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    浅析石化行业电动机起动方式的选择与应用.pdf

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    浅析石化行业电动机起动方式的选择与应用.pdf

    CHEIVIICAL ENGINEERING DESIGN 化工设计2013,234 浅析石化行业电动机起动方式的选择与应用 刘维巍 上海华谊工程有限公司上海200233 摘要 交流异步电动机的起动方法有全压和降压起动两种。全压起动最简单,但起动电流大;降压起动 虽然起动电流有所降低,但投资增加,且增加了故障的可能。所以选择合适的起动方式尤其重要。 关键词 电动机全压起动降压起动 随着国民经济的发展,许多行业的生产规模 增大,所使用电动机的容量越来越大。近几年来, 在钢铁、石化、造纸等行业,大容量的电动机越 来越多。电动机在石化装置中的作用很重要,它 将电能转化成机械能,为装置运行服务。在石化 装置中,笼型感应电动机占有很大比例,因此分 析这类电动机的起动方式很重要。 1笼型电动机起动方式简述 1.1全压起动 全压起动是一种最简单、 起动方式,应优先采用。全压起动的特点是起动 电流大,起动转矩大。由于起动电流大,在配电 母线上引起的电压下降也大。当符合下列条件时, 电动机应全压起动①一般情况下,电动机非频 繁起动时,配电母线上的电压不低于标称电压的 85%;②被拖动机械能承受电动机全压起动时的 冲击转矩;③制造厂对电动机的起动方式无特殊 规定指特殊结构的大型高压电动机,至于低压 电动机和一般高压电动机均可全压起动。 按电源容量估算的允许全压起动的电动机最 最可靠、最经济的 大功率见表1。 表1 按电源容量估算的允许全压起动的电动机最大功率 电动机连接处电源容量的类别 允许全压起动的电动机最大功率kW 配电网络在连接处的三相短路容量skkVA 106/0.4kV变压器的额定容量S kVA 假定变压器高压侧短路容量50S 0.02~0.03Sk 经常起动O.2s 不经常起动O.3srT 小型发电机功率P kW 0.12-0.15PIc 注对应于电动机额定起动电流倍数为7~4.5时;按电源容量估算结果处于边缘情况时,需要进行详细计算,并满足上述①、②条的 要求。 1.2降压起动 降压起动,起动电流小,但起动转矩也小, 起动时间延长,绕组温升高,起动电器复杂,只 在不符合全压起动条件时才宜采用。降压起动方 式主要有定子串接电抗器降压起动、自耦变压器 降压起动、星一三角降压起动、变压器一电动机 组起动和软起动。 1.2.1定子串接电抗器降压起动 在定子电路中串人起动电抗是通过电抗降低 加在电机上的端电压,从而减小起动电流。使用 这种方法时通常起动转矩比额定转矩小很多,用 于起动转矩大小无关重要的场合,如空载起动。 1.2.2自耦变压器降压起动 自耦变压器降压起动是利用自耦变压器把电 网电压降低后再加到电动机定子绕组上,待转速 基本稳定时再把电动机直接接到电网上。使用这 种方法时起动转矩也不大,但和电抗降压起动比 较却优越。它的优点是起动电流和起动转矩可以 通过选择自耦变压器的变比进行调节,其起动电 流小,而且不论电动机定子绕组采用Y接法还是 △接法都可以采用。缺点是自耦变压器体积大, 价格高,维护麻烦,而且不允许频繁起动。 刘维巍工程师。2002年毕业于哈尔滨工业大学电气工程及自动化专业。一直从事电气工程设计工作。联系电话02164757800, Email1wweihit163.tom。 刘维巍 浅析石化行业电动机起动方式的选择与应用 45 1.2.3星一三角降压起动 星一三角降压起动使电网提供的起动电流减 小到只有原来用三角形接法时的1/3,起动转矩也 减小到原来的1/3。该起动方法设备简单,价格便 宜,起动电流小,起动转矩小,因此在轻载起动 条件下应该优先采用。但是,Y一△起动的电动机 定子绕组6个出线端都要引出来,对于高压电动机 有一定困难,因此采用Y一△起动方法的电动机额 定电压都是380V。 1.2.4变压器一电动机组起动 该起动方式起动电流较大,起动转矩较小, 因变压器一电动机组起动高压电动机时,由于变 压器的阻抗作用,使电动机端电压低于电动机全 压直接起动时的端电压,因此需校验电动机起动 时端电压能否满足传动机械起动转矩的要求。该 方法设备少,运行维护简单且适用范围较广,是 一个较好的起动大容量高压电动机的选择。 1.2.5软起动 以上介绍的几种异步电动机的传统降压起动 方式,都采用电压分步跳跃上升的慎压起动来降 低起动电流,起动过程中存在着二次冲击电流和 冲击转矩,因而适用于对起动要求不高的场合。 在一些对起动要求较高的场合,须采用软起动。 软起动的主要特点是体积小,具有起动平稳冲击 小,起动电流、起动转矩可调,并具有软停机等 优点,因而得到了越来越多的应用。目前,市场 上常见的软起动器主要有自动液体电阻式、电子 式晶闸管、磁控式等类型。电子式以晶闸管调 压式为多数。 