液态软起动装置在高压交流电机起动中地应用

科技信息　０机械与电子０　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　２００６年第３期　液态软起动装置在高压交流电机起动中地应用　李俊珍　（张家口职业技术学院　河北　张家口０７５０００）　１．概述　在宣钢１５０００ｍ￣／ｈ制氧机工程设计中。空压机拖动电机选用上海　电机厂Ｔ７４００—４／１４３０型，７４００ｋｗ，６ｋｖ。４极高压同步电机，增压机拖　动电机选用美国Ｗｅｓｔｌｎ　ｇｈｏｕｓｅ公司ＡＥＣＷ—ｓ２００１型，６０００ＨＰ（马力）。　６ｋｖ。２极高压异步电机。为了限制其起动电流对电网的冲击。在电控　设计上拟采用降压起动方式。根据初设，空压机采用串接自藕变压器　起动，增压机采用串接电抗器起动方式。由于电网容量限制，如此大功　率的电机采用串接自藕变压器和电抗器起动，起动电流只能控制在４　倍额定电流以上，电网压降将超过１０％。若采用先进的变频起动装置．　虽然可以实现电机平稳起动，但将增加设备投资４５０多万元，大大超　出工程预算。为了满足电机的起动要求，又要满足建设进度，降低工程　造价，有关技术人员经过深入研究分析，决定选用液态软起动装置。实　践证明，其良好的阻值现场可调性。较大的热容量，可靠的耐压性，完　全满足大型电机的起动要求，尤其其优异的性能价格比。非常适合我　国国情，为大型电动机使用单位在选择起动装置时。提供了一条新的　方向。　或电抗器起动方式相比，液体电阻更能改善被控电机的转矩特性。　２．液态软起动装置性能特点　鼠笼型电动机液态软起动装置电阻的配制直接关系到电动机的　同步电动机起动时，通常采用笼型异步电机起动法，待其转速达　起动电流。而允许的最小起动电流与被控电动机的负载状况有关。前　到亚同步转速时，转子加入励磁，牵入同步运行。因此同步电动机的起　者可由起动装置的现场调配来控制，而后者则以电动机的最小起动力　动，也就是笼型异步电动机的起动。　矩为设计依据。因此，考虑笼型电动机的起动电流控制到什么程度，必　笼型异步电动机的起动方式有多种。其中之一是降压起动，即在　须以电动机的初始起动转矩能否克服系统的最大静阻力矩为前提。　笼型电动机定子回路串接电阻后，其电机上的分压就降低，起动电拼ｌ　起动时液体电阻的阻值可按下述经验公式进行配制：　也会相应地减小。但由于起动转矩与起动电流的平方成正比关　ＣＭｑ　Ｉｑ２），所以起动转矩此时比全压起动时有所损失。但对于象水　Ｒｓ＝　１ｖ／ｃ　聚、空雁机组这类非恒转矩负载，起动过程并不需要起动瞬间有很大　式中Ｒｓ：液态电阻的起始电阻。也是最大值（０）；　的起动转矩。因此很适合降压起动。一般大功率笼型电动机的降压起　Ｕｌ：电源电压（Ｖ）；　动方式。很难找到合适的配套产品，所以许多厂家，尤其是冶金企业，　Ｉｎ：电机的额定电流（Ａ）；　不得不采用全压起动方式。这样不但起动电流很大，还会对电动机及　ｍ：直接起动时起动电流倍数（Ａ）；　被拖动设备造成冲击，直接影响电动机寿命和电网的质量。　ｎ：串入液态电阻时的起动电流倍数（Ａ）。　采用串接电抗器降压起动方式，其功率范围我国规定只允许在　而电动机的起动转矩，串电阻起动时。随动极板逐渐进入液体电　６ｋｖ，２４００ｋｗ以内。更大功率电动机需要高容量自藕变压器起动，造价　阻，起动瞬间电阻最大。电液阻值将均匀减小。实践和理论都表明，在　较昂贵，并且相同功率的电动机、不同的负载。