门林 温磊 阮玲利
陕西建新煤化有限责任公司 727300
摘要：简述高压软起动控制器的工作原理和使用后排水性能的改善。
关键词：高压软起动控制器；主排水系统；应用
随着煤矿生产的发展，高产高效现代化矿井主排水泵房大都配置大功率的排水设备，重载起动时，因起动压降过大造成起动困难或无法起动的现象。
经过多方论证，本矿使用了QBRG-150/10K型隔爆型高压软起动控制器，软起动控制装置是电力电子技术与自动化控制技术的综合，在起动电流、起动力矩、对电网的冲击、起动加速度等方面都有很大的改善。
1、QBRG-150/10K型隔爆型高压软起动控制器
1.1、该控制器具有以下特点：
1.1.1、可使电机的起动电流大大减少，从通常的额定工作电流的5-7倍，降到0.83-0.89倍，从而大大减轻起动电流对电机和电网的冲击，延长电机的寿命和增加电网的使用容量。
1.1.2结构简单，操作方便，无机械磨损，维修工作量少，使用寿命长。
1.2、主要技术参数
1.2.1额定工作电压：AC6KV±15%和AC6KV±15%；
1.2.2额定工作电流：180/360A；
1.2.3最高开关频率：20次/小时（依据实际负载）；
2、系统组成及控制方试
2.1系统组成：本系统包括PB1-24型隔爆型液晶显示屏，JHX-50型本安型操作台，KXJ-220-30/1140（660）A隔爆兼本安型可编程控制箱，GK-30/660型一般型可编程控制柜，软起动器控制箱及由各种综合保护组成的隔爆兼本质安全型电气设备。
2.1.1系统的控制方式：
①自动控制方式：根据工况设定，以及时间、水位、煤矿用电“峰谷”时间等参数自动开启、停止水泵的运转，并能实现泵阀的联锁启动，对运行中的各种参数进行实时监控，通过接口向上传送数据。并实现地面开、停泵控制，实现无人值守功能。
a）地面计算机统计出每天矿井的用电负荷情况，确定用电高峰、低谷时间，并将参数传给本机；或在本机上根据统计出的时间进行设定。
b）根据所监测的水位信号，设定出低水位、高水位和上限水位信号。低水位时停泵；高水位时水泵一台运行、一台备用、一台检修；上限水位时两台泵运行，另一台备用或检修。
c）系统可自动或手动选择以实现备用泵的循环启动和停止。
d）将本机工作方式转为“远方控制”时，各水泵由地面主机控制。
e）当运行的水泵出现轴承超温、开关柜故障、流量不够时自动停止运行，并提示、报警。
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②手动控制方式：根据实际需要也可以从自动控制方式切换到手动控制方式。此方式下操作人员在操作台上人工手动控制。
③检修解锁方式：当把操作台上的按钮打到检修位置，系统可以解除闭锁，对设备进修检修。
2.2、系统特点
2.2.1具有电动机过载、短路、过压、欠压、电压不平衡、过热、接地等随机保护功能。
2.2.2能够根据监测到的信号判断水泵的工作情况，故障时操作台能及时发出声光报警信号，通过操作台上的显示屏可以直接看到哪项保护出现了故障及发生故障的位置，大大缩短了故障的查找时间，并根据故障类型停泵，如有需要将启动备用水泵继续排水，确保主排水泵正常运行。
2.2.3能够自动采集流量、泵出口压力、吸水管真空度、电机电流、母线电压、水仓水位、电机轴承及绕组温度、水泵轴承温度、闸阀开关参数。
2.2.4根据工况设定，以及时间、水位、煤矿用电负荷情况等参数自动开启、停止水泵的运转，并能实现泵阀的连锁启动。
2.2.5单台泵不能满足排水能力时，根据涌水量自动确定水泵的开启台数。
