软启动器在排涝泵站运行控制中的应用

倪国强

深圳市水务技术服务有限公司518000

摘要：介绍城市排涝泵站水泵电机控制启动装置软启动器的原理、启停方式、应用及使用效果

关键词：电动机；软启动器；应用效果

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。但因其起动时要产生较大冲击电流（一般为额定电流的5-8倍），产生的起动应力较大，易使负载设备的使用寿命降低；国家有关部门对电机起动有明确规定，电机起动时的电网电压不能超过15%，常规解决办法有两个：增大配电容量及采用限制电机起动电流的起动设备，如果仅仅为起动电机而增大配值电容量，从经济角度上来说，并不可取，为此，往往需要配备限制电机起动电流的起动设备，过去人们多采用Y/△转换，自藕降压，磁控降压等方式来实现。这些方法虽然可以起到一定的限流作用，但存在二次冲击，直接停止，起动时间较长，所用元件较多，电机侧接线复杂等问题，没有从根本上解决问题伴随传动控制对自动化要求的不断提高，采用可控硅为主要器件、单片机为控制核心的智能型电动机起动设备－软起动器，已在各行各业得到越来越多的应用，由于软起动器性能优良、体积小、重量轻，并且具有智能控制及多种保护功能，而且各项起动参数可根据不同负载进行调整，其负载适应性很强。因此电子式软起动器现已逐步取代落后的Y/Δ、自耦减压和磁控式等传统的减压起动设备成为必然。

随着电力电子技术的快速发展，智能型软起动器也在深圳火车站1#、2#雨水排涝泵站得到实践应用。使用的智能型ABB软起动器是一种集软起动、软停车、轻载节能和多功能保护于一体的水泵电机控制装置，它不仅实现在整个起动过程中无冲击而平滑地起动电机，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。

一、软启动器的工作原理

软起动器的主要构成是在三相电源与电机间串入三相联晶闸管，利用晶闸管移相控制原理，启动时电机端电压随晶闸管的导通角从零逐渐上升，电机转速逐渐增大，直至达到满足启动转矩的要求而结束启动过程，此时旁路接触器接通，电机进入稳态运行状态；停车时先切断旁路接触器，然后由软启动器内晶闸管导通角由大逐渐减小，使三相供电电压逐渐减小，电机转速由大逐渐减小到零，停车过程完成。旁路接触器，保证了晶闸管仅在起动、停车时工作，避免长期运行使晶闸管发热，延长晶闸管寿命，同时可以避免在电机运行时软起动器产生的谐波，另外一旦软起动器发生故障，可由旁路接触器作为应急备用。采用软启动器，可以控制电动机电压，使其在启动过程中逐渐升高，很自然地控制启动电流，使电动机可以平稳启动，机械和电应力降至最小。

二、软启动的起停方式

ABB软启动器启动方式是电压斜坡型和限流型

1、电压斜坡软启动

启动电机时，软启动器的电压快速升至U1，然后在设定时间t内逐渐上升，电机随着电压上升不断加速，达到额定电压和额定转速时，启动过程完成。

2、限流启动

启动电机时，软启动器的输出电压迅速增加，直到输出电流达到限定值Im，保持输出电流不大于该值，电压逐步升高，使电动机加速，当达到额定电压、额定转速时，输出电流迅速下降至额定电流，启动过程完成，该方式用于某些需快速启动的负载电机。

3、软停车

在该方式下停止电机时，电机的输出电压由额定电压在设定的软停时间内逐步降低至零，停车过程完成。

三、软启动器排涝泵站的应用

深圳火车站雨水排涝泵站存在进水水量变化大，水泵起停比较频繁的特点，使水泵电机无冲击平稳软起、软停功能尤为重要，目前安装的5台格兰富水泵（型号S3806M1A511Z、S31006H1A511Z、S2508H1A511Z、、）均采用ABB软启动器（型号PST210-600-700、PST175-600-700、PST105-600-700），高性能软启动器及控制系统已实现一台软启动器顺序带动多台电机完成软起、软停操作，如启动泵站1#电机，软启动器晶闸管的起始导通角由小变大，电机端电压逐渐升高到电网电压，电机以较平稳的升速完成起动过程，此时1#电机的端电压与电网电压同频率、同相位，此时和软启动器并联的接触器闭合，使用软启动器旁路，同时软启动器退出运行，完成软起全过程。在电机由软启动器向电网切换过程中，1#水泵电机端子上始终保持较稳定的电压，所以整个启动过程平稳，无冲击。

软启动器退出运行以后可准备接受下一次启动或停机操作指令。如果下一次操作指令是再启动一台电机，软启动器将关闭其上的晶闸管，然后使相应的接触器闭合再重复上述过程。如果下一次操作是1#电机停机，软启动器先使晶闸管全导通，输出电压接近电网电压，再断开1#电机直接和电网相联结的接触器，这时就由软启动器单独带动1#电机运行，软启动器逐步降低输出电压，电机速度逐渐下降，直到停机，完成软停操作后，接触器断开。

四、软启动的运行效果

在排涝水泵机组中应用软启动器，可提高该排涝泵站的可靠性，满足生产需求。其效果主要体现在以下几点：

1排涝水泵电动机可降低启动电流，减少了整个配电室的配电容量与增容投资；

2排涝水泵负荷实现平稳启动，对水泵及排水管线无冲击，提高了整个供电系统的可靠性和排水可靠性；

3软启动器所附带的软停车功能有效地减少了对水泵机械构件的冲击，防止¡°水锤效应¡±的产生，延长了水泵及其相关设备的使用寿命；

4水泵电机多种启动模式和保护功能融为一体，避免了事故的产生，改善了工艺、保护了设备。

5软启动器具有安装简单、操作方便、保护功能齐全、运行可靠等优点，为排涝泵站安全生产、经济运行等提供保障，大大减少了以后的检维修工作量及停机检维修时间。

6软启动器备有外控端子，在排涝泵站实现了远程异地自动控制。

7全数字开放式操作显示键盘，设置操作灵活简便。

五、结论

城市雨水排涝泵站通过应用软启动器方式对排涝水泵电机进行控制，改善了水泵机组启动、停机时的性能，这种控制方式不仅适合于污水泵，而且还适合于排涝泵站的风机、输送设备等各类负荷。软启动器的应用使水泵的启停运行情况良好，启动后装置稳定、安全，避免电机轴扭曲、键槽破坏、损坏和轴联结的其他设备，泵组电机检维修工作量大大减少，有效延长了水泵及其相关设备的使用寿命，提高了重要交通商业区域的防洪安全保障力度。