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軟啟動(dòng)器在污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用

文檔作者：張桂琴文檔來(lái)源：錦西工業(yè)學(xué)校		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年05月06日
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數(shù)控技術(shù)數(shù)字技術(shù)
與應(yīng)用
14
1 軟啟動(dòng)器概述
軟起動(dòng)器是現(xiàn)代電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代控制理論相
結(jié)合的新型電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、保護(hù)設(shè)備,目前,已經(jīng)從利用晶閘管變流調(diào)
壓技術(shù)進(jìn)行制作應(yīng)用,發(fā)展成以CPU控制技術(shù)為核心,控制可控硅
模塊的現(xiàn)代智能化軟起動(dòng)器,使得電機(jī)控制技術(shù)適應(yīng)了飛速發(fā)展的
電力自動(dòng)化的更高要求。
軟起動(dòng)器是傳統(tǒng)的星—三角起動(dòng)、自藕降壓起動(dòng)最理想的更新
換代產(chǎn)品。其主要作用有以下幾個(gè)方面:
(1)有效降低了電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流,減少配電容量,避免增容投
資。(2)減小了電動(dòng)機(jī)及負(fù)載設(shè)備的起動(dòng)應(yīng)力,延長(zhǎng)了電動(dòng)機(jī)及相關(guān)
設(shè)備的使用壽命。(3)軟停車功能有效地解決了慣性系統(tǒng)的停車喘振
問(wèn)題,是傳統(tǒng)起動(dòng)設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。(4)完善可靠的保護(hù)功能,有效地
保護(hù)了電動(dòng)機(jī)及相關(guān)設(shè)備的使用安全。
目前世界上有許多電氣公司在生產(chǎn)智能化軟起動(dòng)器,著名的
有:法國(guó)施耐德電氣公司生產(chǎn)的Altistart(ATS)軟起動(dòng)器,通用電氣
(GE)公司生產(chǎn)的QC、ASTAT系列軟起動(dòng)器,美國(guó)艾倫-布拉得利公
司生產(chǎn)的SMC系列軟起動(dòng)器,意大利西威(SIEI)公司生產(chǎn)的eST、
dST系列軟起動(dòng)器。國(guó)產(chǎn)軟啟動(dòng)器有多種品牌和類型,如正泰、西馳、
西普等。
2 軟啟動(dòng)器的結(jié)構(gòu)和工作原理
NJR2軟起動(dòng)器是由可控硅模塊和微處理器模塊兩部分構(gòu)成。
圖1為電子軟起動(dòng)器控制框圖。在三相電源與電機(jī)間串入三相反并
聯(lián)可控硅,利用可控硅移相控制原理,通過(guò)微處理器發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)
控制其觸發(fā)角的變化來(lái)改變可控硅的導(dǎo)通角,由此來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的
輸入電壓大小。電流檢測(cè)環(huán)節(jié)隨時(shí)跟蹤檢測(cè)電機(jī)電流的變化狀況。
通過(guò)增加過(guò)載電流的設(shè)定和反時(shí)限控制模式,實(shí)現(xiàn)了過(guò)載保護(hù)功
能,使電機(jī)過(guò)載時(shí),關(guān)斷晶閘管并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。相位檢測(cè)環(huán)節(jié)隨時(shí)
檢測(cè)三相線電流的變化,一旦發(fā)生斷流,即可作出缺相保護(hù)反應(yīng)。
軟啟動(dòng)器啟動(dòng)時(shí),電機(jī)端電壓隨可控硅的導(dǎo)通角從零逐漸上
升,電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸增大,直至達(dá)到滿足啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求而結(jié)束啟動(dòng)
過(guò)程,此時(shí)旁路接觸器接通(避免電機(jī)在運(yùn)行中對(duì)電網(wǎng)形成諧波污
染,延長(zhǎng)可控硅壽命),電機(jī)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。停車時(shí),先切斷旁路接觸
器,然后可控硅導(dǎo)通角由大逐漸減小,使三相供電電壓逐漸減小,電
機(jī)轉(zhuǎn)速由大逐漸減小到零,停車過(guò)程完成。電機(jī)的端電壓可按照預(yù)
設(shè)函數(shù)關(guān)系逐漸上升,實(shí)現(xiàn)不同的起動(dòng)方式。在整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中,軟
起動(dòng)器的輸出是一個(gè)平滑的升壓過(guò)程(且可具有限流功能),直到晶
閘管全導(dǎo)通,電機(jī)在額定電壓下工作。從工作原理上看,軟驅(qū)動(dòng)器實(shí)
際上是一個(gè)調(diào)壓器,輸出只改變電壓,并沒有改變頻率,屬于降壓?jiǎn)?