2.2.6自动控制方式：根据工况设定，以及时间、水位、煤矿用电“峰谷”时间（需甲方提供）等参数自动开启、停止水泵的运转，并能实现泵阀的联锁启动，对运行中的各种参数进行实时监控，通过接口向上传送数据。并实现地面开、停泵控制，实现无人值守功能。
2.2.7有电机运行的曲线图可随时根据排水量监控电机的工作效率。
2.2.8系统具备管理功能，实现数据综合分析处理，自动生成统计报表、曲线图、柱状图。操作界面的模拟图形为“三维”界面，并便于直观操作，并实时显示各台水泵运行参数。
2.3、工作原理
三组晶闸管组件和旁路真空接触器并联连接组成软启动三相主电源回路系统。用户电网电源经供电高开输出端由高压电缆连接到三相晶闸管组件的输入端（标识为R、S、T），三相晶闸管组件的输出端由高压电缆穿过三相电流互感器连接到输出端子（标识为U、V、W），再由输出端连接到电动机。三相电流互感器为电流反馈原件，其二次侧电流信号经导线传送给接口板，再由接口板连接排线将信号传输给SMC控制器，SMC控制器通过接收到的电流信号，对系统进行过载、欠载等相关保护和显示电流值；分压电阻反馈板为电压反馈元件，其输入端子由高压导线连接到三相晶闸管输入、输出端，采集高压信号，经分压电阻反馈板输出三相低电压反馈信号传输到接口板上，由接口板连接排线传送给SMC控制器进行处理。接口板通过光纤连接到三相晶闸管组件上的触发板，实现了晶闸管组件和控制部分的电气隔离；SMC控制器产生门极触发线号，驱动接口板上光纤传送器，通过光纤把门极信号传送到门极触发板，控制可控硅的关闭、导通。接口板也可以通过光纤接收来自门极触发板的温度反馈，如果散热器温度高于设定值，SMC控制器停止三相晶闸管组件的门极信号，并超温故障显示。当给出启动信号后，SMC控制器根据设定的起动曲线和采集到的电机实际起动电压、电流信号进行运算处理，连续输出调整晶闸管控制角的触发脉冲，从而连续改变晶闸管上的压降，进而改变电动机的起动电压，使电机按设定参数对应的曲线起动，达到软启动的目的。当SMC控制器检测到电机运行转速接近电机额定转速时，SMC控制器发出“速度到达”指令，可编程的触点动作闭合，控制旁路真空接触器B1合闸，切除三相晶闸管组件回路，带电机全压运行，电机的起动过程结束。当电动机正常或故障停机时，发出停机信号，旁路接触器B1释放，切断电动机主回路电源，电动机停止运行。
当软起动装置出现故障时，可通过控制面板上的软硬起动切换开关，切换至全压起动。当交流真空接触器出现故障时不能吸合，报警系统动作，同时进行声光报警，提醒用户立即停机，起动备用电机进行应急处理。
3、软起动控制器在主排水系统使用中的优点
3.1、重载起动时软起动特性明显，水泵无颤动现象，克服了水泵长时间重载起动困难的问题。
3.2、起动电流明显下降，起动电压降低，对电网的冲击幅度减小，避免了因供电系统容量不足而无法起动的现象。
3.3、软起动装置可以解决电机的直接起动，成功地实现了重负荷软启动，确保了大功率设备的安全运行。
参考文献：
【1】莫正康 晶闸管交流技术.北京.机械工业出版社.1985.6
【2】余洪明.软启动实用手册【M】.北京.机械工业出版社.2006
【3】姚剑.软启动技术的在电机控制的应用【J】.化工设备与防腐蚀.2002.（5）5：：4-49
论文作者:门林,温磊,阮玲利
论文发表刊物:《基层建设》2015年23期供稿
论文发表时间:2016/4/5
标签：晶闸管论文; 控制器论文; 水泵论文; 电机论文; 水位论文; 电流论文; 信号论文; 《基层建设》2015年23期供稿论文;