输入电压按不同的要求而变化，就可实现不同的功能。以上海山宇公司生产的软起动器来说明软起动器的功能特点。山宇公司的软起动器主要由双cpu的主控板、电机主控制回路及供电变压器构成，具有控制功能、电机保护功能以及显示、报警、参数设置等功能。2.1　软起动器与传统起动方式的比较 　　表1给出了软起动器与传统起动器的比较，从起动电流的波形可以看出软起动器启动时无冲击电流，而传统的起动器在起动时有1～2次的冲击电流。而且从起始电压、电机转矩特性、能否频繁起动方面的对比情况看，软起动器在起动时有传统起动器无法比拟的优越性。2.2 启、停控制模式　　山宇公司sjr2软起动器有完美的起动模式，收到外部起、停命令后，按照预先设定的起、停方式实现对电机的控制。可选的起、停控制模式有以下几种: 　　(1)限流软起动控制模式:电动机起动时，其输出电压从零迅速增加，直至输出电流达到设定的电流限幅值ｉm ，然后保证输出电流在不大于该值的情况下，电压逐渐升高，电动机逐渐加速，当电动机达到额定转速时，旁路接触器吸合，输出电流迅速下降至电机额定电流ie以下，完成起动过程。如图1所示。表1　软起动器与传统起动器的比较(2)电压斜坡起动控制模式　　当电动机起动时，在电动机电流不超出额定值400%的范围内，软起动器的输出电压迅速上升到整定值u1，然后按设定的速率逐渐增加，电动机随电压的上升不断平稳加速，直至达到额定电压后，电机达到额定转速，旁路接触器吸合，起动过程完成。起动时间t是根据标准负载在标准实验条件下所得的控制参数，sjr2系列软起动器以此参数为基准，通过控制输出电压使电机平稳加速以完成起动过程，并非机械的控制时间t而不论电机加速是否平稳，鉴于此，在负载较轻时，起动时间往往小于设定的起动时间，只要能顺利起动则属正常，这也是山宇变频器智能化的表现之一。一般而言，电压斜坡起动模式适用于对起动电流要求不严对起动平稳性要求较高的场所。输出特性曲线如图2所示。&图1　限流软起动示意图(3)突跳+限流或突跳+电压起动模式&图2　电压斜坡起动输出特性曲线(a)突跳+限流 (b)突跳+电压起动图3　突跳起动输出特性曲线&&&&& 图3给出了突跳起动模式的输出变化波形，在某些重载场合下，由于机械静摩擦力的影响而不能起动电机时，可选用此种起动模式。在起动时，先对电动机施加一个较高的固定的电压并持续有限的一段时间，以克服电动机负载的静摩擦力使电机转动，然后按限制电流或电压斜坡的方式起动。在选用此模式前，应先用非突跳模式起动电机，若电机因静摩擦力太大不能转动，再选用此模式，否则应避免用此模式起动，以减少不必要的大电流冲击。　　(4) 电流斜坡起动模式&图4　电流斜坡起动输出特性曲线　　图4为电流斜坡起动模式的输出电流波形，其中i1为限流值，t1为设置的时间值。电流斜坡起动模式具有较强的加速能力，适用于两极电动机，也可在一定范围内缩短起动时间。　　(5)软停车模式:在这种停车模式下，电动机的供电有旁路接触器切换到软起动器的晶闸管输出，软起动器的输出电压由全压逐渐减小，使电动机转速平稳降低，以避免机械震荡，直到电动机停止运行。　　(6)自由停车:在这种停车模式下，软起动器接到停止命令后立即断开旁路接触器并禁止软起动器晶闸管的电压输出，电动机依负载惯性逐渐停车。2.3　电机保护功能 　　山宇sjr2系列软起动器具有完善的保护功能，保护软起动器和电机的安全。包括:过热保护、输入缺相保护、输出缺相保护、三相不平衡保护、起动过流保护、运行过载保护、电源电压过低保护、电源电压过高保护、负载短路保护等。每种保护动作时都有相应的代码，用户可以方便的判断故障原因和采取相应解决办法。由于sjr2软起动器为三进六出的设计，当起动完成时也可以在线监视电动机的运行参数，时时保护电动机的安全运行。2.4　显示、报警和参数设置功能 　　在软起动器的控制面板上，可显示电机电流、报警信号及设定的参数值;以数字形式设置电机保护值、电机运行方式;手动操作启、停电机。 