泵站对电动机软启动装置的应用分析

李鹏

摘要：在这个经济飞速发展的时代，科学技术也不断提升，高科技设备层出不穷。在高压电、供水系统、电机控制等领域中，电动机软启动装置有着相当广泛的运用，尤其在泵站中使用电动机软启动装置的优势也是十分显著。本文从电动机软启动装置功能、工作原理、特点入手，简要分析了泵站对电动机软启动装置的应用，希望能够帮助解决应用电动机软启动装置过程中可能出现的问题。

关键词：泵站；电动机；软启动装置

1引言

经济社会的进步往往需要消耗大量的能源资源，其中工业的发展尤其是水电工程在对能源资源的使用上存在着明显的严重浪费现象。在运行泵站的过程中，电动机是主要的耗电设备，需要消耗相对较多的能源资源，除此之外还有着一定程度的安全隐患及工作效率低下等问题。要保证泵站的运行能够安全高效地进行，需采用软启动方式进行电动机启动。软启动方式能够有效弥补传统电动机启动装置在安全保护以及启动方式等方面的缺陷，极大程度提高电动机的工作性能，同时能够减少部分机械损伤，使得电动机功能更加完善，使用起来也十分方便。

2简述电动机软启动装置

2.1电动机软启动装置功能

电动机软启动装置具备较为先进的国际水平，其将最前沿的现代控制理论与先进的软件技术与专用的电动机保护技术进行融合，使其不论在可靠性、负载适应能力、功能、性能等各方面与传统的启动装置相比都有了很大程度的提升。电动机软启动装置的主要组成部分有控制系统、键盘显示器、旁路接触器、电压检测、电流检测、驱动电路。该装置具备通过与网络的通讯实现智能控制的功能，能够通过降低电动机启动过程中的启动电流和改变电动机启动特性确保电动机安全可靠地启动。因此，电动机软启动装置在泵站中应用十分广泛。

2.2电动机软启动装置工作原理

软启动是一种新型的电机控制装置，它具有软启动、软停车、多种保护等功能。通常情况下，一般使用大功率的双向晶闸管作为主要部分构成三相交流调压电路，控制装置中的微处理器和信号采集与保护等过程。要调节电路中的电压时，需要控制晶闸管的触发角，电动机的无触点进行降压，以此实现电动机的软启动。在启动过程完成以后，一般启动器对旁路启动器进行吸合，使电路中全部的晶闸管短路，而电机在整个过程中可以直接进入电网实现运行，实现了能源的节约。因此，软启动技术实际上是电机启动运用了晶闸管调压调速。图1为软启动电路原理图。

图1软启动电路原理图

2.3电动机软启动装置的特点

（1）电网方面：通过有效控制启动电流，避免产生过大电压，以此减弱对电网的冲击。

（2）机械方面：能够最大程度上减少电动机对传送带、轴承、齿轮箱等传动装置上的应力。从而降低了维护成本，停工时间有效缩短，并减少了对水的冲击效应。

（3）其他方面：减少减弱尖峰电流、接线过程简便。

3泵站对电机软启动装置的应用

3.1安装与调试软启动装置

为保证电动机能够安全可靠地进行，在安装和调试软启动装置的过程中应该严格保证步骤的完整性和准确性。软启动器应当具备保护电动机的功能，因此在安装与调试环节的第一步应当确保软启动器具有相间平衡、堵转测试、欠压货过压保护、欠载保护等保护功能。在设计软启动装置时，应该参考泵站的实际运行情况来编程和选择软启动器的保护功能。并且在泵站的实际应用中还需要进行支路保护，以此弥补软启动器不具备短路保护的缺陷。泵站的工作人员需要参考厂家提供的样本作为依据，选择符合软启动额定电流的快速熔断器，通过快速熔断器对装置中的晶闸管进行保护。