不同的工艺参数、起动　起动时间充分的情况下，一般可认为电动机的起动转矩只要使机组转　次数及频繁程度要求不同，工作环境不同等。理论上都要求配备不同　动起来。电动机转矩就能保证系统的正常起动。　的起动阻抗，以获得良好的起动性能。这实际上也意味着每台不同的　５、应用情况简介　电机应有自己最适宜的起动电阻存在，既能以软起动方式成功完成起　（１）、宣钢紫光气体公司新建１５０００ｍ３ｉｈ制氧机工程，空压机电机　动，又可将起动电流控制在最小的范围以内，从而降低起动冲击，保护　使用了上海电机厂生产的１＂７４００—４／１４３０型同步电动机，其有关技术　被拖动设备及电网。我们选用的ＧＺＹＱ一８０００及ＧＺＹＱ－６０００型液态　参数是：电机功率为７４００ＫＷ，额定电压为６ＫＶ，额定电流为８１０Ａ，功　软起动装置根据其构成和原理分析，在上述诺方面是优于其它降压起　率因数０．９（超前），同步转速为１５００ｒ／ａｒｉｎ，直接起动起动电流５．４１ｎ，　动方式的。　起动转矩１．６Ｍｎ，励磁电压８３Ｖ．励磁电流４４２Ａ，飞轮力矩４８０ｋｇｍ　。　液态软起动装置的最大优点就是它的阻值可塑性好，靠改变水中　根据电动机参数和设计要求，选用了湖北追日电气公司的　的电解质的浓度来改变本身的电阻率，其可调整范围理论上是非常大　ＧＺＹＱ一８０００１６一ＹＴ型液态软起动装置作为起动设备。在调试阶段，根　的。这是其它成匹制造出的定尺寸、定杂数、定材质，因而阻抗固定的　据厂家提供的液态电阻的计算公式得到ＲＳ值：　电阻类起动器无法比拟的优点。　Ｒｓ－－　３．系统构成及原理　、／３　ｘ５．４ｘ８１０、’／［而５Ａ）１￣４Ｉｎ“　　Ｊ２—１　５ｎ　系统的构成原理如图１所示。在定子回檬中串人液态软起动装置　极板下降时间为２５秒。　的三相电阻，其中ＱＦ１为主机运行断　第一次电机单体试车，电网电压６３００Ｖ，电机起动电流１５００Ａ，起　路器，ＱＳ为隔离开关，ＱＦ２为星点短　动时间６．２Ｓ。电网压降２００Ｖ，满足设计要求。　接断路器，ＲＳ为液态软起动装置。液　第二次，电机带动空压机联动试车，电网电压６３００Ｖ，电机起动电　态软起动装置由三个相互绝缘的电液　流２２００Ａ，起动时间２６ｓ。电网压降７００Ｖ，基本满足设计要求。为进一　ｒ，　箱构成。内部分别盛有电液的一组相　步降低电机起动时造成的电网压降，降低峰值电流，考虑到电网电压　对的导电极板，其中一动一静，动极板　一般均高于６０００Ｖ，把液体电阻阻值Ｒｓ由１．５ｎ调整为２．０ｎ，动极板　组（三相共３个）通过传动机构及伺服　下降时间由２５Ｓ调整为３０ｓ，再次联动试车时，电网电压６３００Ｖ，电机　控制系统控制运行。起动开始后，根据　起动电流２０００Ａ。起动时间２９Ｓ，电网压降５５０Ｖ，实现了起动电流低于　图ｌ　原理图　电动机起动电流的大小可逐渐使动极　２．５倍额定电流，电网压降明显低于１０％电网电压的起动效果。在起动　维普资讯 http://www.cqvip.com