3　软起动器在电厂空压机中的应用3.1　概述　　某电厂空压机系统是机组调相、检修和其它用气设备的气源，由2台空压机和4个储气罐构成。2套独立的控制系统各控制1台空压机，运行已20多年，设备老化严重，故障率高。受当时科技水平的限制，逻辑控制回路由继电器构成，起动方式为传统的频敏电阻降压方式，起动电机执行元件是接触器。控制系统接线复杂，故障点多，电机保护功能不全，起动电流大，对厂用电有较大的冲击，不利于其它设备的稳定运行。2004年初对该系统改造时，应用了上海山宇电子设备有限公司生产的sjr2型软起动器。新控制系统解决了原控制系统存在的诸多问题，且有利于同正着手全面改造的新计算机监控系统接口，为提高全厂综合自动化水平，实现减人增效打下了基础。3.2　控制系统的结构图5　控制系统结构图　控制系统结构如图5所示，主要包括软起动器、接触器、可编程控制器、压力传感器、进气电磁阀。 3.3　软起动器的工作原理　　当气罐气压降至空压机起动值时，可编程控制器向软起动器发出起动命令，软起动器通过晶闸管控制电动机的起动电压和电流，使空压机系统在空载状态下平滑起动。当电压达到额定值时，接触器吸合，晶闸管短路，三相电源直接加在电动机上，软起动器起动完成，并向可编程控制器发起动完成信号。可编程控制器经过9s的延时，投进气电磁阀，空压机带载运行，向气罐打气;当气罐气压达停机值时，可编程控制器切断进气电磁阀，使空压机系统进入空载状态，2s后向软起动器发停机令，在软起动器的控制下，电动机逐渐减速至完全停机。其原理图如图6所示。图6　软起动器的工作原理3.4　软起动器在系统中的控制　　(1)控制功能 　　自动／手动控制空压机启、停,控制方式通过工作方式切换开关选择。 　　自动工作方式时，根据气罐气压的变化自动启停空压机。手动方式时可编程控制器退出运行，在软起动器控制面板上手动操作启停空压机。根据空压机系统的实际情况，选择电机的启停方式是限流软起动和软停车。 　　(2) 保护功能 　　保护功能涉及整个空压机系统。当发生一级气缸气压过高或过低、油缸压力过高或过低、排气温度过高以及断相、相序错、电机过流、过载等任一异常时，保护系统动作，自动停机。 　　(3) 监视、报警功能 　　实时监视系统的运行工况。在控制盘上有主回路电流、电压指示及显示系统运行状态，当系统出现故障时，控制盘上有详细的故障报警显示，同时向中控室发报警信号。3.5　软起动器的运行效果　　山宇软起动器已在该厂运行1年，运行情况表明，其可靠性、功能和性能与原控制系统相比都有显著的改善和提高。主要体现在以下几点: 　　(1) 在结构上采用软起动器作为控制输出执行元件，控制逻辑用可编程控制器实现，使得系统结构简单明了，提高了控制系统的可靠性，也便于维护;　　(2)软起动器的限流起动方式，将起动电流控制在安全范围内，改善了原控制系统因起动电流较大，冲击厂用电而影响其它设备正常运行的状况; 　　(3)起动过程采用双向晶闸管，起动过程完成后，接触器短接晶闸管的控制方式，既避免了用接触器直接控制电机接点易拉弧、粘连、烧坏等故障的发生，又节约了能源; 　　(4)软起动、软停车方式，减少了机械应力，保护了设备，延长了使用寿命; 　　(5) 保护功能涉及空压机系统各不良运行工况，有利于提高设备安全的水平; 　　(6) 控制盘上的显示功能，便于在现场全面了解设备运行情况; 　　(7)数字化参数设定及显示功能直观、方便、省时。4　结束语 　　软起动器现已广泛用于冶金、钢铁、油田、水电站等各个行业，主要用在空压机、泵、风机等辅机控制领域。采用传统控制结构存在诸多缺陷，对于大负载，其问题就显得更为突出，软启动器不但克服了传统控制结构的不足，而且使控制功能更加完善。选择软起动器起动电动机，是未来必然的发展方向。&
作者：未知 点击：152次
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