閱讀 4960 次 電機(jī)軟起動(dòng)器在某項(xiàng)目消防泵房供電系統(tǒng)中的應(yīng)用
摘要:本文對(duì)軟起動(dòng)器的工作原理及特點(diǎn)作了簡(jiǎn)介 并結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)踐對(duì)其在某高層住宅小區(qū)消防泵房的應(yīng)用作了進(jìn)一步闡述...
電機(jī)軟起動(dòng)器在某項(xiàng)目消防泵房供電系統(tǒng)中的應(yīng)用
一、前言
異步鼠籠型電動(dòng)機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、價(jià)格低廉、維修方便等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用在各種工藝設(shè)備的拖動(dòng)上,小區(qū)消防水泵的拖動(dòng)也采用該種電動(dòng)機(jī)。但是,該電動(dòng)機(jī)在實(shí)際使用中還存在一些問(wèn)題;主要是起動(dòng)電流太大,通常為額定電流的6-7倍,全電壓起動(dòng)時(shí)的沖擊轉(zhuǎn)矩對(duì)水泵造成沖擊,起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)形成干擾,而傳統(tǒng)的各種限流起動(dòng)方法的可控性也難令人滿意。
隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,集軟起動(dòng)、節(jié)能、保護(hù)于一體的PST系列軟起動(dòng)器應(yīng)運(yùn)而生,并得到廣泛應(yīng)用。本文就該裝置在消防泵房供電系統(tǒng)的應(yīng)用作一介紹。
二、軟起動(dòng)器工作原理及性能特點(diǎn)
1、工作原理
軟起動(dòng)器的原理框圖參見(jiàn)圖一,軟起動(dòng)器以晶閘管作為主回路,由單片計(jì)算機(jī)控制,電壓、電流、移相構(gòu)成一個(gè)調(diào)壓閉環(huán)起動(dòng)設(shè)備,其主回路采用的是常見(jiàn)的三相交流調(diào)壓電路,由六個(gè)可控硅元件兩兩相反并聯(lián)構(gòu)成,以軟起動(dòng)交流調(diào)壓方式限制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流,使電機(jī)拖動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)平穩(wěn)地過(guò)渡到額定轉(zhuǎn)速。
2、性能特點(diǎn)
(1)、具有多種電動(dòng)機(jī)保護(hù)功能。配合硬件電路,軟件設(shè)計(jì),完成在起動(dòng)、停車過(guò)程中的過(guò)載、短路、斷相等保護(hù),可靠性高,故障率低,且能自診斷,顯示故障類型,維護(hù)簡(jiǎn)單。
(2)、能平滑無(wú)級(jí)軟起動(dòng),保護(hù)水泵。避免了過(guò)大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,減少了對(duì)機(jī)械設(shè)備的過(guò)度沖擊,降低了噪音和振動(dòng),延長(zhǎng)了電動(dòng)機(jī)和水泵的使用命。
(3)、降低了起動(dòng)電流,減少了起動(dòng)電流對(duì)小區(qū)供電網(wǎng)絡(luò)的沖擊。
(4)、軟起動(dòng)器由于采用固態(tài)電子器件,基本上實(shí)現(xiàn)了免維護(hù),提高了消防水泵運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性。是傳統(tǒng)起動(dòng)裝置,諸如星—三角起動(dòng)、自禍減壓起動(dòng)等最理想的更新?lián)Q代產(chǎn)品。
3、軟起動(dòng)特點(diǎn)以及與變頻器的比較
(1)、軟起動(dòng)器特點(diǎn)
軟起動(dòng)是一種全新的起動(dòng)方式,與直接起動(dòng)和傳統(tǒng)的限流起動(dòng)有著本質(zhì)的區(qū)別。它是以TVR(時(shí)間、電壓、斜率)斜坡控制方式起動(dòng),電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由零逐漸平滑提高到負(fù)載轉(zhuǎn)矩相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速,電流則由設(shè)定值逐漸達(dá)到額定電流。
軟起動(dòng)不僅降低了起動(dòng)電流,避免了因起動(dòng)電流過(guò)大使電網(wǎng)電壓下降導(dǎo)致對(duì)其它弱電設(shè)備的干擾,滿足了電網(wǎng)波動(dòng)要求。同時(shí)解決了水泵起停時(shí)管道內(nèi)水壓波動(dòng)問(wèn)題,消除了水泵停泵時(shí)的水錘現(xiàn)象,防止管道的內(nèi)裂或爆炸,結(jié)點(diǎn)凸出或陷人,過(guò)早損壞。保證水泵機(jī)組可靠迅速的起動(dòng)。
軟起動(dòng)器采用的是降壓不降頻的工作方式,由于異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比,軟起動(dòng)器的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是起動(dòng)時(shí)間、初始電壓和限定電流倍數(shù)的矢量積分,因此軟起動(dòng)器可對(duì)不同負(fù)載情況校調(diào)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,適合不同負(fù)載的起動(dòng)。