科技信息　０机｝瑾与电子０　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　２００６年第３期　过程中，通过微机综保装置，监　（上接第４０页）了不必要的功能，大大降低了成本。改进后的调压开关　材料费比过去减少了２．３８元，工时节省了３２０分钟。　视了电机的起动电流波形，发现　阀，３．３－３泵联接部件。泵联接部件是组成喷雾机的关键件，技术要求高。　电机起动电流平稳。电机起动电　但现行工艺装备比较落后，加工零件时需要工时较多，其中联轴器中的　流波形见图３。　加工难度较大。　在设备后期调试中，空压机　轴套最为突出。过去加工轴套是先铸件，然后内部拉齿，经过技术分析后，决定将轴套分为两部分，分别铸造加工，其中花键体部　电机起动电流完全控制在１９００－　分改为外协加工。过去轴套中仅花键部分加工就需４８０分钟，折台工费　２１００Ａ。起动时间２７￣３０Ｓ，电网　里３　空压帆船酌电＿煳　为１５．ｏ４元，改为外协加工后，一个花键仅需０３０元，从而大大降低了成　压降不超过６５０Ｖ。　ｂ　：　￣一　ｌｍ＇　ｌｆｎ　噩嚣弩羹ｊ｝　本。　（２）宣钢紫光气体公司新建　３．３．４过滤器。过滤器中的过滤网原采用不锈钢制品。不但材料贵，　１５０００ｍ　制氧机工程配套增压机电机使用的是美国Ｗｅｓｔｉ￣一ｇｈＯＨＳｅ公　而且过滤网焊合时技术精度投保证。在改进时考虑到过滤网的功能仪是　司ＡＥＣＷ—ｓ２００１异步电动机，其有关参数是：电机功率为６０００ＨＰ（折　滤去药液中杂质，采用塑料过滤网也可起到同样效果。间时由于塑料过　合４５００ＫＷ），额定电压为６ＫＶ，额定电流为４９７Ａ，功率因数０．９，额定　滤两可一次注塑成型，去掉了．锡焊工序，过滤精度明显提高，过滤网成本　转速为２９７５ｄｒａｉｎ，直接起动起动电流７１ｎ，起动转矩１．０５Ｍｎ．飞轮力　也由过去的２．７Ｏ元降为０．６０元。　矩６３．６９ｋｇｒａ２　３．４效果评价　根据电动机参数和设计要求，选用湖北迫日电气公司的ＧＺＹＱ－　３Ａ１概略评价　５０００／６一ＹＳ型液态软起动装置作为起动设备。液态电阻阻值：　Ｒｓ－—　、／３一ｘ、／（　）Ｌ１：２．１ｆｌ　￣７ｘ４９７　Ｖ　ｊｍ　极板下降时间为２３秒。　第一次电机单体试车，电网电压６３００Ｖ．电机起动电流１４００Ａ，起　动时间１３Ｓ，电网压降４００Ｖ，满足设计要求。　第二次，电机带动增压机联动试车，电网电压６３０ｏＶ，电机起动电　流１５ＯｏＡ，起动时间２５Ｓ，电网压降６６０Ｖ。起动时，在起动电流降落前，　液态软起动装置提前投全压，造成起动结束时，电流有明显上翘现象。　为加速电机起动过程，避免起动结束时峰值电流的产生，把液体　电阻阻值　由２．１ｎ调整为　１．９ｎ。动极板下降时间由２１Ｓ　调整为２８Ｓ，再次联动试车　时，电网电压６３００Ｖ，电机起　动电流１５５０Ａ．起动时间　２１Ｓ，电网压降６５０Ｖ。起动电　５　１０　Ｉ５　∞　２５　翮　Ｔ‘・＇　流波形如图４：　硇４’－压机起动电黼形　通过现场调试及运行表　蕊菇箸害麟蓬蓦　明，利用液态软起动装置可　以解决高压交流电动机起动　电流大，对电网冲击大等问题．主要优点　【１）可根据现场的工况和工艺要求，针对单机就地进行阻值调整，　便于在保证最小起动转矩情况下降低起动电流，平稳起动，对电网无　冲击，无谐波污染，较好地满足了用户期盼的电网电压不受此类电机　起动干扰的要求。　【２）使用安全，操作方便，热容量大。维护简易，在１５０００ｍ３／ｈ制氧　３．４．１．１技术可行性评价整体结构外形美观，稳固可靠；装拆方便；　改整体结构在设计上、工艺上不存在技术障碍。　３．４．１．２经济可行性评价对改进后的成卒进行粗略评价：改进后成　本大大降低。　预计本方案所需投资新增工装和材料供应不成问题，立足外配加　工，效果较好。　３．４．