制鹽工業(yè)水泵與風(fēng)機(jī)起動(dòng)方式的選擇

2009-09-02 舒煉 自貢市輕工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司

  隨著制鹽工程生產(chǎn)規(guī)模的不斷加大,異步電動(dòng)機(jī)以其優(yōu)良的性能及無(wú)需維護(hù)的特點(diǎn),作為驅(qū)動(dòng)裝置在水泵和風(fēng)機(jī)中得到廣泛的應(yīng)用。在供配電設(shè)計(jì)中,當(dāng)選擇電動(dòng)機(jī)及其起動(dòng)器時(shí),經(jīng)常要考慮的問(wèn)題是:配電母線及電動(dòng)機(jī)的端子電壓、電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩及溫升等。不恰當(dāng)?shù)剡x用起動(dòng)電器,不僅會(huì)增加投資、增大電機(jī)的溫升,有些起動(dòng)方式還會(huì)對(duì)電能質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。另外,如果運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)端電壓超過(guò)其額定電壓則鐵損上升,低于額定電壓則銅損上升。在停機(jī)時(shí),如果拖動(dòng)系統(tǒng)突然失去轉(zhuǎn)矩,靠系統(tǒng)的摩擦轉(zhuǎn)矩克服系統(tǒng)的慣性滑行停車,也給拖動(dòng)系統(tǒng)帶來(lái)諸多問(wèn)題,比如水泵水錘現(xiàn)象等,F(xiàn)對(duì)各種起動(dòng)方式的特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析,以利選擇。

1、水泵與風(fēng)機(jī)的全壓起動(dòng)

  全壓起動(dòng)就是將電動(dòng)機(jī)的定子繞組直接接入額定電壓起動(dòng),因此也稱為直接起動(dòng)。全壓起動(dòng)具有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、起動(dòng)時(shí)間短、起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、易于維護(hù)、投資省、設(shè)備故障率低等優(yōu)點(diǎn)。為了能夠利用這些優(yōu)點(diǎn), 目前設(shè)計(jì)制造的籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)都按全壓起動(dòng)時(shí)的沖擊力矩與發(fā)熱條件來(lái)考慮其機(jī)械強(qiáng)度與熱穩(wěn)定性。所以,只要被拖動(dòng)的設(shè)備能夠承受全壓起動(dòng)的沖擊力矩,起動(dòng)引起的壓降不超過(guò)允許值,就應(yīng)該選擇全壓起動(dòng)的方式。

  全壓起動(dòng)的缺點(diǎn)是起動(dòng)電流大, 籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流一般為額定電流的5~8倍,對(duì)于大電機(jī),其起動(dòng)時(shí)的沖擊轉(zhuǎn)矩對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)的沖擊和起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊都很大,對(duì)于供電容量不足的場(chǎng)合會(huì)造成電網(wǎng)供電電壓短時(shí)下降,影響到工作在同一電網(wǎng)的其他電動(dòng)機(jī),對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行造成危害。因此在設(shè)計(jì)規(guī)范中,對(duì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)引起配電系統(tǒng)的壓降有明確規(guī)定!通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定:“交流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí),其端子上的計(jì)算電壓應(yīng)符合下列要求:

  (1)電動(dòng)機(jī)頻繁起動(dòng)時(shí),不宜低于額定電壓的90%;電動(dòng)機(jī)不頻繁起動(dòng)時(shí),不宜低于額定電壓的85%;

  (2)電動(dòng)機(jī)不與照明或其他對(duì)電壓波動(dòng)敏感的負(fù)荷合用變壓器,且不頻繁起動(dòng)時(shí),不應(yīng)低于額定電壓的80%;

  (3)當(dāng)電動(dòng)機(jī)由單獨(dú)的變壓器供電時(shí),其允許值應(yīng)按機(jī)械要求的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩確定。

  對(duì)于低壓電動(dòng)機(jī), 還應(yīng)保證接觸器線圈的電壓不低于釋放電壓。

2、水泵與風(fēng)機(jī)的降壓起動(dòng)

