摘 要: 本文介紹了山東勝利油田2000T水壓機(jī)的基本要求，同時(shí)介紹了軟啟動(dòng)器的基本原理，對(duì)雪普軟啟動(dòng)器的基本功能和參數(shù)設(shè)定做了闡述，實(shí)踐證明雪普軟啟動(dòng)器在水壓機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用后運(yùn)行穩(wěn)定，工作可靠，節(jié)電率高，充分滿足了生產(chǎn)過(guò)程的需要。關(guān)鍵字: 雪普軟啟動(dòng)器;水壓機(jī)
一、項(xiàng)目背景
水壓試管機(jī)用于對(duì)加工后的直縫焊接鋼管、螺旋焊管、無(wú)縫鋼管及石油套管進(jìn)行水壓無(wú)損試驗(yàn)，檢查鋼管在規(guī)定壓力下有無(wú)滲漏缺陷，保證鋼管的使用性能。水壓機(jī)是一種利用油水平衡控制對(duì)鋼管進(jìn)行靜水壓試驗(yàn)的機(jī)器[1]。它主要有以下幾部分組成：鋼管傳送裝置、水路系統(tǒng)、油路系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。鋼管傳送裝置負(fù)責(zé)鋼管的進(jìn)出傳送，水路系統(tǒng)負(fù)責(zé)鋼管進(jìn)行靜水壓試驗(yàn)時(shí)向鋼管里充水打壓，油路系統(tǒng)負(fù)責(zé)鋼管靜水壓試驗(yàn)時(shí)控制封頭實(shí)現(xiàn)管端油水壓力平衡，控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個(gè)設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行控制和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)保存和歷史數(shù)據(jù)的管理。本文主要介紹2000噸水壓機(jī)系統(tǒng)的水路系統(tǒng)，如圖1所示。
1. 技術(shù)參數(shù)
1.1 試驗(yàn)鋼管規(guī)格
外徑 φ406mm—φ2420mm
壁厚 6——20mm
長(zhǎng)度 6——16m
1.2 單根鋼管最大重量：24.57噸/根
1.3 鋼級(jí)：X80
1.4 最高試驗(yàn)壓力： 25Mpa
1.5 穩(wěn)壓時(shí)間： 5～10s
1.6 密封形式: 內(nèi)徑向密封 （塞密封圈）
1.7試驗(yàn)介質(zhì): 水
1.8 操作方式: 手動(dòng)、半自動(dòng)（即部分試管步驟自動(dòng)）
二、軟啟動(dòng)器原理
軟啟動(dòng)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(dòng)機(jī)定子之間。這種電路如三相全控橋式整流電路。使用軟啟動(dòng)器啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動(dòng)機(jī)逐漸加速，直到晶閘管全導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上，實(shí)現(xiàn)平滑啟動(dòng)，降低啟動(dòng)電流，避免啟動(dòng)過(guò)流跳閘。待電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束，軟啟動(dòng)器自動(dòng)用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的晶閘管，為電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供額定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長(zhǎng)軟啟動(dòng)器的使用壽命，提高其工作效率，又使電網(wǎng)避免了諧波污染。軟啟動(dòng)器同時(shí)還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動(dòng)過(guò)程相反，電壓逐漸降低，轉(zhuǎn)數(shù)逐漸下降到零，避免自由停車引起的轉(zhuǎn)矩沖擊。
2.1 .軟起動(dòng)的作用
大功率交流電機(jī)直接起動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一系列電氣和機(jī)械問(wèn)題。
電氣方面有：
（1）. 起動(dòng)時(shí)可達(dá)5-7倍的額定電流，造成電動(dòng)機(jī)繞組因電流引起過(guò)溫，從而加速絕緣老化。
（2）. 造成供電網(wǎng)絡(luò)電壓波動(dòng)大，當(dāng)電壓≤0.85UN時(shí)，影響其他設(shè)備的正常使用。
機(jī)械方面有：
（1）. 過(guò)大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生機(jī)械沖擊，對(duì)被帶動(dòng)的設(shè)備造成大的沖擊力，縮短使用壽命，影響精確度。如使聯(lián)軸器損壞、皮帶撕裂等。
（2）. 造成機(jī)械傳動(dòng)部件的非正常磨損及沖擊，加速老化，縮短壽命。
人們?yōu)榱私鉀Q以上問(wèn)題，不斷的尋求解決起動(dòng)問(wèn)題的方法，例如采用自耦變壓器降壓起動(dòng)、串聯(lián)電抗器、液體電阻器、磁控電抗器等起動(dòng)方式。晶閘管降壓軟起動(dòng)是近年來(lái)出現(xiàn)的高科技產(chǎn)品，是計(jì)算機(jī)技術(shù)和電力技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，可以根據(jù)不同的應(yīng)用情況設(shè)置初始轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)時(shí)間、停機(jī)時(shí)間、限流和各種保護(hù)值等。平滑的起動(dòng)特性和免維護(hù)等使其具有傳統(tǒng)軟起動(dòng)方法無(wú)法比擬的優(yōu)越性。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)低壓380V軟起動(dòng)主要是采用晶閘管降壓軟起動(dòng)器。
三、雪普軟啟動(dòng)器簡(jiǎn)介
