智能軟啟動(dòng)控制裝置的研制及應(yīng)用

摘 要：介紹了一種可靠性高、保護(hù)功能齊全的智能軟啟動(dòng)控制裝置的性能特點(diǎn)。主要以先進(jìn)的變送器為測(cè)量器件，以DSP為控制核心，采用最先進(jìn)的電機(jī)控制算法、人工智能控制理論、模糊控制理論構(gòu)成了可靠的智能化、免維護(hù)控制系統(tǒng)。具有電壓斜坡啟動(dòng)、突跳轉(zhuǎn)矩、限流啟動(dòng)等多種啟動(dòng)方式，以及自由停機(jī)、、剎車制動(dòng)、軟停機(jī)等多種停機(jī)方式，能適應(yīng)水力發(fā)電廠油泵、水泵、空壓機(jī)、風(fēng)機(jī)等不同特性、不同要求的控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：智能化；軟啟動(dòng)；控制裝置

水電站傳統(tǒng)的控制裝置采用浮球開關(guān)，由交流接觸器直接啟動(dòng)和停止電機(jī)，這種控制方式不僅精度低、可靠性差，而且電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的大電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊較大，電機(jī)直接停機(jī)造成的氣錘、水錘、油錘效應(yīng)等對(duì)電動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)期運(yùn)行也存在危害。針對(duì)上述問題，武漢海吉電力科技發(fā)展有限公司研制出HJR3000系列智能軟啟動(dòng)控制裝置，該裝置解決了三大關(guān)鍵問題：（1）徹底解決了電接點(diǎn)壓力表與浮子工作不可靠及動(dòng)作接點(diǎn)難調(diào)整的問題；（2）徹底解決了交流接觸器“打火”及易粘連的問題；（3）徹底解決了電機(jī)啟動(dòng)電流過大的問題，加強(qiáng)了對(duì)電機(jī)、泵及受控系統(tǒng)的保護(hù)；（4）徹底解決了泵機(jī)設(shè)備的聯(lián)合控制及遠(yuǎn)程監(jiān)控問題。近十年的運(yùn)行實(shí)踐證明，效果較為顯著，提高了發(fā)電設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)行水平。

1 系統(tǒng)原理

控制裝置采用16位DSP可編程微處理器為控制核心，DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）是目前國(guó)際上最先進(jìn)的控制器件，是在單片微機(jī)（MCU）及可編程控制器（PLC）的基礎(chǔ)上演變發(fā)展起來的，同時(shí)具有MCU的超強(qiáng)處理能力和PLC的高可靠性。在晶閘管調(diào)壓軟啟動(dòng)的基礎(chǔ)上，采用了最先進(jìn)的電流閉環(huán)控制算法，能真正控制電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。使得電機(jī)能自適應(yīng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩，在最佳功率因數(shù)下以最小的啟動(dòng)電流完成啟動(dòng)過程。

2 主要特點(diǎn)

控制裝置具有專門針對(duì)水力（火力）發(fā)電廠及排澇泵站的特色功能：

（1）完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的現(xiàn)場(chǎng)可編程DSP核心控制系統(tǒng)；（2）具有多種啟動(dòng)、停止方式，能適應(yīng)各種載荷類型的電機(jī)；（3）一泵一控，任一控制裝置故障不影響其它控制裝置的運(yùn)行；（4）一主多備，最多可8臺(tái)裝置聯(lián)機(jī)組成主備系統(tǒng)；（5）交流接觸器旁路運(yùn)行，交流接觸器緊急啟動(dòng)；（6）壓力油系統(tǒng)自動(dòng)補(bǔ)油、自動(dòng)補(bǔ)氣；（7）同一系統(tǒng)中多泵輪換運(yùn)行；（8）水泵自動(dòng)投潤(rùn)滑水，空壓機(jī)自動(dòng)排空、排污；（9）同一系統(tǒng)中多機(jī)共用變送器，變送器檢測(cè)處理電路獨(dú)立；（10）RS485通訊功能，能與全廠監(jiān)控系統(tǒng)接口；（11）變送器與浮子接點(diǎn)（電接點(diǎn)壓力表）以及遠(yuǎn)程控制信號(hào)并聯(lián)運(yùn)行。（12）過高、過低、超高、超低報(bào)警信號(hào)接點(diǎn)輸出。（13）正常啟動(dòng)、備用啟動(dòng)、運(yùn)行信號(hào)接點(diǎn)輸出。（14）告警信息記錄，最多可記錄最近的16條告警信息。