  降壓起動(dòng)是指根據(jù)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流與其端電壓成正比的關(guān)系, 采用降低電動(dòng)機(jī)端電壓的辦法來(lái)減小起動(dòng)電流,從而減小配電系統(tǒng)的壓降的起動(dòng)方式,采用降壓起動(dòng)的條件:①電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí),機(jī)械不能承受全壓起動(dòng)的沖擊轉(zhuǎn)矩;②電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí),其端電壓不能滿足規(guī)范要求;③電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí),影響其他負(fù)荷的正常運(yùn)行。

  降壓起動(dòng)的方法較多,有傳統(tǒng)的串電抗器(電阻器)降壓、星三角換接、自耦變壓器起動(dòng)以及更新?lián)Q代的軟起動(dòng)等。

2.1、串電抗器降壓起動(dòng)

  雖然起動(dòng)電流有所減小,但其起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小得更多,使起動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng),電動(dòng)機(jī)發(fā)熱更嚴(yán)重。如果被拖動(dòng)的負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩較大,甚至?xí)饎?dòng)不起來(lái),所以這種方法不夠好,在低壓系統(tǒng)中很少采用。

2.2、星三角換接降壓起動(dòng)

  星三角換接起動(dòng)是先將電動(dòng)機(jī)的定子繞組接成星形起動(dòng), 待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速基本穩(wěn)定時(shí),再換接成三角形轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。采用這種方式起動(dòng)時(shí), 可使每相定子繞組降低到電源電壓的58%,起動(dòng)電流為直接起動(dòng)時(shí)的33%,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為直接起動(dòng)時(shí)的33%。起動(dòng)電流小,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小。

2.3、自耦變壓器降壓起動(dòng)

  自耦變壓器降壓起動(dòng)是將其原邊接供電電源,副邊(即原邊的一部分)接到電動(dòng)機(jī)定子繞組上, 待電動(dòng)機(jī)起動(dòng)到轉(zhuǎn)速基本穩(wěn)定時(shí),再切除自耦變壓器,將電動(dòng)機(jī)定子繞組直接接入供電電源,電動(dòng)機(jī)在全電壓運(yùn)轉(zhuǎn)。在起動(dòng)轉(zhuǎn)矩相同的情況下, 采用自耦變壓器降壓比電抗器降壓更有效的減小了配電線路的電流和壓降,而且自耦變壓器可以換接抽頭來(lái)改變其變化,從而可以根據(jù)配電系統(tǒng)中的壓降限制及負(fù)載的轉(zhuǎn)矩要求, 選擇自耦變壓器與電動(dòng)機(jī)連接的抽頭。

2.4、軟起動(dòng)方式

  傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方法只能起到降低電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊作用, 只能保證電動(dòng)機(jī)可靠的起動(dòng)。軟起動(dòng)方式能根據(jù)實(shí)際需要的起動(dòng)時(shí)間靈活地選擇起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流, 在整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中施加到電機(jī)的電壓逐漸增加以達(dá)到平穩(wěn)起動(dòng)的目的。最新的軟起動(dòng)器采用智能化數(shù)字式控制,以單片機(jī)為智能中心,可控硅模塊為執(zhí)行元件對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行全自動(dòng)控制, 它適用各種負(fù)載的異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。使電動(dòng)機(jī)在任何工況下均能平滑起動(dòng)、保護(hù)拖動(dòng)系統(tǒng),減少起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊,保證電動(dòng)機(jī)可靠的起動(dòng)。平滑減速停車,消除拖動(dòng)系統(tǒng)的反慣性沖擊。軟起動(dòng)可減小電動(dòng)機(jī)硬起動(dòng)(即直接起動(dòng))引起的電網(wǎng)電壓降, 使之不影響共網(wǎng)其它電氣設(shè)備的正常運(yùn)行,可減小電動(dòng)機(jī)的沖擊電流,沖擊電流會(huì)造成電動(dòng)機(jī)局部溫升過(guò)大,降低電動(dòng)機(jī)壽命,可減小硬起動(dòng)帶來(lái)的機(jī)械沖力, 沖力加速所傳動(dòng)機(jī)械的磨損,減少電磁干擾,沖擊電流會(huì)以電磁波的形式干擾電氣儀表的正常運(yùn)行。軟起動(dòng)使電動(dòng)機(jī)可以起停自如,減少空轉(zhuǎn),提高作業(yè)率,因而有節(jié)能作用。