雪普軟起動(dòng)器設(shè)計(jì)合理，機(jī)構(gòu)緊湊，主要由功率單元和控制單元兩個(gè)部分組成：
（1）、功率單元，由六只晶閘管組成的三相調(diào)壓主電路。由端子L1，L2，L3輸入三相交流電壓UA,UB,UC，若向控制單元輸入起動(dòng)信號(hào)，即激發(fā)微處理器軟起動(dòng)控制程序，控制單元輸出六相脈沖信號(hào)，依次觸發(fā)六只晶閘管，使端子U，V，W，的電壓Ua,Ub,Uc依照預(yù)定的要求逐漸上升，電機(jī)及平滑起動(dòng)。
（2）、控制單元，控制單元主要由微處理器，觸摸面膜板，輸入輸出電路及保護(hù)顯示電路等構(gòu)成。微處理器中存有軟起動(dòng)程序，軟停止程序以及相應(yīng)的控制程序等。控制單元板面設(shè)計(jì)緊湊，用戶設(shè)定方便，且有清晰的工況顯示。
雪普軟起動(dòng)器（漢字）產(chǎn)品簡(jiǎn)介
圖2 雪普軟啟動(dòng)器
如圖2所示，“雪普軟啟動(dòng)器”為緊湊型多功能軟啟動(dòng)設(shè)備，使用最新的全數(shù)字技術(shù)，可控制最大至800KW，三相400V標(biāo)準(zhǔn)的鼠籠式電機(jī)實(shí)現(xiàn)光滑斜坡軟啟動(dòng)功能。堅(jiān)固耐用號(hào)稱’黑金剛’的雪普全數(shù)字中文軟啟動(dòng)器, 首次由雪普在中國(guó)的研究開發(fā)中心推出在中國(guó)本地化開發(fā)生產(chǎn)的中文版本的通用型產(chǎn)品。
該產(chǎn)品其核心部分利用數(shù)字控制技術(shù)和電子控制技術(shù)，控制晶閘管實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)的軟起動(dòng)，最大限度消除了機(jī)械電氣沖擊，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。
（1）. 具有技術(shù)先進(jìn)，工作安全可靠，功能更加完善，安裝維護(hù)方便，使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。
（2）. 具有相序自適應(yīng)能力，允許在輸入端換相，改變電機(jī)轉(zhuǎn)向。
（3）. 該軟起動(dòng)器控制電機(jī)平滑起動(dòng)，減小起動(dòng)電流，避免起動(dòng)沖擊，減小配電容量。
（4）. 起動(dòng)電流倍數(shù)可根據(jù)負(fù)載情況調(diào)整，減小起動(dòng)損耗，以最小的電流產(chǎn)生最佳轉(zhuǎn)矩，是一種節(jié)能產(chǎn)品。
（5）. 自由停車和軟停車可選，軟停車時(shí)間可調(diào)。
（6）. 軟起時(shí)間可調(diào)，初始電壓可調(diào)。
（7）. 對(duì)于重載起動(dòng)而設(shè)計(jì)了突跳起動(dòng)脈沖，根據(jù)重載大小可調(diào)整突跳次數(shù)。
（8）. 近程直接起動(dòng)是在晶閘管損壞的情況下，而采取的緊急措施，一般不要使用。
（9）. 該軟起動(dòng)器同類其他廠家產(chǎn)品比較，系統(tǒng)的功能檢查非常方便。
（10）.從研究開發(fā)理念和思路上, 雪普充分考慮的了中國(guó)用戶的現(xiàn)場(chǎng)情況和技術(shù)工人的要求,將原來(lái)需要設(shè)置參數(shù)的英文文字全部用中文顯示, 極大的方便了現(xiàn)場(chǎng)的人員. 全數(shù)字、中文、屏幕漢顯，使得操作工人使用時(shí)方便易懂，就象使用電視機(jī)一樣容易操作;不象以前全英文的操作模式需要的英文水平高。
雪普軟啟動(dòng)器使用最新的全數(shù)字控制與驅(qū)動(dòng)芯片技術(shù)，可控制最大至800KW，三相400V標(biāo)準(zhǔn)的鼠籠式電機(jī)實(shí)現(xiàn)光滑斜坡軟啟動(dòng)性能。不象傳統(tǒng)的軟啟動(dòng)器，靠電壓控制斜坡，而是在啟動(dòng)時(shí)，持續(xù)不斷地監(jiān)測(cè)和控制電機(jī)電流，也就是轉(zhuǎn)矩進(jìn)行操作。
在勝利油田鋼管廠電控系統(tǒng)中使用的數(shù)字型軟啟動(dòng)器，型號(hào)分別是：
（1） 6SSD-0085-0045 這種機(jī)型應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)橐簤洪y，就象上面所提到數(shù)字型軟啟動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)，在此應(yīng)用領(lǐng)域，軟啟動(dòng)器對(duì)電機(jī)無(wú)沖擊，提高了供電可靠性，減少對(duì)負(fù)載機(jī)械的沖擊轉(zhuǎn)矩，延長(zhǎng)機(jī)器使用壽命
（2） 6SSD-0145-0075 這種機(jī)型應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)楦邏?a title="中國(guó)水泵網(wǎng)" href="http://m.023bufankeji.cn/product/list.php?catid=181" target="_blank">水泵
（3） 6SSD-0205-0110 這種機(jī)型應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)榈蛪核?/p>
四、參數(shù)設(shè)定
勝利油田高壓水泵兩臺(tái)（一用一備），75KW，380V;低壓水泵兩臺(tái)（一用一備），110KW，380V。低壓水泵用來(lái)向水壓機(jī)主缸夾緊的待測(cè)鋼管充水，這是放氣閥排氣，當(dāng)水壓機(jī)上排氣管排出水柱時(shí)，排氣完畢，放氣閥關(guān)閉，這是高壓水泵開始向鋼管內(nèi)充填高壓水，同時(shí)主液壓缸內(nèi)壓力在比例閥的控制下隨著鋼管內(nèi)水壓的增加而增加。
本軟啟動(dòng)器適用于交流50～60Hz,電壓380V的線路中，且負(fù)載為三相異步電動(dòng)機(jī)。
首先設(shè)定兩臺(tái)高壓水泵的軟啟動(dòng)器，在雪普軟啟動(dòng)器顯示界面設(shè)定如下參數(shù)：
1、 額定電壓：AC 380V.
