一種用于增氧機錯峰啟動的控制電路技術

唐 榮

(中國水產科學研究院漁業機械儀器研究所，上海 200092)

水產養殖是我國重要的水產品來源。養魚先養水，為了保證魚、蝦、蟹等水產養殖動物的生存和生長需要，必須保持良好的水質環境，其中水體中溶氧含量是最關鍵的指標。在高密度的集約化養殖池塘或養殖車間水池內，往往配置有許多增氧機進行機械增氧，以保持養殖水體充足的溶氧，同時還會配套專用的電控柜和控制系統，用于實現對大量增氧機的集中控制和運行監管。增氧機一般是由三相異步電動機驅動的。電動機剛啟動、轉速為零時，其瞬間的電流稱為啟動電流。異步電動機的啟動電流是從小至大增加，然后又回落到額定電流。異步電動機直接啟動時，其啟動電流最大可達到額定電流的4～7 倍。因此，當多臺增氧機同時啟動時，其瞬間的沖擊電流非常大。在變壓器和總開關容量小、電機功率較大的情況下，會使電網電壓瞬間下降，這會影響到供電線路上其他設備的正常運行，特別是遇到停電后又恢復供電時，大量增氧機在電網恢復供電的瞬間同時啟動，產生的沖擊電流往往遠超供電系統額定容量，會對線路和設備造成損害，嚴重時甚至會燒毀變壓器或總開關，對養殖生產造成嚴重影響。為此，本文提出了一種解決方法，在不改變原有供電系統的情況下，通過對增氧機電控箱中控制電路的改進，避免大量增氧機同時啟動。

一、原有電路及問題分析

常見的增氧機電控箱內部電路包括主回路和控制回路，如圖1和圖2所示。主回路主要包括斷路器、接觸器和增氧機的電機。三相電源線依次連接斷路器觸點、接觸器觸點和電機線圈繞組，同時增氧機的金屬外殼與接地線相連以保證安全。當斷路器和接觸器觸點都閉合時電機線圈繞組通電，增氧機運轉工作。接觸器觸點的閉合或斷開由控制回路來控制。

圖1 增氧機電控箱主回路

圖2 增氧機電控箱控制回路

控制回路由手動按鈕、自動控制器輸出觸點、切換開關和接觸器線圈組成。另外，一般每個電控箱都有一個總開關。控制回路具有手動和自動兩種工作模式，通過切換開關來選擇不同模式。切換開關是一種單刀雙擲開關，包含兩個通道(圖2)，當切換開關左側通道接通時，控制回路為手動模式，由手動按鈕來控制增氧機啟停。此時按下手動按鈕后接觸器線圈通電，主回路中對應的接觸器觸點閉合，增氧機通電啟動。當切換開關至右側通道接通時，控制回路為自動模式，由自動控制器來控制增氧機啟停，此時如果自動控制器輸出觸點閉合，則接觸器線圈通電，主回路中對應的接觸器觸點閉合，增氧機通電啟動。在自動控制模式下，增氧機啟停由自動控制器程序或遠程計算機軟件控制，可以通過軟件程序參數設置來避免多個增氧機同時啟動。在手動控制模式下，如果多個手動按鈕都處在閉合狀態，操作人員直接合上總開關時多臺增氧機會同時啟動。同時，如果電網停電后又恢復供電，此時手動按鈕又都處在閉合狀態，電網恢復供電的瞬間，所有增氧機也會同時啟動，由此造成的沖擊電流可能會損壞供電系統。

二、控制電路改進設計

為了保證增氧設備和供電系統的穩定工作，需要確保任何情況下不會有大量增氧機同時啟動。為此，本文對增氧機電控箱控制回路進行了改進，設計了一種新的控制電路，如圖3所示。

圖3 改進后的控制電路

在改進后的控制回路中，接觸器線圈位置并聯了延時繼電器線圈，各個延時繼電器的定時時間依次增加若干秒，同時在接觸器線圈前面串聯了延時繼電器的常開觸點。以手動控制模式為例，在手動按鈕閉合的情況下，如果電網停電后又恢復供電，此時延時繼電器的線圈先通電并開始計時，延時繼電器觸點不動作。經過一段設定的延時時間后，各個延時繼電器的常開觸點依次閉合，此時接觸器線圈依次通電，主回路中各個接觸器觸點依次閉合，增氧機按順序通電，從而避免出現多臺增氧機同時啟動現象。這是針對一臺電控柜內的多臺增氧機順序啟動控制的情況。對于多臺電控柜控制的大批量增氧機，只要將各臺增氧機控制回路中延時繼電器的定時時間設置有一定間隔，即可實現大量增氧機的錯峰啟動，避免了對供電系統的損害。

三、總結

在當前集約化、高密度池塘養殖模式下，增氧系統的穩定運行對于養殖生產具有重要意義。但多數養殖場的供電系統建設年代久遠，沒有考慮增氧設備的大量增加，供電系統變壓器和總開關往往難以應對大量增氧機同時啟動造成的沖擊電流，而供電系統徹底改造的成本又非常高。針對該問題，本文設計了增氧機錯峰啟動控制電路，可實現大量增氧機順序啟動，從而避免大量設備同時啟動而產生過大的啟動電流損壞供電系統。該控制電路對原有電路的改動非常小、成本低、操作簡便、效果好，避免了財產損失并保證了養殖增氧系統正常運行。