軟起動器在大型灌區(qū)泵站技術(shù)改造中的應(yīng)用

朱向東

灌區(qū)泵站主要是為農(nóng)田灌溉和排澇設(shè)置的抽水設(shè)施，是保障灌區(qū)農(nóng)田免受或減少旱澇災(zāi)害，保證糧食產(chǎn)量的基礎(chǔ)設(shè)施。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，泵站技術(shù)改造也逐漸走上了科技化、智能化、信息化、自動化的道路。本文通過對軟起動器工作原理、功能特點、軟起動器在茨淮新河灌區(qū)泵站技術(shù)改造中應(yīng)用注意事項等方面的介紹，認為水泵使用軟起動器，可延長電機壽命，增強泵站科技化、自動化和信息化管理水平，值得在大型灌區(qū)泵站技術(shù)改造中推廣應(yīng)用。

一、茨淮新河灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造概況

安徽省茨淮新河灌區(qū)是全國大型灌區(qū)之一，位于安徽省淮北平原糧食主產(chǎn)區(qū)，是以茨淮新河（人工河道）作為水源工程的大型灌區(qū)。沿茨淮新河建有茨河鋪、插花、闞疃、上橋四座大型節(jié)制閘和上橋、闞疃兩座大型抽水站，以攔蓄區(qū)間徑流和提取淮河水，用于灌區(qū)灌溉。1974～1992年間灌區(qū)陸續(xù)建成一、二級提水站733座；支渠以上渠道267條，總長946.6km。茨淮新河灌區(qū)續(xù)建配套及節(jié)水改造工程，于2006年正式啟動。到2017年底，已實施完成項目79個，其中泵站改建56座。

二、軟起動器應(yīng)用于灌區(qū)泵站技術(shù)改造的緣由

茨淮新河灌區(qū)2017年前已改建的泵站，機組起動均采用傳統(tǒng)的直接起動模式。隨著灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造的不斷推進，灌區(qū)灌溉和排澇保證率的不斷增強，灌區(qū)水稻種植面積逐漸增加；再加上農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力不斷提高，人民生活需求顯著提升，以及灌區(qū)內(nèi)水稻種植方式由插種式改為撒播式，導致灌區(qū)首次用水周期的大幅縮短等；因此近年來灌區(qū)泵站改造時電機容量也在逐步加大，泵站變壓器容量也隨之增加。在泵站變壓器接系統(tǒng)電時，供電部門常以電機啟動電流過大影響電網(wǎng)穩(wěn)定等理由不予辦理，協(xié)調(diào)難度很大。其間也設(shè)想采用傳統(tǒng)的降壓起動方法來控制電機開啟，但考慮到其起動過程中仍會產(chǎn)生數(shù)倍于額定電流的尖峰電流，依然會產(chǎn)生強大的沖擊電流，有損電機壽命、影響電網(wǎng)穩(wěn)定等而放棄。

采用軟起動器，可以控制電動機電壓，使其在啟動過程中逐漸升高，很自然地控制啟動電流，達到電動機平穩(wěn)啟動，機械和電應(yīng)力降至最小。2018年在茨淮新河灌區(qū)泵站改造中，應(yīng)用WKM6000P型軟起動器，實現(xiàn)了電動機平滑無沖擊起動。

三、軟起動器的工作原理及功能特點

1.軟起動器的工作原理

軟起動器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào)壓器，將其接入電源和電動機定子之間（具體接線見圖1）。使用軟起動器啟動電動機時，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(xiàn)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(zhuǎn)速時，啟動過程結(jié)束。

2.軟起動器的功能特點

（1）過載和缺相保護功能：軟起動器引進了電流控制環(huán)，可隨時跟蹤檢測電機電流的變化狀況。通過增加過載電流的設(shè)定和反時限控制模式，實現(xiàn)了過載保護功能，當電機過載時，關(guān)斷晶閘管并發(fā)出報警信號；一旦發(fā)生斷流，即可作出缺相保護反應(yīng)。

（2）過熱保護功能：通過軟起動器內(nèi)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(guān)斷晶閘管，并發(fā)出報警信號。

（3）泵控制功能：軟起動器所附帶的軟停車功能有效地避免水泵停止時所產(chǎn)生的“水錘效應(yīng)”。

（4）定時低速運行功能：可根據(jù)用戶設(shè)定的時間自行定時起動、停止水泵，防止水泵長期不用引起的卡堵現(xiàn)象發(fā)生。

（5）參數(shù)測試功能：通過按鍵在顯示窗口選擇顯示電機的運行參數(shù)，如三相電壓值、三相電流值、功率因數(shù)、運行時間等。

（6）其他功能：通過電子電路的組合，在系統(tǒng)中實現(xiàn)其他聯(lián)鎖保護；與自動控制系統(tǒng)相連，實現(xiàn)水泵的自動控制等。

3.WKM6000P型軟起動器的起動模式和停機模式及應(yīng)用

圖1 軟起動器接線示意圖

WKM6000P型軟起動器包括限電流起動、電壓斜坡起動、突跳起動、電流斜坡起動、電壓限流雙閉環(huán)起動五種起動模式，以及軟停車、自由停車兩種停車模式。此次灌區(qū)泵站改造初步選定限電流起動和自由停車啟、停模式。

限電流起動方式：在電機起動時，輸出電壓迅速增加到電機電流達到設(shè)定（且不大于）的起動限流值，隨著輸出電壓的逐漸升高，電機逐步加速，當電機達到額定轉(zhuǎn)速時，旁路接觸器吸合，電機輸出電流迅速下降至額定電流或以下，起動過程完成。

四、軟起動器在灌區(qū)泵站技術(shù)改造中應(yīng)用注意事項

軟起動器在安裝過程中，一定要按照正確的步驟進行，避免其出現(xiàn)故障，降低使用壽命。一是應(yīng)根據(jù)廠家提供的產(chǎn)品樣本中顯示的額定電壓，選擇安裝相應(yīng)的快速熔斷器用以保護軟起動器。二是在軟起動器一次控制回路中安裝斷路器，保護工作人員的安全。三是軟起動器應(yīng)裝設(shè)旁路接觸器，有效減少軟起動器數(shù)量過多導致的諧波干擾。四是對軟起動器進行合理的調(diào)節(jié)，減少調(diào)試后出現(xiàn)故障的幾率，保證水泵能夠正常運行。五是安裝軟起動器時應(yīng)在其上下方留出一定空間，以使空氣能流過其功率保證模塊散熱等。

五、結(jié)語

軟起動器是一種新型的、性能優(yōu)良的電動機起動裝置，是當前水泵交流異步電機起動的首選產(chǎn)品。在灌區(qū)泵站技術(shù)改造中使用軟起動器，可延長電動機的使用壽命，減少電動機啟動時產(chǎn)生的巨大電流對配電網(wǎng)的沖擊，同時降低了泵站變壓器容量而降低電能損耗；軟起動器與自動控制系統(tǒng)的結(jié)合，可實現(xiàn)水泵的自動化控制，大大減少了泵站日常管理的人力資源消耗，增強了泵站的自動化、信息化和科技化管理水平，值得在大型灌區(qū)泵站技術(shù)改造中推廣應(yīng)用