2、 額定工作電流：145A
3、 起動(dòng)電壓：10% （可以在10～90%內(nèi)設(shè)點(diǎn)）
4、 起動(dòng)時(shí)間：15s（可以在10s～240s內(nèi)設(shè)定）
5、 停車時(shí)間：10s （可以在5s～90s內(nèi)設(shè)定）
6、 電流極限：150% （可以在100～600%內(nèi)設(shè)點(diǎn)）
7、 啟動(dòng)模式：降壓 （可以選擇降壓/限流）
8、 停車模式：軟停車（可以選擇自由停/軟停車）
9、 保護(hù)功能：短路、三相不平衡、欠壓、過(guò)壓、缺相、旁路故障、過(guò)載、輸出斷相、可控硅過(guò)熱、起動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、同步故障等
10、 啟動(dòng)頻率：20次/小時(shí)
再設(shè)定兩臺(tái)低壓水泵的軟啟動(dòng)器，在雪普軟啟動(dòng)器顯示界面設(shè)定如下參數(shù)：
1、 額定電壓：AC 380V.
2、 額定工作電流：205A
3、 起動(dòng)電壓：10% （可以在10～90%內(nèi)設(shè)點(diǎn)）
4、 起動(dòng)時(shí)間：15s（可以在10s～240s內(nèi)設(shè)定）
5、 停車時(shí)間：10s （可以在5s～90s內(nèi)設(shè)定）
6、 電流極限：150% （可以在100～600%內(nèi)設(shè)點(diǎn)）
7、 啟動(dòng)模式：降壓 （可以選擇降壓/限流）
8、 停車模式：軟停車（可以選擇自由停/軟停車）
五、結(jié)論
雪普高壓軟起動(dòng)器應(yīng)用在水壓機(jī)上帶來(lái)的好處如下：
l、 電機(jī)起動(dòng)時(shí)，電流從零平滑上升到設(shè)定值，平穩(wěn)起動(dòng)，無(wú)電流沖擊，減小了機(jī)械負(fù)載的沖擊轉(zhuǎn)矩，防止過(guò)壓和水錘效應(yīng)，保證了設(shè)備的安全運(yùn)用，可提高電機(jī)和相關(guān)機(jī)械設(shè)備的使用壽命;
2、 顯著降低交流電機(jī)的起動(dòng)電流，因而減小了電網(wǎng)電壓波動(dòng)及對(duì)其它用電部門的影響;
3、 能實(shí)現(xiàn)軟停車，可消除驟然停機(jī)對(duì)某些設(shè)備的沖擊與損壞;
4、 降低了供電設(shè)備容量，能節(jié)約項(xiàng)目電氣設(shè)備的投資費(fèi)用;
5、整套設(shè)備體積小、施工方便，可為用戶節(jié)約大量基建投資。
雪普全數(shù)字軟啟動(dòng)器在山東勝利油田鋼管廠2000T高壓水壓試管機(jī)中于2006年3月中旬正式投入運(yùn)行，至今運(yùn)行已經(jīng)半年時(shí)間了，效果良好，堅(jiān)固耐用獲得石油行業(yè)客戶的好評(píng)，被譽(yù)為黑金剛（合金鋼）產(chǎn)品。
參考文獻(xiàn)：
1.朱瑞華，螺旋焊管靜水壓試驗(yàn)的自動(dòng)控制研究，大連理工大學(xué)，碩士學(xué)位論文，20050601
2. 《雪普智能語(yǔ)音型全數(shù)字軟啟動(dòng)器手冊(cè)》，雪普電氣（中國(guó)）有限公司