(2)、與變頻器比較
變頻器與軟起動(dòng)器都是異步鼠籠電機(jī)作為控制對(duì)象,變頻器主要用于異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速,而軟起動(dòng)器則側(cè)重于異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)和停機(jī)。單純從限制起動(dòng)電流和減小對(duì)水泵的沖擊而言,變頻器完全可以取代軟起動(dòng)器。但由于變頻器輸出電壓與電網(wǎng)電壓不同步,在用變頻器起動(dòng)完成后,旁路切換直接并入電網(wǎng)時(shí),將產(chǎn)生較大的電流沖擊。而軟起動(dòng)器采用的是串聯(lián)相控調(diào)壓方,電機(jī)電壓始終與電網(wǎng)電壓保持同步,旁路切換不會(huì)出現(xiàn)電流沖擊現(xiàn)象。從價(jià)格上看,同容量的變頻器價(jià)格遠(yuǎn)高于軟起動(dòng)器,因此,對(duì)于消防水泵,由于其正常運(yùn)行時(shí)無(wú)需調(diào)速,以采用軟起動(dòng)器控制裝置為宜。
三、在消防泵房供電中的應(yīng)用
1、供電系統(tǒng)
根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ/T16一2008)的有關(guān)規(guī)定:消防負(fù)荷為一級(jí)負(fù)荷,供電方案應(yīng)由兩個(gè)電源供電,在消防泵房(未端)自動(dòng)切換(ATS)。參見(jiàn)圖二,當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí),另一個(gè)電源應(yīng)不致同時(shí)受到損壞。
設(shè)計(jì)中,兩個(gè)電源應(yīng)分別取自于小區(qū)變電站不同的供電母線段,有條件時(shí),一個(gè)電源應(yīng)取自于應(yīng)急母線段。由變電站至消防泵房的兩路電源采用放射式供電方式,在變電站配電設(shè)備上應(yīng)設(shè)明顯標(biāo)志。供電線路宜采用耐火型電力電纜,供電電源開(kāi)關(guān)不裝設(shè)漏電保護(hù)。
2、控制原理
(1)、控制要求
消防水泵多采用兩臺(tái)水泵,二臺(tái)互為備用,正常運(yùn)行時(shí)一臺(tái)運(yùn)行一臺(tái)備用,運(yùn)行水泵故障停機(jī)后,備用水泵立即自動(dòng)投人運(yùn)行。正常起動(dòng)和停車為軟起停,故障停車采用急停車。消防水泵即可在消防控制中心控制,亦可在消防泵房控制。
(2)、控制原理
參見(jiàn)控制原理圖三,起動(dòng)前,首先通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA確定系統(tǒng)工作狀態(tài),位置Z1為1號(hào)泵工作,2號(hào)泵備用,位置Z2為2號(hào)泵工作,1號(hào)泵備用,中間位置為手動(dòng)位置。
以工作方式位置Z1說(shuō)明其控制過(guò)程。當(dāng)由消防控制中心引來(lái)起動(dòng)接點(diǎn)閉合,中間繼電器1KA帶電,其常開(kāi)接點(diǎn)1 KAZ閉合,接通2KA中間繼電器,其接點(diǎn)2KA4接通1RQ軟起動(dòng)器,進(jìn)人起動(dòng)狀態(tài),起動(dòng)完成后,1RQ中K5閉合,通過(guò)中間繼電器6KA接通3KM旁路接觸器,起動(dòng)結(jié)束。運(yùn)行中,1號(hào)水泵過(guò)載(1KH1動(dòng)作)或軟起動(dòng)器檢測(cè)到故障(缺相或軟起動(dòng)器故障等)則1KM動(dòng)作,1號(hào)水泵瞬時(shí)停車,此時(shí)接通時(shí)間繼電器1KT,延時(shí)后接通3KA,通過(guò)3KA接通2RQ,自動(dòng)起動(dòng)2號(hào)水泵。當(dāng)消防控制中心發(fā)出停車信號(hào),屆時(shí)2KA4接點(diǎn)斷開(kāi)(此時(shí)1KM仍合上)1RQ進(jìn)人軟停車狀態(tài),斷開(kāi)旁路直至水泵軟停電機(jī)轉(zhuǎn)速為零。控制方式Z2反之亦然。當(dāng)置于控制方式中間位置,則通過(guò)軟起動(dòng)控制柜上的控制按鈕單獨(dú)控制兩臺(tái)水泵(一般用于檢修或機(jī)旁控制)。根據(jù)需要,也可將水泵及軟起動(dòng)器工作狀態(tài)通過(guò)相應(yīng)中間繼電器接點(diǎn)引至消防中心指示或報(bào)警。

四、結(jié)語(yǔ)
綜上所述,軟起動(dòng)器這種近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新型控制裝置,使電動(dòng)機(jī)在任何工況下均能平滑起動(dòng),保護(hù)拖動(dòng)系統(tǒng),減少起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊,保證水泵可靠的起動(dòng),滿足消防的要求。平滑減速停車,可以消除對(duì)水泵的沖擊。完整的系統(tǒng)保護(hù)功能,延長(zhǎng)系統(tǒng)的使用壽命,降低系統(tǒng)造價(jià),提高系統(tǒng)的可靠性。軟起動(dòng)器在消防泵房啟動(dòng)的應(yīng)用前景是十分廣闊的。
參考文獻(xiàn):
1,ABB公司PST軟起動(dòng)器技術(shù)資料
(本文來(lái)源:陜西省土木建筑學(xué)會(huì) 文徑網(wǎng)絡(luò):文徑 尹維維 編輯 劉真 審核)

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