制鹽工業(yè)水泵與風(fēng)機(jī)起動方式的選擇

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

  隨著制鹽工程生產(chǎn)規(guī)模的不斷加大,異步電動機(jī)以其優(yōu)良的性能及無需維護(hù)的特點,作為驅(qū)動裝置在水泵和風(fēng)機(jī)中得到廣泛的應(yīng)用。在供配電設(shè)計中,當(dāng)選擇電動機(jī)及其起動器時,經(jīng)常要考慮的問題是:配電母線及電動機(jī)的端子電壓、電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩及溫升等。不恰當(dāng)?shù)剡x用起動電器,不僅會增加投資、增大電機(jī)的溫升,有些起動方式還會對電能質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。另外,如果運行時電動機(jī)端電壓超過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,如果拖動系統(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,也給拖動系統(tǒng)帶來諸多問題,比如水泵水錘現(xiàn)象等,F(xiàn)對各種起動方式的特點進(jìn)行簡要分析,以利選擇。

1、水泵與風(fēng)機(jī)的全壓起動

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

  全壓起動的缺點是起動電流大, 籠型感應(yīng)電動機(jī)的起動電流一般為額定電流的5~8倍,對于大電機(jī),其起動時的沖擊轉(zhuǎn)矩對拖動系統(tǒng)的沖擊和起動電流對電網(wǎng)的沖擊都很大,對于供電容量不足的場合會造成電網(wǎng)供電電壓短時下降,影響到工作在同一電網(wǎng)的其他電動機(jī),對電網(wǎng)的安全運行造成危害。因此在設(shè)計規(guī)范中,對電動機(jī)起動引起配電系統(tǒng)的壓降有明確規(guī)定。《通用用電設(shè)備配電設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定:“交流電動機(jī)起動時,其端子上的計算電壓應(yīng)符合下列要求:

  (1)電動機(jī)頻繁起動時,不宜低于額定電壓的90%;電動機(jī)不頻繁起動時,不宜低于額定電壓的85%;

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

  (3)當(dāng)電動機(jī)由單獨的變壓器供電時,其允許值應(yīng)按機(jī)械要求的起動轉(zhuǎn)矩確定。

  對于低壓電動機(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

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

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

2.1、串電抗器降壓起動

  雖然起動電流有所減小,但其起動轉(zhuǎn)矩小得更多,使起動時間延長,電動機(jī)發(fā)熱更嚴(yán)重。如果被拖動的負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩較大,甚至?xí)饎硬黄饋,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

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

2.3、自耦變壓器降壓起動

  自耦變壓器降壓起動是將其原邊接供電電源,副邊(即原邊的一部分)接到電動機(jī)定子繞組上, 待電動機(jī)起動到轉(zhuǎn)速基本穩(wěn)定時,再切除自耦變壓器,將電動機(jī)定子繞組直接接入供電電源,電動機(jī)在全電壓運轉(zhuǎn)。在起動轉(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機(jī)連接的抽頭。

2.4、軟起動方式

  傳統(tǒng)的電動機(jī)起動方法只能起到降低電動機(jī)啟動電流對電網(wǎng)的沖擊作用, 只能保證電動機(jī)可靠的起動。軟起動方式能根據(jù)實際需要的起動時間靈活地選擇起動轉(zhuǎn)矩和起動電流, 在整個起動過程中施加到電機(jī)的電壓逐漸增加以達(dá)到平穩(wěn)起動的目的。最新的軟起動器采用智能化數(shù)字式控制,以單片機(jī)為智能中心,可控硅模塊為執(zhí)行元件對電動機(jī)進(jìn)行全自動控制, 它適用各種負(fù)載的異步電動機(jī)起動。使電動機(jī)在任何工況下均能平滑起動、保護(hù)拖動系統(tǒng),減少起動電流對電網(wǎng)的沖擊,保證電動機(jī)可靠的起動。平滑減速停車,消除拖動系統(tǒng)的反慣性沖擊。軟起動可減小電動機(jī)硬起動(即直接起動)引起的電網(wǎng)電壓降, 使之不影響共網(wǎng)其它電氣設(shè)備的正常運行,可減小電動機(jī)的沖擊電流,沖擊電流會造成電動機(jī)局部溫升過大,降低電動機(jī)壽命,可減小硬起動帶來的機(jī)械沖力, 沖力加速所傳動機(jī)械的磨損,減少電磁干擾,沖擊電流會以電磁波的形式干擾電氣儀表的正常運行。軟起動使電動機(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。