1自动液体电阻软起动 液阻是一种由电解液形成的电阻,其阻值可 以无级控制,热容量大,液阻软起动装置可以串 在电动机转子回路中以实现重载软起动,是为改 善大中型交流异步电动机的起动性能而研制的新 型起动器。它克服了频敏电阻器冲击电流大、难 起动和操作不方便等问题,是频敏电阻器和金属 电阻起动器的替代产品。而且售价较低,因而液 阻起动得到了广泛的应用。但液阻软起动也有缺 点。例如体积大,软起动的重复性差,因需要调 配电解液,所以Et常维护工作量大,难以实现起 动方式的多样化等。 2晶闸管软起动 晶闸管调压软起动器采用大功率可控硅作主 回路开关元件,通过改变可控硅的导通角来实现 电动机电压的平稳升降和无触点通断。起动电流 可根据负载和工况任意设定。它与液阻软起动相 比,晶闸管软起动具有体积小,功能齐全,维护 量小,起动重复性好等诸多优点,但是晶闸管软 起动的价格较高,而且晶闸管引起的高次谐波较 严重,因此限制了它的普遍应用。 3磁控软起动 磁控软起动采用控磁限幅调压方式降低调控 电动机起动时的电压,实质就是电抗器降压起动。 磁控软起动不同于电抗器软起动的主要点是其电 抗值可控。电抗值的变化是通过控制直流励磁电 流,改变铁心的饱和度实现的,所以叫做磁控软 起动。它具有晶闸管软起动所具有的几乎全部功 能,但是磁控软起动装置需要有相对功率较大的 辅助电源,噪声也较大。 1.3变频起动 变频起动是在变频调速系统中,用逐步提高 电动机定子绕组的供电频率来提高电动机的速度。 这种起动方式也降低了电动机的端子电压和起动 电流。 变频调速改变了异步电动机的同步转速,保 持了电动机的硬机械特性,与其他起动方式相比, 起动电流小而起动转矩大,对设备无冲击力矩, 对电网无冲击电流,既不影响其他设备的运行, 又有最理想的起动特性。变频器具备所有软起动 功能,但它的价格比软起动贵得多,结构也复杂 得多。由于其价格太高,人们购置变频器一般都 是着眼于调速,因此常常不把它归类于软起动装 置。但对于需重载或满载起动的设备,最好采用 变频软起动。因为软起动器调压不调频,转差率 始终存在,难免过大的起动电流,而变频器采用 调频调压方式,可实现无过流软起动,且可提供 1.2~2倍额定转矩的起动转矩,特别适用于重负 载起动的设备。 2 电动机起动方式的选择与应用实例 在某项目中有3台3100kW发酵空压机,该负 荷电压等级为10kV,空压机电源的10kV母线的最 小短路容量为Sk238.6MVA,空压机电源的10kV 开关柜至现场电动机的距离约为150m。根据工 业与民用配电设计手册第3版中表616的 公式计算,全压起动时,10kV母线电压相对值 U 0.9,电动机端子电压相对值U。 0.899, 根据电机样本查得电机的静阻转矩M;0.3,起动 转矩相对值M 0.6,经过计算 CHEMICAL ENGINEERING DESIGN 化工设计2013,234 谢≥ -0.742 即起动时电动机端子电压能保证传动机械要 求的起动转矩,并且电动机起动时,配电母线上 的电压符合要求,所以该电动机可以全压起动。 该项目初步设计方案这3台电动机选择了软起动, 但在详细设计过程中,经过计算,完全可以采用 全压起动,节省了几十万元的投资,并且电路简 单,减少故障可能。目前该3台电机已经投入运 行,效果也很理想。 3结语 石化装置中的电动机有很多种,应根据电动 机的类型、电动机负载的特点、石化装置电网的 具体情况以及经济因素选择适当的电机起动方式。 如果把可以采用全压起动的电动机,采用了降压 起动,无疑是一种浪费,且增加了故障的可能。 选择正确的起动方式、使用合适的起动设备,对 石化装置的稳定运行,电动机与装置电网的稳定、 优化及节能有非常重要的意义。 参考文献 1 中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册 第三版[M].北京中国电力出版社,2005. 2弓普站.石油化工电气设备选用手册[M].北京化学工 业出版社,2012. 收稿日期20130312 本刊声明 为使科技成果更好地服务国家经济建设,扩大本刊以及作者知识信息交流渠道,化工设计期刊已加入中国核心 期刊遴选数据库万方数据一数字化期刊群、中文科技期刊数据库、中国知网CNKI系列期刊数据库以及 中国化工信息中心计算机网络、lJll省期刊网络等。凡在本刊发表的文章,也将通过本刊已经加入或今后可能加入的数 据库进行网络出版或提供信息服务,稿件一经刊登,将在本刊稿酬中一次性支付著作权使用报酬。如作者不同意上述约 定,请投稿时向本刊提出书面说明,本刊将酌情处理。 为鼓励技术创新、保护知识产权、杜绝学术不端行为,本刊已同有关单位合作启用科技学术期刊文献检测系统 AMLC对在本刊发表的论文进行全面检测,凡存在抄袭、一稿多投、不当署名、伪造、篡改等各类学术不端行为的, 本刊保留在本刊或其他媒体公布其行为和索回稿酬的权利。 化工设计编辑部

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