動(dòng)范疇,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩有所降低,適用于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高的場(chǎng)合。
3 軟起動(dòng)器的工作模式
軟啟動(dòng)器在污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用
張桂琴
(錦西工業(yè)學(xué)校 遼寧葫蘆島 125001)
摘要:軟啟動(dòng)器是傳統(tǒng)的星—三角起動(dòng)、自藕降壓起動(dòng)最理想的更新?lián)Q代產(chǎn)品,是現(xiàn)代電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代控制理論相結(jié)合的新型
電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、保護(hù)設(shè)備。由于軟啟動(dòng)器表現(xiàn)出的明顯優(yōu)越性,使它廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的電機(jī)傳動(dòng)設(shè)備。本文結(jié)合污水處理系統(tǒng)介紹了軟啟動(dòng)器與
PLC配合控制的應(yīng)用,給出了部分原理圖,實(shí)踐證明系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。
關(guān)鍵詞:軟啟動(dòng)器 PLC 污水處理系統(tǒng) 應(yīng)用
中圖分類號(hào):TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-9416(2015)05-0014-02
收稿日期:2015-04-12
作者簡(jiǎn)介:張桂琴(1964 —),女,漢族,遼寧葫蘆島人,大學(xué)本科學(xué)歷,高級(jí)講師,研究方向:電氣自動(dòng)化專業(yè)。
圖2 CPU 控制原理圖
數(shù)控技術(shù)數(shù)字技術(shù)
與應(yīng)用
15
軟起動(dòng)器通常有較好的人機(jī)交互界面,可以對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)
置,并顯示工作狀態(tài)?？梢栽O(shè)置多種起動(dòng)模式和停止模式,對(duì)起動(dòng)時(shí)
間、軟停時(shí)間進(jìn)行設(shè)置;有完善的保護(hù)功能,如失速、堵轉(zhuǎn)測(cè)試、相間
平衡、欠壓保護(hù)、欠載保護(hù)和過(guò)壓保護(hù)等,可靈活設(shè)置相關(guān)保護(hù)參
數(shù);在通信方面,有的機(jī)器提供了標(biāo)準(zhǔn)的串行通信口,控制功能強(qiáng)
大,便于構(gòu)成自動(dòng)化控制系統(tǒng);工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控,有工作電流、
故障信號(hào)報(bào)警等功能。軟啟動(dòng)器可以根據(jù)不同負(fù)載特性需要,通過(guò)
設(shè)定采用不同的工作模式。起動(dòng)模式有限流起動(dòng)模式、電壓起動(dòng)模
式、電流斜坡起動(dòng)模式、脈沖突跳起動(dòng)模式等,個(gè)體應(yīng)用時(shí),要根據(jù)
負(fù)載特性進(jìn)行正確調(diào)整,達(dá)到減小起動(dòng)電流、縮短起動(dòng)時(shí)間、順利起
動(dòng)電機(jī)的目的。.運(yùn)行模式有跨越運(yùn)行模式、接觸器旁路工作模式、
節(jié)能運(yùn)行模式、調(diào)壓調(diào)速方式等。停止功能有自由停車、軟停車、直
流制動(dòng)。
4 軟啟動(dòng)器在污水處理系統(tǒng)的應(yīng)用
在一個(gè)污水處理系統(tǒng)中,主要的工藝設(shè)備有160KW潛水排污泵
