高壓軟器在低濃磨漿機的應用

蔣鯨峰

摘 要：高壓大功率電動機啟動方式，傳統為以電抗器降壓啟動為主，該法電抗器占用空間大，安裝布置要求高，對設備保養要求較高。當前，隨著電力電子技術的快速進步，出現以控制可控硅導通為代表的新一代軟啟動方式，逐漸被制漿造紙行業廣泛應用。廣西金桂漿紙業BCTMP車間有4臺低濃磨漿機，功率分別為3150KW，頻繁啟動且為重載類型，為減少電機啟動對電網的沖擊，設計使用了高壓軟啟動方式。本文主要介紹在制漿造紙行業高壓軟啟動器系統原理，組成，優缺點，實際應用中保養，故障處理，巡檢主要事項，系統優化改善等進行討論。

關鍵詞：高壓軟啟動器；可控硅；電機

1 高壓軟啟動器系統原理、組成及功能

1.1 高壓軟啟動器簡介

當前市場，高壓軟啟動器采用整機結構一體化設計，系統簡潔，維護方便，安全性能更高，同時一體化設計可以加快設備的投運進度，縮短現場安裝調試周期。軟啟動器采用單元模塊化設計，核心部件為---可控硅，采用模塊化設計，故障時可直接更換，操作簡單方便。多語言人機操作界面可以讓現場運維人員更直觀全面的監視設備運行轉態，對電機啟動功能參數進行設置，使得設備啟動符合不同的負載要求，它具有故障分析記錄功能，縮短故障處理時間，減小故障處理時間。高壓軟啟動器主要用于設備啟動，當啟動完成時，將切換至旁路真空接觸器。尤其適合于電網容量小，電機啟動困難的場合。

1.2 高壓軟啟動器系統原理

高壓軟啟動主要原理是一種利用可控硅導通角，是用微處理器和大功率可控硅間閘管相結，改變間閘管的輸出電壓來，來達到電機降壓啟動的目的。既能降低啟動沖擊，又能可靠啟動，其簡化的電路相當于三相全橋式整流電路串入電源和電動機之間。

1.3 高壓軟啟動器系統組成

高壓軟啟動系統可分為高壓電源系統，軟啟動系統，控制系統組成。其中高壓電源系統主要作用是為現場設備運行提供電力電源，國內常用的有6KV，10KV電壓等級，由電源饋線柜實施斷送電。軟啟動系統是啟動器的核心，主要由電力電子元件組成，包括可控硅，吸收電阻，電容，觸發板卡。容量越大，可控硅數量越多，相應的電阻電容觸發板卡也增加。可控硅閥組是軟啟動系統的關鍵元件，可控硅質量的優劣直接決定閥組的質量。控制系統是由控制器組成，它是軟啟動器核心控制單元，既要協調可控硅的控制，又要實現電機及軟啟動器本身的各種保護功能。同時實現與上位DCS系統的通訊，實現開關量啟動停止的控制，以及電流電壓等模擬量的監控顯示。控制器可以實現本地遠程切換，本地啟動/停止，故障復位命令均可在控制器上實現。通過控制器參數設置，主要參數有電機電壓，電機額定功率，額定轉速，額定電流，電機極數。可根據不同的負載，調整啟動初始電壓，加速時間，旁路切換電流值等，使得設備加速更加平滑，減少啟動過程對負載的沖擊，啟動特性相對于電抗啟動更柔和平穩，減低對電網及其他負載的沖擊。

1.4 高壓軟啟動器系統功能

保護控制器可以提供各種不同的保護功能，如過流保護，過載保護，接地保護，缺相保護，接地保護，欠/過壓保護等保護功能，設備在故障前，可以得到專業可靠的保護，第一時間切斷工作電源，確保設備安全，減少重大經濟損失。控制器和閥組單元之間采用光纖通訊，保證控制系統和高壓電源之間在電氣上的完全隔離，使得系統具有極高的安全性和抗干擾能力。