另一方面，当软启动器台数较多或软启动器功率较大时，工作中易产生高次谐波，这种高次谐波非常不利于电网的正常工作。在制动停机电动机的过程中，晶闸管是不导通的，因此无法在电机和电源之间产生电器隔离。这种情况下，检修电动机时是十分危险的，需要在电动机一次控制回路中的软启动前增设断路器。所以，应当在MCC控制柜中安装旁路接触器。

在之前的步骤完成后，还需要保证装置的上下位置能够流动空气，以此耗散电流通过软启动器过程中的热量。在一些会产生较大电流的装置中，还可以以电动机控制系统的二次回路来决定风机的电源，通过使用风机来达到降温的目的。

3.2软启动装置实现保护电动机功能

电动机在泵站工作运行过程中处于长期工作状态，因此，电动机是否正常工作影响到泵站的正常运行。故为提升泵站的工作效率，需要通过电动机软启动装置对电动机进行保护。主要表现在如下几个方面：

（1）实现电源的过压保护。一旦电网电压超过规定电压的上限值时，软启动装置将立即跳闸并报警，从而保护了电源。

（2）实现缺相、欠压保护。由于长期处于工作状态，电动机绕组常常因电源欠压或缺相产生的大电流而被烧毁。软启动装置中内置的跳闸、封锁脉冲功能能够有效防止电源出现欠压、缺相，从而保护了电动机。

（3）实现过流、短路保护。当电动机工作时，可能出现相绕组间短路、电缆损坏、电动机绕组间短路等，这些情况会导致产生较大的短路电路，易引起电机的损坏。软起动装置会在出现大电流脉冲时进行封锁脉冲并跳闸报警。

（4）实现启动间隔时间保护。可以在电动机中设置当软启动装置的启动时间间隔小于规定值才能启动，从而达到保护电动机的目的。

除了上述所说的主要保护外，电动机软启动装置还能对启动超时、瞬间过压、连锁控制、进闸管组件等进行保护，以此确保泵站工作能够顺利进行。

4实际工程中的应用软启动装置

从上世纪90年代起，软启动器开始在国外兴起，现今在各行各业对软启动器的使用已十分普遍。我国在1995年后逐渐引入，现引入国内较为出名的一些产品的主要技术指标：低压范围：AC220–690V，功率范围：5.5–1200kW；高压范围：AC1–14kV，功率范围：200–15000kW。

各个公司所生产的产品性能基本相近，能够满足控制水泵起停的基本功能要求，另有一些局部功能存在差异，因此价格也存在一些差异，基本上差距在10%~15%左右。

位于深圳铁岗的蛇口供水泵站现有3台功率为75kW的离心泵，该设备原使用自耦变压器降压作为启动方式。启动过程中产生了较大的启动电流，极大地冲击了电网，导致电网电压下降程度较为明显，导致了位于同一母线上的其他用电设备的正常运行受到了影响。除此以外，当电动机停机时，阀门受到了较为严重的水冲击。更换西门子公司140A36—DB15型号的软启动器后，上述问题得到有效解决。相比之前的自耦变压器降压启动方式，软启动器的启动时间调整后在5~10s内，启动电流基本稳定在额定电流的2~3倍之间，电动机的停机时间也稳定在10s以内，电网电压下降比控制在5%以内，基本不出现水锤现象。总体来说，用户体验良好。

软启动装置的控制系统采用一对三的控制方式，既一台软启动器启动3台电动机，如图2所示。

图2水泵控制主电路图

由图可知，该电路的主要组成部分为软启动器、自动空气开关、接触器和热继电器。使用如图所示方案作为控制电路的成本较低，但其可靠性和实用性不低。从电路实现简便程度来说，该电路能够相对简便地实现一台软启动器起停多台电动机。

5结语

软启动器作为一种新兴的电动机启动方式，能够安全高效地替代多种传统启动方式如自耦减压启动、电抗器启动等。因其较为低廉的使用成本及安全可靠的性能，比交流变频调速启动方式更加具有竞争力，在日后的应用中也会更有发展。

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