高壓軟起動(dòng)在輸氣首站往復(fù)式壓縮機(jī)中的應(yīng)用

摘要：高壓大功率電機(jī)在起動(dòng)時(shí)對(duì)負(fù)載和電網(wǎng)都有比較大的影響。熱變電阻軟起動(dòng)裝置以其優(yōu)越的起動(dòng)性能和其他一些優(yōu)點(diǎn)而廣泛使用。本文通過(guò)熱變電阻軟起動(dòng)裝置在現(xiàn)場(chǎng)大功率壓縮機(jī)負(fù)載上的應(yīng)用，分析其工作原理，介紹了起動(dòng)功能，對(duì)熱變電阻軟起動(dòng)裝置的高壓軟起動(dòng)做了比較全面的介紹。

關(guān)鍵詞：熱變電阻、電動(dòng)機(jī)、軟起動(dòng)

1．前言

佳木斯電機(jī)廠(chǎng)生產(chǎn)的YAKK系列增安型三相異步電動(dòng)機(jī)以其構(gòu)造簡(jiǎn)單、極高的運(yùn)行可靠性、極強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力和優(yōu)異的拖動(dòng)性能在我國(guó)煤礦、石油、化工、鋼鐵、發(fā)電、供水、水泥建材等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。但是交流異步電動(dòng)機(jī)致命的缺點(diǎn)是起動(dòng)沖擊大，會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成不利的影響。主要影響體現(xiàn)在兩個(gè)方面：

(1)電氣方面的問(wèn)題：

起動(dòng)時(shí)可達(dá)5-7倍的額定電流，造成電動(dòng)機(jī)繞組因電流引起過(guò)溫，從而加速其絕緣老化，造成供電網(wǎng)電壓波動(dòng)，影響同電網(wǎng)下其他設(shè)備的正常運(yùn)行。

(2)機(jī)械方面的問(wèn)題：

過(guò)大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生機(jī)械沖擊，對(duì)被帶動(dòng)的設(shè)備造成大的沖擊力，縮短使用壽命，影響精確度。如使連軸器、十字頭、活塞、連桿等損壞。造成機(jī)械傳動(dòng)部件的非正常磨損及沖擊，加速老化，縮短壽命從而增加維護(hù)工作量。

在塔河油田輸氣首站10KV往復(fù)式壓縮機(jī)組上就遇到了這樣的問(wèn)題，由于電機(jī)功率比較大(10KV/560KW)，首先在起動(dòng)過(guò)程中對(duì)電機(jī)及壓縮機(jī)的機(jī)械沖擊比較大，主電機(jī)軸承、聯(lián)軸器、活塞、連桿磨損嚴(yán)重，給維護(hù)增加了工作量；其次電機(jī)在直接起動(dòng)時(shí)高壓柜微機(jī)自動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，造成斷路器保護(hù)跳閘比較嚴(yán)重，同時(shí)由于起動(dòng)電流較大，造成并列機(jī)組電壓下降，使其他機(jī)組電壓低報(bào)警，從而不能正常工作。鑒于以上原因決定使用襄樊電力工業(yè)控制股份有限公司生產(chǎn)的HTR系列高壓熱電阻軟起動(dòng)裝置。

2．熱變電阻軟起動(dòng)裝置的構(gòu)成及原理

2.1主回路構(gòu)成

HTR系列高壓熱變電阻軟起動(dòng)裝置用于大中型高壓鼠籠式交流異步電動(dòng)機(jī)或異步起動(dòng)的高壓同步電動(dòng)機(jī)，作電阻降壓起動(dòng)之用。熱變電阻軟起動(dòng)裝置主回路接線(xiàn)圖如圖1所示，主要由高壓運(yùn)行柜和熱變電阻柜串聯(lián)組成。當(dāng)運(yùn)行柜得到合閘指令后，運(yùn)行柜合閘，同時(shí)KM1、KM2觸點(diǎn)閉合，熱變電阻工作，當(dāng)機(jī)組起動(dòng)正常后，KM3閉合，KM1、KM2斷開(kāi)，機(jī)組進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。

圖1熱變電阻串聯(lián)軟起動(dòng)主回路接線(xiàn)圖

2.2控制電路

熱變電阻串聯(lián)高壓軟起動(dòng)裝置的控制電路一般由主控電路、觸發(fā)裝置、信號(hào)采集電路和人機(jī)界面組成。

2.3熱變電阻器工作原理及特性

高壓熱變電阻器由具有負(fù)溫度特性的三相平衡電阻組成。當(dāng)該電阻通入電流時(shí)，電阻體溫度逐步升高而電阻值逐步減小，從而使電機(jī)端電壓逐步升高，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩逐步增加，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)平穩(wěn)起動(dòng)且降低起動(dòng)電流的目的。

