淺談軟起動器在鋁箔廠水泵上的應用

（西安航空職業技術學院，陜西西安，710089）

淺談軟起動器在鋁箔廠水泵上的應用

任曉敏

（西安航空職業技術學院，陜西西安，710089）

本文首先提出水泵系統采用傳統起動方式的弊端，闡述利用軟起動器控制水泵系統的原理，具體分析籠型交流異步電動機起動要求，通過選擇合理的軟起動器和安裝措施，提出了鋁箔廠污水處理水泵采用軟起動器實際應用的可行性。

水泵 ；軟起動器 ；電動機；可行性

0 引言

電動機是現代工業生產驅動工業設備的主要來源。隨著現代科技技術的飛速發展，設計出的電動機種類繁多，因此驅動的方法也多種多樣。其中交流籠型異步電動機是應用最為廣泛的一種，它的起動方式經歷了從“硬起動”到“軟起動”的過程，目前電氣人員還在不斷地研究并進行完善與更新。對于各種企業在生產過程中使用帶有電動機的設備來說，選擇一種合適的起動方法是至關重要的，不僅可以保證企業生產的順暢運行，而且最大限度地提高設備使用成本。

交流籠型異步電動機起動方法常用的就是傳統方法，例如：直接起動、星-三角形減壓起動、串電阻減壓起動、自耦減壓起動等，但這些起動方法都有一定的局限性，對供電設備、電動機、負載會造成極大損壞，同時還影響其他用電設備的安全運行。由于以晶閘管為限流器件的軟起動方法可以有效地解決傳統方法所帶來的局限性，因此目前利用晶閘管交流調壓技術、功率因數控制技術與計算機技術相結合制作的智能軟起動器已經在社會大量推廣及應用。

1 水泵采用傳統起動的弊端

水泵系統帶動的負載與其它工況不同，由于水泵帶動的是液體，液體本身具有很大的慣性，電動機如果采用直接起動將全部轉矩加到水泵中的液體，由于水泵要求的起動轉矩較低，水泵和液體的速度從零速上升到全速的加速過程非常迅速，加速時間一般小于1秒，這樣說明水泵的輸出流量在短時間內將從零增加到額定容量。但短時間內水泵輸出流量使系統管道中的流體發生突然變化會造成喘振，喘振沖擊管壁會產生沖擊的噪聲，產生的壓力會使管道和閥門移動或破裂，造成支架損壞，減少管道和閥門的壽命。同時由于起動過程中會產生巨大的起動電流，造成過大的轉矩突變，會對電動機和水泵的葉輪造成嚴重的影響，若頻繁起動易造成損壞。雖然水泵采用傳統的減壓起動方式相比于直接起動加速轉矩有大幅度降低，可水泵在起動接近尾聲時產生的突升轉矩仍會引起流體發生瞬間沖擊。

在水泵停機時，由于水錘效應瞬時產生的壓強可達管道中正常工作壓強的幾十倍甚至于數百倍。這種大幅度壓強波動，可導致管道系統強烈振動，并可能破壞閥門接頭，并引起水泵反轉，管網壓力降低等，對管道系統有很大的破壞性。例如：鋁箔廠用于污水處理水泵有兩臺30KW的電動機和一臺18.5KW的電動機，在起動、運行、停車過程就可能發生所提到的諸多問題。

2 解決方法

上述問題如何解決呢？鋁箔廠的電氣人員經過多次嘗試與試驗，其關鍵是合理地選擇一款軟起動器。軟起動器（Soft Starter）是利用晶閘管交流調壓技術制作的一種集軟起動、停機、輕載、節能和多種保護功能集于一體的新穎電動機控制裝置。它的工作原理是通過晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動機逐漸加速，直至晶閘管全導通，電動機工作在額定電壓時的機械特性上。它用途廣泛，主要適用于各種泵類負載或風機類負載，具有無沖擊電流、恒流起動、確保電動機平穩起動以及根據負載情況和電網繼電保護特性選擇，可自由地無級調整至最佳的起動電流等優點。如圖1所示,水泵采用傳統起動方法與軟起動的對比曲線。

圖1 水泵采用傳統起動方法與軟起動的對比曲線

圖2 CR1系列軟起動器

圖3 水泵的工作特性曲線

對于鋁箔廠用于污水處理水泵工作可能發生的問題，具體解決方法如下：

軟起動器種類繁多，這里選擇由常熟開關制造有限公司生產的CR1系列軟起動器，該系列軟起動器主要采用微型計算機控制技術，通過對電流和功率因數的檢測，控制輸出電壓，降低起動電流，可實現對電動機的軟起停控制，并具有過載保護、三相不平衡保護、斷相保護、逆序保護以及泵控制功能。如圖2所示為CR1系列軟起動器。

2.1軟起動器參數調整

CR1系列軟起動器適用于交流籠型電動機的起動、運行、停車的控制和保護，除了正確地編程之外，還需通過調整軟起動器的參數（如基值電壓、起動時間、限電流倍數、脫扣級別、軟停時間、突跳選擇等）才能避免上述問題的產生。例如：CR1軟起動器提供一個初始的起動電壓值Up，這里將其調整Up=40﹪；起動時間tr決定電動機轉速上升的速率，這里調整tr=30S；調整限電流倍數限制電動機的起動電流，一般輕載設置為2.5倍，重載設置為4倍，這里設置為3倍。

