摘 要: 本文介紹了山東勝利油田2000T水壓機的基本要求，同時介紹了軟啟動器的基本原理，對雪普軟啟動器的基本功能和參數(shù)設(shè)定做了闡述，實踐證明雪普軟啟動器在水壓機控制系統(tǒng)應用后運行穩(wěn)定，工作可靠，節(jié)電率高，充分滿足了生產(chǎn)過程的需要。關(guān)鍵字: 雪普軟啟動器;水壓機
一、項目背景
水壓試管機用于對加工后的直縫焊接鋼管、螺旋焊管、無縫鋼管及石油套管進行水壓無損試驗，檢查鋼管在規(guī)定壓力下有無滲漏缺陷，保證鋼管的使用性能。水壓機是一種利用油水平衡控制對鋼管進行靜水壓試驗的機器[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)。鋼管傳送裝置負責鋼管的進出傳送，水路系統(tǒng)負責鋼管進行靜水壓試驗時向鋼管里充水打壓，油路系統(tǒng)負責鋼管靜水壓試驗時控制封頭實現(xiàn)管端油水壓力平衡，控制系統(tǒng)負責整個設(shè)備的自動運行控制和試驗數(shù)據(jù)的自動保存和歷史數(shù)據(jù)的管理。本文主要介紹2000噸水壓機系統(tǒng)的水路系統(tǒng)，如圖1所示。
1. 技術(shù)參數(shù)
1.1 試驗鋼管規(guī)格
外徑 φ406mm—φ2420mm
壁厚 6——20mm
長度 6——16m
1.2 單根鋼管最大重量：24.57噸/根
1.3 鋼級：X80
1.4 最高試驗壓力： 25Mpa
1.5 穩(wěn)壓時間： 5～10s
1.6 密封形式: 內(nèi)徑向密封 （塞密封圈）
1.7試驗介質(zhì): 水
1.8 操作方式: 手動、半自動（即部分試管步驟自動）
二、軟啟動器原理
軟啟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。這種電路如三相全控橋式整流電路。使用軟啟動器啟動電動機時，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)數(shù)時，啟動過程結(jié)束，軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務的晶閘管，為電動機正常運轉(zhuǎn)提供額定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長軟啟動器的使用壽命，提高其工作效率，又使電網(wǎng)避免了諧波污染。軟啟動器同時還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動過程相反，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 .軟起動的作用
大功率交流電機直接起動會產(chǎn)生一系列電氣和機械問題。
電氣方面有：
（1）. 起動時可達5-7倍的額定電流，造成電動機繞組因電流引起過溫，從而加速絕緣老化。
（2）. 造成供電網(wǎng)絡(luò)電壓波動大，當電壓≤0.85UN時，影響其他設(shè)備的正常使用。
機械方面有：
（1）. 過大的起動轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生機械沖擊，對被帶動的設(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）. 造成機械傳動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以上問題，不斷的尋求解決起動問題的方法，例如采用自耦變壓器降壓起動、串聯(lián)電抗器、液體電阻器、磁控電抗器等起動方式。晶閘管降壓軟起動是近年來出現(xiàn)的高科技產(chǎn)品，是計算機技術(shù)和電力技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，可以根據(jù)不同的應用情況設(shè)置初始轉(zhuǎn)矩、起動時間、停機時間、限流和各種保護值等。平滑的起動特性和免維護等使其具有傳統(tǒng)軟起動方法無法比擬的優(yōu)越性。國內(nèi)市場低壓380V軟起動主要是采用晶閘管降壓軟起動器。
三、雪普軟啟動器簡介
雪普軟起動器設(shè)計合理，機構(gòu)緊湊，主要由功率單元和控制單元兩個部分組成：
（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信號，即激發(fā)微處理器軟起動控制程序，控制單元輸出六相脈沖信號，依次觸發(fā)六只晶閘管，使端子U，V，W，的電壓Ua,Ub,Uc依照預定的要求逐漸上升，電機及平滑起動。
（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顯示電路等構(gòu)成。微處理器中存有軟起動程序，軟停止程序以及相應的控制程序等。控制單元板面設(shè)計緊湊，用戶設(shè)定方便，且有清晰的工況顯示。
雪普軟起動器（漢字）產(chǎn)品簡介
圖2 雪普軟啟動器
如圖2所示，“雪普軟啟動器”為緊湊型多功能軟啟動設(shè)備，使用最新的全數(shù)字技術(shù)，可控制最大至800KW，三相400V標準的鼠籠式電機實現(xiàn)光滑斜坡軟啟動功能。堅固耐用號稱’黑金剛’的雪普全數(shù)字中文軟啟動器, 首次由雪普在中國的研究開發(fā)中心推出在中國本地化開發(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)，控制晶閘管實現(xiàn)交流電機的軟起動，最大限度消除了機械電氣沖擊，延長了設(shè)備的使用壽命。