２详细评价方案确定以后，使可在技术和经济上对方案进行　详细评价，评价结果可作为制定目标成本的依据。　上述方案试投人生产后效果显著，主要表现在：　３．４．２．１降低了成本。通过对上述五种零件的改进，使得单台成本降　低１２４．９１元，五种零件成本降低６２．３２％。单台成本比改进前降低　５．３６％。　３．４．２．２提高了劳动生产率。改进方案确定后，经总工程师审批，纳入　了工艺，重新修改了工时定额。每台可节约工时１３９５分钟，这样，每月可　多产一台。　３．４．２．３提高了产品质量。我们应用价值工程原理，资功能要求，系统　地分析了该机的总体结构及主要零部件，在各系统的配合上进行了进一　步优化。如对泵联接部件、调压开关阀的改进，Ｉ甄优化了产品结构．又提　高了产品质蛰。　３＿４．２４增强了价值观念。通过开展价值工程活动，使工程技术人员　在技术工作中注重技术经济分析，讲究综合经济效益，做到ｊ，技术工作　与经济工作的有机结合。　４ｒ结柬谮　机工程空压机试车过程中，由于电机振动超标，需要现场作动平衡，，　电机在：－／ｂ时内连续起动四次，该液态软起动装置液体电阻每次起动　温升４￣６℃，四次起动后，液体电阻温度只有４４℃．远远低于６０℃报警　值。　６、结束语　紫光气体公司选用的这两套液态软起动装置，不仅起动电流小，　起动平稳，而且运行至今未发生任何故障，在多达十几次的起车中．都　是一次成功。据悉，湖北追日电气公司已经开发生产出“增强型”和“智　价值工程是一种通过相关领域的协作。对所研究对象的功能与费用　进行系统分析，以提高所研究对象价值的科学方法和管理技术。价值工　程不仅在产品的设计、制造和生产中帮助人们出色地工作，而且在组织、　经营和管理中发挥越来越大的作用。利用价值工程的原理和方法解决农　业机械选型与配套问题。可以便机械的选型与配套既能够综合地满足多　个目标功能的需要，又能够达到在全寿命周期内的费用最省，从而实现　农业生产双效益的最佳结合。　机械的选择受多种因素的影响，而且许多因素是难以用价值形态和　精确数据来计量的，即评价过程涉及模糊的因素。在功能分析中引人多　层次的模糊综合评判方法。可以同时参考和比较多种复杂因素的影响，　包括主要因素与次要因素，可量化因素与非量化因素　动态因素与静态　因素等，从而避免了单因素或有限因素决策的片面性、局限性和由于主　观认识的差异所引起的决策失误，使机械的选择能够建立在更加科学、　能型”液态软起动装置，“增强型”装置增加了电流闭环自动控制功能，　不仅能够在电动机起动过程中自动检测电动机电流，同时能根据电流　大小自动调节控制装置，使电机起动最佳化。“智能型”装置采用计算　机控制系统、组态软件，对软起动装置进行智能化监控，可实时输出电　流、电压曲线，对电机运行实行有效监控。液态软起动装置不愧为国内　大型电机起动装置的一枝奇葩，值得推广。　合理的基础上。口　参考文献　【ｌ】谭浩邦，扬明：《新编价值工程》广州：暨南大学出版社，１９９６　【２】樊志才：《公路运输技术经济学》．北京：人民交通出版社，１９９８　【３】马强，刘莹爽：《铁路客运服务质量模糊综合评价方法》，《技术经济》　２ｏｏ１第７期　【４】刘宝新，边浩毅：《价值工程在军用汽车选型中的应用研究》，《系统工　程理论与实践￣２００２年第５期　作者简介：刘炳良，男，３９岁．１９８９年毕业于湖南农业天学农机系农　业机械化专业，现就职于湖南省娄底市娄星医农机局农机服务中心站。