2臺(tái)(一用一備),功率因素0.8,90KW污水泵2臺(tái),功率因素0.8,啟閉
機(jī)1臺(tái),格柵機(jī)1臺(tái)。
4.1 設(shè)備控制
設(shè)備采用現(xiàn)場(chǎng)按鈕控制、控制屏集中及PLC自動(dòng)三地控制。具
體控制要求如下:
(1)根據(jù)水位現(xiàn)場(chǎng)控制排污泵啟停臺(tái)數(shù),具有過(guò)載、過(guò)壓、軸承過(guò)
熱、繞組過(guò)熱等保護(hù)。(2)啟閉機(jī)采用現(xiàn)場(chǎng)按鈕控制及總控室集中控
制。(3)格柵機(jī)自動(dòng)定時(shí)啟停,在總控室集中控制,采用PLC控制方
式。
4.2 主要硬件設(shè)計(jì)
(1)PLC:按照設(shè)計(jì)要求,啟閉機(jī)、4臺(tái)水泵、格柵機(jī)、雷達(dá)液位計(jì)
均需PLC在總控室控制。系統(tǒng)采用了水泵綜合保護(hù)裝置,用于潛水泵
性能檢測(cè),具有油室漏水、繞組過(guò)熱、軸承過(guò)熱、浸水、加熱除濕保護(hù)
功能,它采集4臺(tái)水泵的信號(hào)輸送到PLC,來(lái)檢測(cè)水泵的工作狀態(tài)。
采用S7200型PLC,CPU224,輸入模塊為6ES7321-1BL00-
O A A O ,輸出模塊為6 E S 7 3 2 2 - 1 B L 0 0 - O A A O , 模擬輸入為
6ES7321-7KF02-OABO。CPU模塊控制原理圖見圖2。
(2)軟啟動(dòng)器:按照水泵的工作特點(diǎn),選用一控一可控硅軟啟動(dòng)
方式。根據(jù)電機(jī)功率和過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)要求,選用西馳CMC-160-3L
和CMC-90-3-L軟啟動(dòng)器,分別與160KW和90KW污水泵配套使
用。軟啟動(dòng)器使用限流啟動(dòng)模式,對(duì)出廠參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整,啟動(dòng)時(shí)間
設(shè)定為30s,限流倍數(shù)調(diào)為3,目的是減小對(duì)電源變壓器容量的要求。
(3)西門子工控機(jī):配置為CPU E8400 4G 1TG 光驅(qū)等。
4.3 水泵控制設(shè)計(jì)
圖3是水泵控制主電路,軟啟動(dòng)器與水泵連接,控制水泵的軟啟
動(dòng)和軟停車。圖4是一臺(tái)軟啟動(dòng)器工作原理圖,包括水泵的手動(dòng)控制
線路、水泵綜合保護(hù)裝置線路和軟啟動(dòng)器線路三部分。水泵有手動(dòng)
和自動(dòng)兩種控制方式。手動(dòng)控制由按鈕直接操作,可實(shí)現(xiàn)異地控制。
把開關(guān)轉(zhuǎn)到自動(dòng)位置時(shí),雷達(dá)液位計(jì)把檢測(cè)信號(hào)送到PLC后,由PLC
系統(tǒng)接點(diǎn)接通中間繼電器KA線圈,KA觸點(diǎn)閉合,使軟啟動(dòng)器啟動(dòng)
工作,控制水泵的啟停。
4.4 應(yīng)用效果
該裝置已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行,能滿足生產(chǎn)要求。中央控制室對(duì)系統(tǒng)進(jìn)
行控制,上位機(jī)有良好的人機(jī)界面和通信能力,下位機(jī)通過(guò)PLC實(shí)現(xiàn)
水泵、格柵機(jī)、啟閉泵的控制,軟啟動(dòng)器的使用降低了啟動(dòng)電流,減
小了配電容量和對(duì)水泵及管道的沖擊,防止水錘效應(yīng),提高了系統(tǒng)
的可靠性和穩(wěn)定性。
5 結(jié)語(yǔ)
實(shí)踐證明,軟啟動(dòng)器在污水處理系統(tǒng)中能夠可靠穩(wěn)定運(yùn)行,能
夠滿足生產(chǎn)要求,具有應(yīng)用推廣價(jià)值。
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