3 基本功能

3.1 啟動(dòng)、停止功能

控制裝置有多種啟動(dòng)和停機(jī)方式：電壓斜坡啟動(dòng)、限流啟動(dòng)、突跳轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)、直接啟動(dòng)、軟停機(jī)、自由停機(jī)和剎車制動(dòng)等停機(jī)方式，根據(jù)負(fù)載類型的不同，選擇相對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)和停機(jī)方式，以便更好的保護(hù)電機(jī)。

3.2 一主多備、聯(lián)機(jī)運(yùn)行

特別針對(duì)水力發(fā)電廠一主多備的應(yīng)用，裝置集成了聯(lián)合控制模塊，可以實(shí)現(xiàn)8臺(tái)裝置聯(lián)機(jī)運(yùn)行。共享變送器信號(hào)，變送器信號(hào)可任意連接到聯(lián)機(jī)系統(tǒng)中的任一臺(tái)，該裝置斷電時(shí)，其他裝置可正常使用變送器信號(hào)；共享監(jiān)控信號(hào)，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可任意連接到聯(lián)機(jī)系統(tǒng)中的任一臺(tái)裝置，便可以獲取所有裝置的信息。在一主多備應(yīng)用時(shí)可以任意設(shè)定主備運(yùn)行及輪換運(yùn)行，并且任一裝置故障或退出運(yùn)行時(shí)，其它裝置仍能組成聯(lián)機(jī)系統(tǒng)。相對(duì)于采用聯(lián)合控制柜的方式具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

3.3 故障檢測(cè)與處理

控制裝置可顯示最近的16次故障，故障碼為2字節(jié)16進(jìn)制數(shù)，按位代表不同的故障。具有完整的電機(jī)保護(hù)功能：過熱、堵轉(zhuǎn)、欠載、過載、過壓、欠壓、平衡、旁路故障等，發(fā)生故障后，自動(dòng)轉(zhuǎn)入備用系統(tǒng)，維持輔機(jī)的正常運(yùn)行。

3.4 人機(jī)交互界面

控制裝置為中文人機(jī)界面，可方便的進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)編程和參數(shù)設(shè)置。液晶屏可實(shí)時(shí)監(jiān)視電機(jī)啟動(dòng)電流和電壓，運(yùn)行狀態(tài)清晰可見。標(biāo)準(zhǔn)的RS485通訊接口可與上位機(jī)或集中控制中心進(jìn)行通信，接受上位機(jī)的啟動(dòng)、停止控制，并向上位機(jī)傳送軟起動(dòng)器的運(yùn)行狀況及相關(guān)數(shù)據(jù)。

3.5 開關(guān)量輸入輸出接口

控制裝置具有8路可編程硬件輸入接口和10路可編程硬件輸出接口，與之對(duì)應(yīng)的輸入接口有15種軟件功能，輸出接口有17種軟件功能，可通過參數(shù)設(shè)置每一個(gè)輸入輸出接口的功能。

4 結(jié)束語

智能軟啟動(dòng)控制裝置適用于水電站、火電站、泵站等泵機(jī)類負(fù)載控制系統(tǒng)，能顯著節(jié)約系統(tǒng)成本，減小日常維護(hù)工作量，增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性，提高了自動(dòng)化運(yùn)行水平。該控制器在各大電站已運(yùn)行近10年，運(yùn)行可靠，免維護(hù)，真正實(shí)現(xiàn)了水電廠“無人值班，少人值守”的要求。

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作者簡(jiǎn)介：唐玉婉（1983-），女，湖北棗陽人，大專學(xué)歷，助理工程師。