3RW30型軟啟動(dòng)器應(yīng)用在船舶上
| 船舶電力系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，通常其容量相對(duì)陸地上的電網(wǎng)來(lái)說(shuō)是較小的。負(fù)載的投入和切除會(huì)影響船舶電網(wǎng)的頻率和電壓，特別是突加和突卸較大的負(fù)荷時(shí)會(huì)引起船舶電網(wǎng)頻率和電壓較大的波動(dòng)，影響供電質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起船舶電站主開(kāi)關(guān)跳閘事故。在船舶電站負(fù)荷中，泵類負(fù)載占有很大一部分比例,而這些負(fù)載幾乎都是由鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的。鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流是其額定電流的6～7倍，如果泵類負(fù)載采用直接啟動(dòng)的辦法，就會(huì)影響船舶電站的供電質(zhì)量；另外這些泵類負(fù)載傳送的通常是液體，如果突然啟動(dòng)或者突然停車會(huì)造成液擊，損壞管道系統(tǒng)。因此，很有必要在船上應(yīng)用一種裝置保證泵類負(fù)載軟啟動(dòng)和軟停車，避免上述不利情況產(chǎn)生。本文以西門子3RW30型軟啟動(dòng)器為例，講述了3RW30型軟啟動(dòng)器的軟啟動(dòng)和軟停車等功能在船舶上的應(yīng)用。 1 軟啟動(dòng)器概述 目前市場(chǎng)上出售的啟動(dòng)器有兩種類型：軟啟動(dòng)型和硬啟動(dòng)型。所謂硬啟動(dòng),就是在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，其繞組上所加的電壓是突變的，例如“Y△”降壓?jiǎn)?dòng)等;所謂軟啟動(dòng),就是使用調(diào)壓裝置在規(guī)定時(shí)間內(nèi),自動(dòng)將啟動(dòng)電壓連續(xù)平滑地上升,直到達(dá)到電機(jī)額定電壓。軟啟動(dòng)器按結(jié)構(gòu)分有磁控軟啟動(dòng)器、晶閘管軟啟動(dòng)器、液阻軟啟動(dòng)器等 幾種類型。其中以電力電子晶閘管式軟啟動(dòng)器應(yīng)用最為廣泛, 3RW30型軟啟動(dòng)器就屬于該種類型。 1. 1 電力電子軟啟動(dòng)器的工作原理 如圖1所示，在三相電源與電機(jī)間串入3對(duì)反并聯(lián)的晶閘管，利用晶閘管移相控制原理，改變晶閘管的觸發(fā)角從而改變軟啟動(dòng)器的輸出電壓。 啟動(dòng)時(shí),電動(dòng)機(jī)端電壓隨著晶閘管的導(dǎo)通角增大而逐漸上升，轉(zhuǎn)速也隨著增大，直到達(dá)到電機(jī)的額定電壓，從而結(jié)束啟動(dòng)過(guò)程。停車時(shí)，軟啟動(dòng)器內(nèi)晶閘管導(dǎo)通角從大逐漸減小，使輸出的電壓逐漸減小到零,電機(jī)轉(zhuǎn)速也隨著降為零,從而完成停車過(guò)程。 1. 2 電力電子軟啟動(dòng)器的啟動(dòng)方式 1）電壓雙斜坡軟啟動(dòng)式。在啟動(dòng)過(guò)程中將軟啟動(dòng)器的輸出電壓由小到大沿斜坡線型上升，電機(jī)輸出力矩隨電壓增加而增加。3RW30型軟啟動(dòng)器就屬于該種啟動(dòng)方式。 2）限流啟動(dòng)式。這是一種在電機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程中限制其啟動(dòng)電流使其不超過(guò)設(shè)定值的軟啟動(dòng)方式。該方式主要應(yīng)用于輕載啟動(dòng)場(chǎng)合。 3）轉(zhuǎn)矩控制啟動(dòng)式。它是將電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩由小到大線型上升,是最優(yōu)的重載啟動(dòng)方式。 4）脈沖突跳啟動(dòng)式。這是在電機(jī)啟動(dòng)開(kāi)始階段讓晶閘管在極短時(shí)間內(nèi)全導(dǎo)通后回落,再按原設(shè)定的值線性上升,進(jìn)入恒流啟動(dòng)。這種啟動(dòng)方式適用于重載并需要克服較大摩擦力的場(chǎng)合。 2 3RW 30型軟啟動(dòng)器的相關(guān)說(shuō)明 1） 3RW30型軟啟動(dòng)器的可調(diào)參數(shù)。3RW30型軟啟動(dòng)器為西門子軟啟動(dòng)器系列中的一種，該產(chǎn)品適用于單速電動(dòng)機(jī)。在該裝置上能對(duì)啟動(dòng)電壓，啟動(dòng)時(shí)間以及停止時(shí)間分別進(jìn)行單獨(dú)設(shè)定。啟動(dòng)時(shí)間在0～20 s范圍內(nèi)可調(diào),啟動(dòng)電壓在電動(dòng)機(jī)的額定電壓約30% ～100%范圍內(nèi)可調(diào)，停止時(shí)間在0～20 s范圍內(nèi)可調(diào)。 2） 3RW30型軟啟動(dòng)器適用場(chǎng)合。3RW30型軟啟動(dòng)器可適用船上泵類及其他裝置，降低啟動(dòng)電流和避免管道內(nèi)液體壓力聚變，延長(zhǎng)管道系統(tǒng)的使用壽命。它******的優(yōu)點(diǎn)是軟啟動(dòng)、軟停車，不間斷轉(zhuǎn)換時(shí)無(wú)電流峰值。 3）選用準(zhǔn)則。3RW30型軟啟動(dòng)器必須按電動(dòng)機(jī)的額定電流來(lái)選擇相應(yīng)的軟啟動(dòng)器。