摘要：冷却塔风机是火电企业厂用循环水系统的重要设备，启停频繁且运行率高，为解决冷却塔风机启动时电流过大、振动偏大等实际问题，对冷却塔的启动方式进行了改造，由原始的∆/Y启动方式改为软启动器启动。保证电力设备的稳定、可靠运行。
关键词：风机；软启动；改造
1引言
广州大学城华电新能源有限公司一期建设2×78MW燃气-蒸汽联合循环机组，2008年3月开工建设，于2009年10月实现“双投”，和国产武汉汽轮机厂生产的一台15MW中温、中压、单缸、冲动、抽汽凝汽式汽轮发电机组和一台21MW中温、中压、单缸、冲动、补汽凝汽式汽轮发电机组。大学城能源站的3台冷却塔风机是厂用循环水系统的重要设备，启停频繁且运行率高。风机在这种运行特性下长期运行，既不安全，也不经济。因此公司生产部门与技术部门决定对风机进行启动方式改造。
2主要改造内容
跟据能源站冷却塔风机的运行的现实问题，对冷却塔的启动方式进行了改造，由原始的∆/Y启动方式改为软启动器启动。软启动器选用施耐德公司的ATS48型软启动器，其具有机械和电机保护功能的软起动和减速功能，同时还具备与控制系统通讯的功能。
3主要启动方式
3.1直接启动
直接启动，也就是通常所说的全压启动，是电机启动中最简单的启动方式。启动时，通过一些直接启动设备，把全部电源电压（即全压）直接加到电动机定子上，这时启动的电流明显较大，一般可以达到额定电流的4～7倍，有些国产电机甚至可能达到8～12倍的启动电流。
3.2降压启动
我们知道电机启动时必须采取措施来降低其启动电流，而常用的方法就是降低启动电压。传统的降压启动方法有：电阻减压或电抗减压启动、自耦减压启动、星形-三角形（Y-Δ）启动等方法。
3.3软启动
前文介绍的几种降压启动方式都是属于有级（一级降压启动）启动方式，其启动时的平滑性不高，且启动过程中会产生两次电流冲击，启动时间也较长。
用自动控制线路组成的软启动器可以实现笼型异步电机的无极平滑启动，这种启动方式就是软启动。软启动器可以分为磁控式与电子式两种。磁控式软启动器是用一些磁性自动化元件（如饱和电抗器、磁放大器等）组成。由于磁控式软启动器的体积相对较大、较笨重且故障率高，现已被先进的电子式软启动器代替。
带电流闭环的电子控制软启动器可以限制启动时的电流并保持恒定，直到转速升高后电流自动衰减，启动时间也相对缩短。主电路采用的时晶闸管交流调压器，可连续改变输出电压，保证恒流启动；稳定运行时用接触器使晶闸管旁路，避免晶闸管长期工作，增强可靠性。
4启动改造
广州大学城能源站循环水系统配备由江苏海鸥冷却塔有限公司装配的三台冷却塔，其参数如下：
改造前#1、#2、#3冷却塔风机均采用星形-三角形接线。但由于电动机启动过程中，接触器闭合与断开时会流过很大电流造成触头损坏且启动时的冲击电流很大。因此能源站对#1、#2冷却塔进行了软启动改造。软启动器采用施耐德公司ATS-48型，通过对晶闸管SCR的门极触发电路的控制，来控制电机启动。在整个启动过程中使启动电流更加平滑且加以限制，减少冲击。
4.1ATS-48工作原理
ATS-48软启动器通过控制输出到电动机的电压和转矩，达到对电动机启停的控制。
采用晶闸管SCR功率开关元件，对于晶闸管来说，是有当门极控制电路上加上一个控制信号，电流才会单向流过。由于软启动器外接交流电源，因此每相均采用两个晶闸管SCR，它们彼此之间相互反向并联，这样电流就可以双向流过。
在启动初始阶段，通过对晶闸管在后半周波的不同时间触发控制来实现对电流和加速时间的控制。晶闸管门极触发脉冲在整个周期中触发越晚，通过的波形就越少，那么其输出的电压也越低。同样，若脉冲在整个周期中越早触发，那么通过的波形也就越多，其相应输出电压也高。因此通过这种方式可使电动机的加速特性和冲击电流得到有效控制。
尤其是ATS-48采用了转矩控制，，通过对电动机的实际电流检测，计算出功率大小和功率损耗，从而得出力矩值，与实际力矩值比较来控制晶闸管的触发。
4.2采用ATS-48的优点
（1）转矩控制使得软启动与软停止更加平稳。
（2）ATS48软启动器设计了带旁路结构的接触器，减少接触器在闭合与断开动作中承受的电流冲击，因此实现了无弧切换。延长了接触器的使用寿命。
（3）旁路结构的设计降低了由于晶闸管的压降引起并产生的热量，因此，相应的提高了系统的效率，降低了功率损耗。
（4）数字控制
（5）启动器本身带有电动机热保护，因此不需要再给电动机配备热继电器保护。
（6）具有故障检测及保护功能，启动器有缺相保护、相序保护及过载保护等功能，可以减少其一次、二次回路中的部分元件，节省成本。
（7）具有通讯功能，集成modbus通讯接口，通过网关还可以集成到以太网、profibus网络中，使得中央监控更加容易。
以2015年1月7日票号为201501008“#2机力塔风机齿轮箱检修”为例，机力塔风机单台单次换修配件需要14天左右，每停一台风机，循环水上升3-5℃。
若按最低3℃计算，则#2机负荷每小时损失：（3X0.16）/1.07=0.4486MW；#4机负荷每小时损失：（3X0.26）/1.07=0.7289MW。则我们可以计算14天维修的损失费用为：
#2机：0.4486×1000×24×14×0.78=117569.088元
#4机：0.7289×1000×24×10×0.78=191030.112元
设备厂家派遣的技术人员费用为1000元/天，14天需要1000×14=14000元，机力塔风机更换磨损设备需花费81986元。所以维修一台塔风机共损失：
117569.088+191030.112+14000+81986=404585.2元
实际上冷却塔风机在改造后得到明显改善，设备磨损减少，维护成本降低。
5结语
综上所述，冷却塔风机是火电企业厂用循环水系统的重要设备，启停频繁且运行率高，为解决冷却塔风机启动时电流过大、振动偏大等实际问题，对冷却塔的启动方式进行了改造，有效的解决的广州大学城能源站冷却塔风机的损耗问题。基于此次改造的效果，能源站还将对未改造的#3冷塔风机择机进行软启动改造。
参考文献：
[1]董兆挺，陈军.循环水系统冷却塔风机节能改造[J].石油化工技术与经济，2016，32（3）：56-58.
[2]曾祥松.冷却塔风机水轮机拖动改造[J].冶金动力，2016（1）：50-52.
论文作者:矫正
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/13
标签：冷却塔论文; 风机论文; 电流论文; 晶闸管论文; 软启动论文; 接触器论文; 方式论文; 《基层建设》2018年第30期论文;