（1）. 具有技術(shù)先進，工作安全可靠，功能更加完善，安裝維護方便，使用壽命長等特點。
（2）. 具有相序自適應能力，允許在輸入端換相，改變電機轉(zhuǎn)向。
（3）. 該軟起動器控制電機平滑起動，減小起動電流，避免起動沖擊，減小配電容量。
（4）. 起動電流倍數(shù)可根據(jù)負載情況調(diào)整，減小起動損耗，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，軟停車時間可調(diào)。
（6）. 軟起時間可調(diào)，初始電壓可調(diào)。
（7）. 對于重載起動而設(shè)計了突跳起動脈沖，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用戶的現(xiàn)場情況和技術(shù)工人的要求,將原來需要設(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)場的人員. 全數(shù)字、中文、屏幕漢顯，使得操作工人使用時方便易懂，就象使用電視機一樣容易操作;不象以前全英文的操作模式需要的英文水平高。
雪普軟啟動器使用最新的全數(shù)字控制與驅(qū)動芯片技術(shù)，可控制最大至800KW，三相400V標準的鼠籠式電機實現(xiàn)光滑斜坡軟啟動性能。不象傳統(tǒng)的軟啟動器，靠電壓控制斜坡，而是在啟動時，持續(xù)不斷地監(jiān)測和控制電機電流，也就是轉(zhuǎn)矩進行操作。
在勝利油田鋼管廠電控系統(tǒng)中使用的數(shù)字型軟啟動器，型號分別是：
（1） 6SSD-0085-0045 這種機型應用領(lǐng)域為液壓閥，就象上面所提到數(shù)字型軟啟動器的優(yōu)點，在此應用領(lǐng)域，軟啟動器對電機無沖擊，提高了供電可靠性，減少對負載機械的沖擊轉(zhuǎn)矩，延長機器使用壽命
（2） 6SSD-0145-0075 這種機型應用領(lǐng)域為高壓水泵
（3） 6SSD-0205-0110 這種機型應用領(lǐng)域為低壓水泵
四、參數(shù)設(shè)定
勝利油田高壓水泵兩臺（一用一備），75KW，380V;低壓水泵兩臺（一用一備），110KW，380V。低壓水泵用來向水壓機主缸夾緊的待測鋼管充水，這是放氣閥排氣，當水壓機上排氣管排出水柱時，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。
本軟啟動器適用于交流50～60Hz,電壓380V的線路中，且負載為三相異步電動機。
首先設(shè)定兩臺高壓水泵的軟啟動器，在雪普軟啟動器顯示界面設(shè)定如下參數(shù)：
1、 額定電壓：AC 380V.
2、 額定工作電流：145A
3、 起動電壓：10% （可以在10～90%內(nèi)設(shè)點）
4、 起動時間：15s（可以在10s～240s內(nèi)設(shè)定）
5、 停車時間：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）
7、 啟動模式：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、 保護功能：短路、三相不平衡、欠壓、過壓、缺相、旁路故障、過載、輸出斷相、可控硅過熱、起動時間過長、同步故障等
10、 啟動頻率：20次/小時
再設(shè)定兩臺低壓水泵的軟啟動器，在雪普軟啟動器顯示界面設(shè)定如下參數(shù)：
1、 額定電壓：AC 380V.
2、 額定工作電流：205A
3、 起動電壓：10% （可以在10～90%內(nèi)設(shè)點）
4、 起動時間：15s（可以在10s～240s內(nèi)設(shè)定）
5、 停車時間：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）
7、 啟動模式：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
雪普高壓軟起動器應用在水壓機上帶來的好處如下：
l、 電機起動時，電流從零平滑上升到設(shè)定值，平穩(wěn)起動，無電流沖擊，減小了機械負載的沖擊轉(zhuǎn)矩，防止過壓和水錘效應，保證了設(shè)備的安全運用，可提高電機和相關(guān)機械設(shè)備的使用壽命;
2、 顯著降低交流電機的起動電流，因而減小了電網(wǎng)電壓波動及對其它用電部門的影響;
3、 能實現(xiàn)軟停車，可消除驟然停機對某些設(shè)備的沖擊與損壞;
4、 降低了供電設(shè)備容量，能節(jié)約項目電氣設(shè)備的投資費用;
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)字軟啟動器在山東勝利油田鋼管廠2000T高壓水壓試管機中于2006年3月中旬正式投入運行，至今運行已經(jīng)半年時間了，效果良好，堅固耐用獲得石油行業(yè)客戶的好評，被譽為黑金剛（合金鋼）產(chǎn)品。
參考文獻：
1.朱瑞華，螺旋焊管靜水壓試驗的自動控制研究，大連理工大學，碩士學位論文，20050601
2. 《雪普智能語音型全數(shù)字軟啟動器手冊》，雪普電氣（中國）有限公司