軟啟動(dòng)器的額定電流必須大于或等于電動(dòng)機(jī)的額定電流。 4） 3RW30型軟啟動(dòng)器不需另配旁路接觸器。3RW30型軟啟動(dòng)器在通電的過(guò)程中，大功率半導(dǎo)體元件始終有一個(gè)耗散功率,從而引起自身發(fā)熱。為了減少這種耗散功率，在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后用軟啟動(dòng)器內(nèi)部繼電器的觸頭將半導(dǎo)體元件旁路掉。這樣既解決了散熱問(wèn)題，又不需要在軟啟動(dòng)器外部另設(shè)旁路接觸器。 5） 3RW30型軟啟動(dòng)器結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性。3RW30型軟啟動(dòng)器,可利用兩相控制方法，就可獲得良好的啟動(dòng)。兩相中使用晶閘管，第三相由軟啟動(dòng)器內(nèi)部線路旁路，這樣可減少器件的材料費(fèi)用，增加經(jīng)濟(jì)性。 3 3RW 30型軟啟動(dòng)器在船上應(yīng)用的可行性分析 1）適合船舶電站容量有限的特點(diǎn)。由于船舶電站容量有限，大功率負(fù)載如果是硬啟動(dòng)，由于鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流是其額定電流的6～7倍，船舶電網(wǎng)的電壓、頻率就會(huì)出現(xiàn)較大波動(dòng),嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成跳閘事故。國(guó)家規(guī)定在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，其電網(wǎng)壓降不能超過(guò)15%，這必須要采用電站增容的辦法，或者采用降壓?jiǎn)?dòng)電機(jī)的辦法來(lái)解決問(wèn)題。如果負(fù)載采用3RW30型軟啟動(dòng)器軟啟動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流由零平滑地增大，這樣對(duì)電網(wǎng)的沖擊較小，電網(wǎng)的頻率和電壓波動(dòng)也不會(huì)過(guò)大，這就適合船舶電站容量有限的特點(diǎn)。 2）適合船上泵類負(fù)載特點(diǎn)。在船上泵類機(jī)械占有船舶機(jī)艙設(shè)備中很大一部分比例,這些泵類負(fù)載傳送的都是液體。對(duì)水泵、油泵等泵類負(fù)載,由于其流量Q與轉(zhuǎn)速n成正比,泵系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩M與液流壓力P和轉(zhuǎn)速有以下基本關(guān)系式： M∝P∝n2 由此可見(jiàn)，泵轉(zhuǎn)速的微小變化將引起負(fù)載轉(zhuǎn)矩和液流壓力較大幅度的變化。在泵類電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)和停車的過(guò)程中，都將引起轉(zhuǎn)矩突變而導(dǎo)致產(chǎn)生“水錘效應(yīng)”，液體產(chǎn)生巨大沖擊力，破壞管路系統(tǒng)設(shè)施。而3RW30型軟啟動(dòng)器有軟啟動(dòng)和軟停車功能，完全消除了上述現(xiàn)象。 3）有著較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性。節(jié)能型軟啟動(dòng)器節(jié)電率在14% ～22%之間，如按節(jié)電率18%計(jì)算,一臺(tái)7. 5 kW的電動(dòng)機(jī),按每天工作8 h計(jì)算，一年可省電3 942 （kW·h），按0. 25元/ （kW·h）計(jì)算，折合人民幣986元，實(shí)際上船舶很多泵類負(fù)載工作時(shí)間多于8 h，特別是為主機(jī)和發(fā)電機(jī)服務(wù)的泵類，也就是說(shuō)節(jié)約的資金還要大于這個(gè)數(shù)字。而一臺(tái)7. 5kW的3RW30型軟啟動(dòng)器的市場(chǎng)價(jià)格約為1 200元，一年多就可收回成本。另外由于采用軟啟動(dòng)和軟停車,泵類負(fù)載系統(tǒng)內(nèi)不會(huì)形成液擊，船舶設(shè)備檢修成本也降低了。 4 3RW 30型軟啟動(dòng)器在船上的應(yīng)用實(shí)例 某老齡船舶在修船時(shí)，新增加了一臺(tái)壓載泵，·27·由于壓載泵功率較大，電站又老化，壓載泵一啟動(dòng)，電站主開(kāi)關(guān)就會(huì)跳閘，維修人員經(jīng)過(guò)分析決定對(duì)控制線路進(jìn)行改造，采用3RW30型軟啟動(dòng)器進(jìn)行控制。 改造完后，電站、壓載泵等工作正常。圖2中13、14兩點(diǎn)間觸頭工作狀態(tài)是在軟啟動(dòng)器通電時(shí)就閉合，斷電時(shí)斷開(kāi)； 23、24兩點(diǎn)間觸頭工作狀態(tài)是電動(dòng)機(jī)達(dá)到額定電壓時(shí)閉合，其余時(shí)間斷開(kāi)。 5 結(jié)束語(yǔ) 3RW30型軟啟動(dòng)器的軟啟動(dòng)和軟停車等功能適合船舶電站容量有限的特點(diǎn)，有效降低了液體對(duì)泵類負(fù)載管道系統(tǒng)的破壞力，大大改善了電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行條件。3RW30型軟啟動(dòng)器應(yīng)用到船舶中，有著較強(qiáng)的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性，值得推廣。 |