2 高壓軟啟動器系統在實際中的應用

2.1 高壓軟啟動器系統的應用情況

下面談一談軟啟動器在現場工所實際運行情況，在廣西金桂漿紙業有限公司，BCTMP制漿車間，低濃磨機配套的電機功率為3150KW，電機額定電壓為6KV，由于場地受限，設計選型時，選用國產西安西馳CMV高壓軟啟動柜，截止目前已運行7年，系統運行穩定，證明高壓軟啟動系統用于制漿造紙低濃磨設備啟動時可行的。該系統主要是由6kv電源柜，以及軟啟動柜組成，運行數據通過控制系統傳輸至上位DCS系統，DCS系統提供通過硬接線對系統進行啟動停止。現場配設急停按鈕箱，以保證緊急情況可以及時對設備進行斷電停運。

2.2 高壓軟啟動器系統的保養

設備運行穩定是保證工藝連續運行的前提，故障率的降低能為公司帶來巨大的經濟效益。該軟啟動系統，故障率低，保養簡單方便。由于軟啟動系統主要是由是電力電子產品組成，平日保養主要對電阻以及電容的值的監測，當阻容值變化超過一定范圍時，需要對相應的電阻或電容進行更換，以提前預防故障的發生，保證設備的正常運行。為提高軟啟動系統壽命，需要對配電室室內環境增設空調以及除濕設備，提高設備運行環境，增強電子元器件壽命，進而降低備品備件庫存，節約維護保養費用。

2.3 高壓軟啟動器系統的檢測

軟啟動系統運行過程如果檢測到故障，控制器會及時發出跳閘信號，分開電源，第一時間保證電機設備的安全。現場電工通過控制器故障記錄可以查詢到當前故障以及部分歷史故障信息，便于快熟鎖定故障位置，對癥下藥，減少設備停機時間。常見的故障有過流保護，接地保護，欠壓保護，過載保護等，可根據不同的故障信息，檢查不同的因素。例如：若顯示過流保護，現場電工檢查電機絕緣，排除電機故障；若顯示欠壓保護，現場電工主要檢查系統電壓檢測的相關因素；若顯示接地保護，則主要檢查系統對地絕緣相關因素；若報過載保護，則主要檢查負載側的因素，如進料情況，濃度，磨機間隙大小等。

2.4 高壓軟啟動器系統的巡檢

實際生產過程中，維護運行電工會每天對運行系統進行巡檢，巡檢主要內容參考如下：

1.檢查室內溫度濕度是否合格

2.檢查綜保是否正常運行或報警燈

3.檢查是否有放電聲/異響/異味

4.檢查馬達保護器是否正常運行或報警燈

5.檢查是否有放電聲/異響/異味

6.檢查電纜是否有鼓包，壓扁，滲油，異常發熱，老鼠啃咬跡象。

巡檢工具主要有測溫槍，聽音棒，合格標準參考如下：

1.溫度26°以下，濕度60%以下。

2.報警燈無報警。

3.盤柜無放電聲，無異響，無異味。

4.馬達保護器無報警

5.電纜無鼓包，壓扁，滲油，無發熱，無老鼠啃咬。

2.5 高壓軟啟動器系統升級優化

系統升級優化展望，在實際使用過程中，電容電阻值的變化導致的故障占比較高，而保養人力有限，人工檢查元件數值容易出錯且時間消耗太長，對于該檢測項目，建議在控制面板上增設元件阻值檢測系統，將該部分元器件阻值信息實時顯示在控制面板上，就能減少大量的檢測時間，提前預防故障，提高系統穩定性及可靠性。

3 結束語

電力電子技術是工業進步標志之一，隨著工業化的推進，我國工業水平逐步提高，電力電子技術也正正發展壯大。軟啟動器用于大功率電機啟動中，運行可靠，維修方便，能減少故障率，提高工藝連續運行效率，有效降低機械沖擊力 ，提高設備使用壽命，屬于未來工業用戶重要選擇方案。

參考文獻

[1]張發興.淺析電氣自動化技術在環保餐盒成型機及制漿自控系統中的應用[J].河南建材，2018（05）：341-343.

[2]常雨芳.高壓大功率電動機自耦磁控軟啟動方法及其關鍵技術研究[D].武漢：武漢理工大學，2013.

[3]張蕊萍，趙峰.項目教學在電機學教學中的研究與實踐[J].自動化與儀器儀表，2010-04-029.