根據以上參數設置和調整，鋁箔廠用于污水處理水泵得到了較好的工作特性曲線，如圖3所示，有效地解決了水泵起動時產生的喘振現象和停車時產生的水錘效應。

2.2CR1軟起動器的安裝與使用注意事項

2.2.1 CR1軟起動器的安裝

針對鋁箔廠的實際環境較為惡劣，而軟起動器應安裝在干燥、無塵、無侵蝕氣體、無爆炸危險介質的環境中，并且需要通風良好的環境，因此需考慮制作一個電控柜，將軟起動器安裝在環境較好的低壓配電室內。安裝時在CR1軟起動器的上方和下方應預留200毫米以上的空間，左右方向預留100毫米以上的空間，同時應垂直安裝CR1軟起動器，以便于軟起動器的散熱，延長使用壽命；CR1軟起動器連接電源與電動機必須將相序接正確，保證電動機正確的轉速方向，否則會出現逆序故障，無法起動電動機；不得將CR1軟起動器的主電路的輸入與輸出端子接反，否則可能會導致軟起動器非預期的動作，同時會損壞軟起動器以及電動機和水泵；軟起動器構成的控制電路接電源的端子時，應使用內部工作電壓，不能將軟起動器的電源接線端子連接到其他外部電源，否則將損壞軟起動器的內部電路。

2.2.2 CR1軟起動器使用注意事項

對于CR1軟起動器除了規范操作之外，使用時需注意當軟起動器的輸入端接通電源后，禁止接觸軟起動器的輸出端，否則會有觸電危險；使用旁路接觸器時，起動電路相序應與旁路電路相序一致，否則旁路切換時電路將發生相間短路，使斷路器跳閘甚至損壞電動機等設備。

3 CR1軟起動器使用時常見故障診斷與維修

水泵采用CR1軟起動器之后，起動電流的倍數一般是3倍以上，起動時間為3秒或5秒以上。若水泵在起動過程中發現異常現象，需要立即切斷電源，停止水泵工作，重新調整CR1軟起動器的參數。CR1軟起動器在實際使用中常會出現以下幾種情況的故障：

3.1CR1軟起動器起動時常見故障

起動時電動機過一會兒才開始轉動，原因可能是CR1軟起動器的起動轉矩過小，需增加其基值電壓；起動時電動機突然高速旋轉，并且起動電流較大，原因可能是CR1軟起動器的起動轉矩過大，需將其參數調整為設置無突跳，減小基值電壓；電動機起動時間較短，起動電流大，原因可能是CR1軟起動器的限電流倍數過大，需增大起動時間，減少限電流倍數；起動電動機時間較長，需減少其起動時間，增大CR1軟起動器的限電流倍數；當起始電壓較高時，電動機仍不能轉動，原因可能是水泵所帶負載過重，需將CR1軟起動器的參數設置為突跳。

3.2CR1軟起動器運行時常見故障

CR1軟起動器起動之后，運行時如果電動機出現 “嗡嗡”聲并無法轉動，這時需檢查軟起動器內部的所有晶閘管，看是否被擊穿或損壞，同時還要檢查旁路接觸器是否被卡在閉合位置上；如果CR1軟起動器在起動或連續運行時突然停止，則需檢查保護軟起動器的快速熔斷器是否熔斷、電源與輸出是否缺相以及所帶負載電流是否平衡。

4 結束語

鋁箔廠用于污水處理水泵采用CR1軟起動器之后，通過對軟起動器的合理安裝以及對軟起動器參數的設定，使用時只要對軟起動器使用時規范操作，并注意對軟起動器定期保養、檢查與維護，不僅可以降低水泵的加速轉矩，而且有效地減小了喘振和水錘沖擊，從而實現了水泵的平穩起動、運行和停機，延長了水泵系統的使用壽命。軟起動器還具有結構簡單、接線安裝方便、節電等顯著特點，因此軟起動器是電動機起動與運行技術的發展趨勢。

[1] 李賢海.水泵電動機類型選擇與起動方式分析[J]．機電技術，1999（1）

[2] 宋書中，常曉玲.交流調速系統[M].機械工業出版社，2012年

[3] 白公.電工實用技能手冊[S].北京：機械工業出版社，2005

[4] 于洪明，章克強.軟起動器實用手冊[S].北京：機械工業出版社，2006

Discussion on Application of soft starter in aluminum foil plant on water pump

Ren Xiaomin
（Xi’an Aeronautical Polytechnic Institute，ShaanXi Xi’an，710089 ,China）

This paper discusses the disadvantages of the traditional pump system startup mode,the use of the principle of soft starter control pump system.It analyses on the starting requirements of squirrel cage AC asynchronous motor specifically,by selecting reasonable soft starter and installation measures,puts forward that the feasibility of practical application of the aluminum foil factory sewage pump adopting the soft starter.

Pump；Soft starter；Motor；Feasibility

任曉敏（1977-），女，漢族，陜西乾縣人；現在西安航空職業技術學院任教，講師，碩士，主要從事電氣自動化與控制工程領域的研究

中國分類號：TP23