一種用于增氧機錯峰啟動的控制電路技術(shù)

唐 榮

(中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機械儀器研究所，上海 200092)

水產(chǎn)養(yǎng)殖是我國重要的水產(chǎn)品來源。養(yǎng)魚先養(yǎng)水，為了保證魚、蝦、蟹等水產(chǎn)養(yǎng)殖動物的生存和生長需要，必須保持良好的水質(zhì)環(huán)境，其中水體中溶氧含量是最關(guān)鍵的指標(biāo)。在高密度的集約化養(yǎng)殖池塘或養(yǎng)殖車間水池內(nèi)，往往配置有許多增氧機進行機械增氧，以保持養(yǎng)殖水體充足的溶氧，同時還會配套專用的電控柜和控制系統(tǒng)，用于實現(xiàn)對大量增氧機的集中控制和運行監(jiān)管。增氧機一般是由三相異步電動機驅(qū)動的。電動機剛啟動、轉(zhuǎn)速為零時，其瞬間的電流稱為啟動電流。異步電動機的啟動電流是從小至大增加，然后又回落到額定電流。異步電動機直接啟動時，其啟動電流最大可達到額定電流的4～7 倍。因此，當(dāng)多臺增氧機同時啟動時，其瞬間的沖擊電流非常大。在變壓器和總開關(guān)容量小、電機功率較大的情況下，會使電網(wǎng)電壓瞬間下降，這會影響到供電線路上其他設(shè)備的正常運行，特別是遇到停電后又恢復(fù)供電時，大量增氧機在電網(wǎng)恢復(fù)供電的瞬間同時啟動，產(chǎn)生的沖擊電流往往遠(yuǎn)超供電系統(tǒng)額定容量，會對線路和設(shè)備造成損害，嚴(yán)重時甚至?xí)龤ё儔浩骰蚩傞_關(guān)，對養(yǎng)殖生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。為此，本文提出了一種解決方法，在不改變原有供電系統(tǒng)的情況下，通過對增氧機電控箱中控制電路的改進，避免大量增氧機同時啟動。

一、原有電路及問題分析

常見的增氧機電控箱內(nèi)部電路包括主回路和控制回路，如圖1和圖2所示。主回路主要包括斷路器、接觸器和增氧機的電機。三相電源線依次連接斷路器觸點、接觸器觸點和電機線圈繞組，同時增氧機的金屬外殼與接地線相連以保證安全。當(dāng)斷路器和接觸器觸點都閉合時電機線圈繞組通電，增氧機運轉(zhuǎn)工作。接觸器觸點的閉合或斷開由控制回路來控制。

圖1 增氧機電控箱主回路

圖2 增氧機電控箱控制回路

控制回路由手動按鈕、自動控制器輸出觸點、切換開關(guān)和接觸器線圈組成。另外，一般每個電控箱都有一個總開關(guān)。控制回路具有手動和自動兩種工作模式，通過切換開關(guān)來選擇不同模式。切換開關(guān)是一種單刀雙擲開關(guān)，包含兩個通道(圖2)，當(dāng)切換開關(guān)左側(cè)通道接通時，控制回路為手動模式，由手動按鈕來控制增氧機啟停。此時按下手動按鈕后接觸器線圈通電，主回路中對應(yīng)的接觸器觸點閉合，增氧機通電啟動。當(dāng)切換開關(guān)至右側(cè)通道接通時，控制回路為自動模式，由自動控制器來控制增氧機啟停，此時如果自動控制器輸出觸點閉合，則接觸器線圈通電，主回路中對應(yīng)的接觸器觸點閉合，增氧機通電啟動。在自動控制模式下，增氧機啟停由自動控制器程序或遠(yuǎn)程計算機軟件控制，可以通過軟件程序參數(shù)設(shè)置來避免多個增氧機同時啟動。在手動控制模式下，如果多個手動按鈕都處在閉合狀態(tài)，操作人員直接合上總開關(guān)時多臺增氧機會同時啟動。同時，如果電網(wǎng)停電后又恢復(fù)供電，此時手動按鈕又都處在閉合狀態(tài)，電網(wǎng)恢復(fù)供電的瞬間，所有增氧機也會同時啟動，由此造成的沖擊電流可能會損壞供電系統(tǒng)。

二、控制電路改進設(shè)計

為了保證增氧設(shè)備和供電系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，需要確保任何情況下不會有大量增氧機同時啟動。為此，本文對增氧機電控箱控制回路進行了改進，設(shè)計了一種新的控制電路，如圖3所示。

圖3 改進后的控制電路

在改進后的控制回路中，接觸器線圈位置并聯(lián)了延時繼電器線圈，各個延時繼電器的定時時間依次增加若干秒，同時在接觸器線圈前面串聯(lián)了延時繼電器的常開觸點。以手動控制模式為例，在手動按鈕閉合的情況下，如果電網(wǎng)停電后又恢復(fù)供電，此時延時繼電器的線圈先通電并開始計時，延時繼電器觸點不動作。經(jīng)過一段設(shè)定的延時時間后，各個延時繼電器的常開觸點依次閉合，此時接觸器線圈依次通電，主回路中各個接觸器觸點依次閉合，增氧機按順序通電，從而避免出現(xiàn)多臺增氧機同時啟動現(xiàn)象。這是針對一臺電控柜內(nèi)的多臺增氧機順序啟動控制的情況。對于多臺電控柜控制的大批量增氧機，只要將各臺增氧機控制回路中延時繼電器的定時時間設(shè)置有一定間隔，即可實現(xiàn)大量增氧機的錯峰啟動，避免了對供電系統(tǒng)的損害。

三、總結(jié)

在當(dāng)前集約化、高密度池塘養(yǎng)殖模式下，增氧系統(tǒng)的穩(wěn)定運行對于養(yǎng)殖生產(chǎn)具有重要意義。但多數(shù)養(yǎng)殖場的供電系統(tǒng)建設(shè)年代久遠(yuǎn)，沒有考慮增氧設(shè)備的大量增加，供電系統(tǒng)變壓器和總開關(guān)往往難以應(yīng)對大量增氧機同時啟動造成的沖擊電流，而供電系統(tǒng)徹底改造的成本又非常高。針對該問題，本文設(shè)計了增氧機錯峰啟動控制電路，可實現(xiàn)大量增氧機順序啟動，從而避免大量設(shè)備同時啟動而產(chǎn)生過大的啟動電流損壞供電系統(tǒng)。該控制電路對原有電路的改動非常小、成本低、操作簡便、效果好，避免了財產(chǎn)損失并保證了養(yǎng)殖增氧系統(tǒng)正常運行。