其主要工作特性是：具有電機(jī)起動(dòng)電流小且恒定、起動(dòng)時(shí)電網(wǎng)壓降小、起動(dòng)時(shí)功率因數(shù)高、無(wú)諧波污染、簡(jiǎn)單安全可靠等基本特性。采用PLC智能化控制，能自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)調(diào)整電阻初始值，以保證電機(jī)在不同環(huán)境下起動(dòng)特性的一致性。

圖2熱變電阻工作特性

圖3起動(dòng)電流曲線(xiàn)

3．軟起動(dòng)在壓縮機(jī)負(fù)載的應(yīng)用效果

在輸氣首站壓縮機(jī)負(fù)載系統(tǒng)(10KV/560KW)中，電機(jī)直接起動(dòng)不僅會(huì)對(duì)10KV母線(xiàn)造成沖擊，而且對(duì)壓縮機(jī)系統(tǒng)的主電機(jī)軸承、聯(lián)軸器、活塞、連桿等造成沖擊，對(duì)機(jī)械維護(hù)也提出了很高的要求。在使用熱變電阻軟起動(dòng)裝置軟起動(dòng)后，效果良好，達(dá)到了預(yù)期的目的，主要應(yīng)用效果體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1)、相對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)10KV/560KW的壓縮機(jī)而言，其額定電流為44A，在直接起動(dòng)時(shí)電流會(huì)達(dá)到額定電流的7倍左右。使用了熱變電阻軟起動(dòng)裝置起動(dòng)后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況，起動(dòng)電流僅為額定電流的2.5倍，在起動(dòng)時(shí)電流為100A左右，起動(dòng)電流小且恒定，起動(dòng)時(shí)電網(wǎng)壓降小，起動(dòng)時(shí)功率因數(shù)高，這樣不但降低了電動(dòng)機(jī)起動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，而且避免了對(duì)壓縮機(jī)系統(tǒng)的損害。

2)、在降低了壓縮機(jī)直接起動(dòng)對(duì)電機(jī)本身的沖擊的同時(shí)，又降低了起動(dòng)是對(duì)軸承、管道以及整個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械沖擊。因?yàn)殡姍C(jī)直接起動(dòng)加速過(guò)快，對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的壽命和可靠性來(lái)說(shuō)都是十分嚴(yán)峻的考驗(yàn)。而軟起動(dòng)過(guò)程平滑穩(wěn)定，可以有效消除對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)和管道的不良影響，減少維護(hù)工作量，延長(zhǎng)了工作壽命。

3)、熱變電阻軟起動(dòng)裝置主回路采用熱變電阻串聯(lián)，功率元件一致性好，在設(shè)計(jì)上留出充分的裕量，連續(xù)起動(dòng)3—5次時(shí)溫升比較小，在50℃之內(nèi)，在惡劣的工作環(huán)境下可以保證很高的可靠性。

4)、熱變電阻軟起動(dòng)裝置起動(dòng)電壓波動(dòng)不大，起動(dòng)過(guò)程具有良好的一致性。并且軟起動(dòng)本身具有比較完善的保護(hù)系統(tǒng)，可以根據(jù)反饋信號(hào)隨時(shí)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)與監(jiān)視，充分保證了系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

5)、在調(diào)試過(guò)程中可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境來(lái)設(shè)置各種保護(hù)參數(shù)和起動(dòng)參數(shù)，可以更好的適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的工況。

6)、體積比較小，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，無(wú)噪音。

4．結(jié)束語(yǔ)

熱變電阻串聯(lián)式高壓軟起動(dòng)在壓縮機(jī)等平方轉(zhuǎn)矩類(lèi)負(fù)載的應(yīng)用方面，能夠有效的改變電機(jī)的起動(dòng)特性，降低起動(dòng)電流，以其優(yōu)越的性能，為電動(dòng)機(jī)提供全面的服務(wù)，保證了整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。在降低系統(tǒng)整體的維護(hù)工作量的同時(shí)，熱變電阻軟起動(dòng)裝置本身又可以做到免維護(hù)，使整個(gè)生產(chǎn)成本降低，具有較好的投資回報(bào)和社會(huì)效益，符合時(shí)代進(jìn)步的要求，是技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉錦波，張承慧，等．電機(jī)與拖動(dòng)第一版[M]．清華大學(xué)出版社，2006．

[2]徐甫榮．交流異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)技術(shù)[M]．國(guó)家電力公司熱工研究院。

[3]黃俊，王兆安．電力電子變流技術(shù)第三版[M]．機(jī)械工業(yè)出版社，2001．

作者簡(jiǎn)介：

浦紅軍，男，1960年11月14日出生，學(xué)歷本科，機(jī)電工程師，2002.12任中石化西北油田分公司維護(hù)中心副主任，現(xiàn)任中石化西北油田分公司油田特種工程管理中心副主任。