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      索維電氣告訴你軟啟動器在鉆井上的應用

               軟啟動鉆井上的應用
      鉆井隊的電力系統是一套獨立系統,其容量比通常電網的容量要小,隨著井隊用電設備的越來越多,負載的投入和切除都會對電網帶來一定的影響,特別是突然加入或者切除較大負載時,井隊的電網頻率和電壓會有較大的波動,從而影響供電質量,嚴重時會引起主電路跳閘的事故出現。
        井隊目前使用的大功率用電設備,如加重泵、剪切泵、灌注泵等都是由三相異步電動機帶動的,在實際使用中,三相異步電動機啟動電流是額定電流的5-7倍,如果采取直接啟動就會影響現場供電質量;停機時,如果拖動系統突然失去轉矩,靠系統的摩擦轉矩來克服系統的慣性滑行停車,也會給系統帶來諸多問題,因此井隊現場很有必要采用一種軟啟動裝置避免上述不合理情況發生。
        1.軟啟動器概述
        軟啟動器是一種集軟啟動、軟停車、輕載節能和多功能保護于一體的電機控制裝備。實現在整個啟動過程中無沖擊而平滑的啟動電機,而且可根據電動機負載的特性來調節啟動過程中的各種參數,如限流值、啟動時間等。主要是由串接于電源與被控電機之間的三相反并聯閘管及其電子控制電路構成。運用不同的方法,控制三相反并聯閘管的導通角,使被控電機的輸入電壓按不同的要求而變化,就可實現不同的功能。
        軟啟動器(Soft Starter)是一種集電機軟起動、軟停車、輕載節能和多種保護功能于一體的新穎電機控制裝置,采用三相反并聯晶閘管作為調壓器,將其接入電源和電動機定子之間。這種電路如三相全控橋式整流電路,使用軟啟動器啟動電動機時,晶閘管的輸出電壓逐漸增加,電動機逐漸加速,直到晶閘管全導通,電動機工作在額定電壓的機械特性上,實現平滑啟動,降低啟動電流,避免啟動過流跳閘。待電機達到額定轉數時,啟動過程結束,軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務的晶閘管,為電動機正常運轉提供額定電壓,以降低晶閘管的熱損耗,延長軟啟動器的使用壽命,提高其工作效率,又使電網避免了諧波污染。軟啟動器同時還提供軟停車功能,軟停車與軟啟動過程相反,電壓逐漸降低,轉數逐漸下降到零,避免自由停車引起的轉矩沖擊。其實現的主要功能:通過增加過載電流的設定和反時限控制模式,實現過載保護功能;工作時隨時檢測三相線電流的變化,一旦發生斷流可做出缺相保護反應;通過軟起動器內部熱繼電器檢測晶閘管散熱器的溫度,一旦散熱器溫度超過允許值后自動關斷晶閘管,并發出報警信號;電動機工作時軟啟動器內的檢測器一直監視著電動機運行狀態,并將監測到的參數送給CPU進行處理,CPU將監測參數進行分析、存儲、顯示,具有測量回路參數的功能;通過電子電路的組合,在系統中實現其它種種聯鎖保護。
        2.軟啟動器啟動方式
        運用串接于電源與被控電機之間的軟起動器,控制其內部晶閘管的導通角,使電機輸入電壓從零以預設函數關系逐漸上升,直至起動結束,賦予電機全電壓,即為軟起動,在軟起動過程中,電機起動轉矩逐漸增加,轉速也逐漸增加。軟起動一般有下面幾種起動方式:
       ?。?)斜坡升壓軟起動:這種起動方式最簡單,不具備電流閉環控制,僅調整晶閘管導通角,使之與時間成一定函數關系增加。其缺點是,由于不限流,在電機起動過程中,有時要產生較大的沖擊電流使晶閘管損壞,對電網影響較大,實際很少應用。
       ?。?)斜坡恒流軟起動:這種起動方式是在電動機起動的初始階段起動電流逐漸增加,當電流達到預先所設定的值后保持恒定(t1至t2階段),直至起動完畢。起動過程中,電流上升變化的速率是可以根據電動機負載調整設定。電流上升速率大,則起動轉矩大,起動時間短。該起動方式是應用最多的起動方式,尤其適用于風機、泵類負載的起動。
