软启动装置在二冷风机控制系统中的应用

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摘要：八钢2#板坯连铸机二冷风机控制系统原设计采用传统电动机单纯接触器直接启动控制系统，投入运行后多次出现设备故障，给生产带来很大的影响；同时大大增加了维护的难度，存在许多安全隐患。为确保该系统的安全运行而进行了技术改造，以软启动器代替原电动机单纯接触器直接启动。改造后的二冷风机控制系统提供过载、欠载、缺相和电压不平衡保护。现场显示运行状态，实现智能化监控。改造后系统运行情况良好，消除电动机启动时的冲击电流，减少了电动机的起动电流和检修维护工作量，保证了生产的正常运行。该项技术还可推广到其他连铸机二冷风机控制系统的应用中。

关键词：自动控制技术智能化软启动器

前言

八钢2#板坯连铸机二冷风机担负着将生产过程中扇形段产生的热蒸汽抽出排到厂房外的任务，通过空气流动对设备、铸坯进行二次冷却，同时对扇形段外电气设备，扇形段操作人员的安全起到很大的作用。二冷风机的主要技术参数如表1.（2#连铸机有两台二冷风机以其中一台为例）

1.二冷风机控制系统存在的问题

八钢2#板坯连铸机二冷风机电动机启动采用全电压直接起动方式，电机的起动电流达到了额定电流的4～8倍，其转速也在很短时间内由零上升到额定转速。同时电动机起动时的产生了较大的转矩冲击，一般可达额定转矩的两倍以上。起动时的电流过高一方面造成了严重的电网冲击，给电网造成过大的电压降落，降低了电网电能质量并影响了其他设备的正常运行。而过大的转矩冲击又将造成机械应力冲击，影响电动机本身及其拖动设备的使用寿命，甚至会影响厂用电系统的正常运行。具体表现在：

2.软启动控制系统的工作原理及技术特点

软启动器采用三相反并联晶闸管作为调压器,将其接入电源和电动机定子之间. 这种电路如三相全控桥式整流电路,使用软启动器启动电动机时,晶闸管的输出电压逐渐增加,电动机逐渐加速,直到晶闸管全导通,电动机工作在额定电压的机械特性上,实现平滑启动,降低启动电流,避免启动过流跳闸. 待电机达到额定转速时,启动过程结束,软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管,为电动机正常运转提供额定电压,以降低晶闸的热损耗,延长软启动器的使用寿命,提高其工作效率,又使电网避免了谐波污染. 软启动器同时还提供软停车功能,软停车与软启动过程相反,电压逐渐降低,转速逐渐下降到零,避免自由停车引起的转矩冲击.

软起动器相对于传统电动机单纯接触器直接起动方式，其突出的优点体现在:

1．》电力半导体开关是无电弧开关和电流连续的调节，所以软起动器是无级调节的，能够连续稳定调节电机的起动，而传统起动的调节是分档的，即属于有级调节范围。

2．》冲击转矩和冲击电流小。软起动器在起动电机时，是通过逐渐增大晶闸管的导通角，使电机起动电流限制在设定值以内，因而冲击电流小 ，也可控制转矩平滑上升，保护传动机械、设备和人员。

3．》软起动器可以引入电流闭环控制，使电机在起动过程中保持恒流，确保电机平稳起动。

4．》根据负载情况及电网继电保护特性选择，可自由地无级调整至最佳的起动电流，节省电能。

5．》由于采用微机控制，可在起动前对主回路进行故障诊断，且数字化的控制具有较稳定的静态特性，不易受温度、电源电压及时间变化等因素的影响，因此提高了系统的可靠性，有助于系统维护.同时，软起动器还能实现直接计算机通讯控制，为自动化控制打下良好的基础。

软启动器的以上特点可以较好的解决上述八钢2#连铸机二冷风机控制系统存在的问题。我们按照降低八钢2#连铸机二冷风机故障，减轻二冷风机的维护量，延长设备的使用寿命，降低二冷风机的运行成本，保证设备正常安全运行的要求，将二冷风机原单纯接触器控制改造为电动机智能软启动控制系统。采用上海雷诺尔公司的JJR160智能软起动器。

2.1软启动器JJR160

上海雷诺尔公司JJR160型软启动器代替原电动机接触器控制元件。软启动器采用相控斩波原理，电动机电压受到斩波器的控制，每相当中的斩波器为2只晶体闸流管，对电网电压进行连续的斩波，使启动器具有大转矩输出和频繁启停的能力。电流互感器时刻检测电动机电流以实现电动机启动过程中的恒流控制，并作为电动机各种运行和保护的控制依据。采用转矩控制启动，即通过调整启动时间ts（1-60s）来改变加速力矩斜率，以实现电动机有小到大线性无阶跃式平滑启动，延长机械设备的使用寿命，减小对传动元件的机械冲击。由此，减少了设备的检修时间，延长了设备的平均寿命，同是降低电动机启动时对电网的冲击，是较优的重载启动方式。此外，软启动器不仅能提供过载保护，而且能提供各种操作故障状态下的保护，诸如输入（或输出）缺相。电动机堵转和晶体闸流管短路等故障保护。

3.改造后的智能软启动控制系统的运行情况

2006年的年初，八钢2#连铸机二冷风机控制系统采用软启动控制系统，投入运行后，从运行情况看效果良好，较好的解决了原控制系统存在的问题。这里结合二冷风机启动选用软启动JJR160的实例，谈一下电动机软启动器的应用特点。二冷风机的动力采用的是三相异步电动机（132KW）,系统结构简图如改造后的主回路图所示，主要包括电动机软启动器、接触器、电动机。其工作原理是当二冷风机启动时，电动机软启动器发出启动命令，软启动器通过可控硅控制电动机的启动电压和电流，使二冷风机系统平滑启动。当电压达到额定值时，接触器吸合，可控硅短路，三相电源直接加在电动机上，软启动器启动完成。

技改后的二冷风机控制系统具有以下功能和特点：

A） 可以根据运行的要求，对二冷风机工作方式进行灵活的手动或自动循环切换；

B） 通过微处理技术来实现二冷风机电动机的保护，有过载保护、欠载保护、缺相及电压不平衡保护，当水二冷风机有故障时能可靠的停风机并退出运行；

C） 二冷风机控制系统的运行状态是可以在现场显示，同时也能通过软件实现智能控制系统与计算机监控系统的连接，加强了运行的监控功能；

D） 接线、编程简单，使用方便、可靠，减少了检修维护的工作量。

结束语：软启动控制系统是集电力电子技术、微处理技术和现代自动控制理论于一体的新型电动机智能控制系统，在八钢2#连铸机二冷风机控制系统的应用中取得了很好的效果，大大提高了二冷风机控制系统的自动化水平和运行可靠性，达到了减低设备故障，保证生产正常进行的目标创造了条件。该系统也在炼钢厂其他连铸机二冷风机和水处理泵房中推广应用。

参考文献

1} 电机学（M）重庆：重庆大学出版社，1995谢明琛 张广溢

2）电机及电力拖基础：重庆大学出版社，1996吴浩烈

3）半导体变流技术：机械工业出版社，1999莫正康

作者简介：马克震 1978年9月八钢设工部电气助理工程师

2001年9月-2011年5月二炼钢现场电气维护