       ?。?)階躍起動:開機,即以最短時間,使起動電流迅速達到設定值,即為階躍起動。通過調節起動電流設定值,可以達到快速起動效果。
       ?。?)脈沖沖擊起動:在起動開始階段,讓晶閘管在極短時間內,以較大電流導通一段時間后回落,再按原設定值線性上升,連入恒流起動。該起動方法,在一般負載中較少應用,適用于重載并需克服較大靜摩擦的起動場合?;\型電機傳統的減壓起動方式有Y-q起動、自耦減壓起動、電抗器起動等。這些起動方式都屬于有級減壓起動,存在明顯缺點,即起動過程中出現二次沖擊電流。
       ?。?)電壓雙斜坡起動:在起動過程中,電機的輸出力矩隨電壓增加,在起動時提供一個初始的起動電壓Us,Us根據負載可調,將Us調到大于負載靜摩擦力矩,使負載能立即開始轉動。這時輸出電壓從Us開始按一定的斜率上升(斜率可調),電機不斷加速。當輸出電壓達到達速電壓Ur時,電機也基本達到額定轉速。軟起動器在起動過程中自動檢測達速電壓,當電機達到額定轉速時,使輸出電壓達到額定電壓。
       ?。?)限流起動:就是電機的起動過程中限制其起動電流不超過某一設定值(Im)的軟起動方式。其輸出電壓從零開始迅速增長,直到輸出電流達到預先設定的電流限值Im,然后保持輸出電流。這種起動方式的優點是起動電流小,且可按需要調整,對電網影響小,其缺點是在起動時難以知道起動壓降,不能充分利用壓降空間。
        3.軟啟動器選型及接線方式
        除了技術、性能、價格比較外,還要考慮設備現場的電網容量、設備啟動負荷輕重、啟動頻繁程度等具體條件。對于啟動負載較輕的設備,可選擇功能簡單、價格較低、操作方便的軟啟動器,這類設備根據電動機額定功率,選用樣本規定的相同容量的軟啟動器就能滿足需要;對于啟動負荷比較重的設備,應該選用啟動功能比較多、有限流啟動功能、自身保護比較齊全的軟啟動器。
        啟動器接線方式可分為:單臺單機式;軟啟動器+斷路器+接觸器電路,這種接線方式是目前大多數國產軟啟動用戶采用的方案;“一拖三”軟啟動方案,這種方式可以控制三臺電動機分時先后啟動,在任意一臺電動機啟動完成后,軟啟動器處于待命狀態,此時可允許啟動下一臺電動機。
        4.采用軟啟動器的優點
       ?。?)采用數字監控和數字設定,提高了控制系統的可靠性,也便于維護,同時具有外控功能,可根據使用情況進行連接,方便控制。
       ?。?)電動機軟啟動器對電動機提供平滑漸進的啟動過程,減少啟動電流對電網或發電設備的沖擊,將啟動電流控制在安全范圍內,改善了原控制系統因啟動電流較大沖擊廠用電源而影響其它設備正常運行的狀況。
       ?。?)啟動過程采用雙向可控硅,啟動過程完成后,接觸器短接可控硅的控制方式,避免了用接觸器直接控制電動機使觸點易拉弧、粘連、燒壞等故障的發生。
       ?。?)軟啟動、軟停車方式,降低了設備振動和噪聲,減少了機械應力,延長了發電設備及機械傳動系統地使用壽命。
       ?。?)具有過流、過載、電源缺相等多種保護功能,同時可以檢測到負載所涉及系統各種不良運行情況,有利于保護設備的安全運行等。
        5.結束語
        軟啟動器在井隊現場的應用,具有結構簡單、可靠性高的優點,其應用能明顯避免因控制系統故障所引起的事故,改善電動機的運行條件,維持電力系統的穩定,有著較強的實用性、經濟性,同時也提高了安全性。


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