电动机软启动技术在石化行业中的应用

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石化企业重催装置主风机变频软启动控制技术的应用

石化企业重催装置主风机变频软启动控制技术的应用石化企业重催装置主风机電机为6000V/21000KW的同步电动机，该同步电动机的起动方式采用了目前国际上比较先进的变频软起动方式。

该变频软启动器设备中运用了很多当今世界领先的一些新技术，使大型同步电动机组实现了真正意义上的软启动，经过实践检验该软启动器性能优良、运行可靠，不仅减少了电机起动过程中对供电系统的冲击，提高了供电系统运行的稳定性。

标签：同步电机、变频、软启动、励磁一.同步电机变频软起动方面应用的新技术重催主风机电动机为6000V/21000KW的同步电动机，采用的变频启动方式采用一种比较独特的变频软启动方式，与传统变频软启动的差别主要存在于该变频软启动设备没有专设转子位置检测器，而是通过在起动前励磁机对同步机转子加入励磁电流在定子绕组上感应出来的电势来确定转子的初始位置。

在电机起动过程中，转子的位置检测通过软件计算来进行控制。

由于变频软起动只是作为同步电动机起动，起动过程时间很短只有几分钟，因此这种方法较之采用传统的转子位置检测器更为简单、可靠。

下面就将这种新技术做一具体介绍。

其原理简图如图1所示。

从图中可以看出在起动前西门子励磁机6SG70对电动机转子绕组加入60%的额定直流励磁电流，在电磁感应的作用下，与同步电动机转子绕组位置相近的定子绕组上就会产生相应的感应电动势（约1V左右），该感应电动势通过降压变压器断路器及降压变压器送至高灵敏度电压变送器，变频器控制单元对变送器输出的信号进行采集处理，计算出同步电动机转子的大概位置，然后针对转子的位置对同步电动机定子加入变频电源，并通过软件计算出起动过程中不同频率下转子的位置，逐步增加电源频率直到额定频率完成变频软启动的过程。

二.励磁控制方面采用的新技术主机所采用的同步机也为无刷励磁同步机。

该套变频软启动设备采用了一种国内并不常见的励磁控制方式。

其原理简图如图2所示。

它采用西门子6SG70双向可控硅调压软启动器作为同步机的励磁电源，6SG70软启动器的输出接至一个3相变6相的旋转变压器，旋转变压器的二次绕组及旋转整流盘与电机转子同轴旋转，旋转变压器输出的六相双向可控硅调压软启动器→旋转变压器→旋转整流盘就直接实现了交流→直流的变化过程。

软启动技术在化工设备控制中的应用

动，通常通过设定启动时间来规避动作电
说，直接启动则存在启动电流大、对变压晶闸管斩波技术调节工频电压原理简述如流，但这段时间里将无法进行过载保护。软０ｔ算法用电器容量要求高、对设备机械形成冲击等无下：５０Ｈｚ正弦波每半个周波内，晶闸管门启动器的过载保护功能是根据１
逐渐升高电压，直到额定电压。使电机转速逐渐升高到额定转速时，输出电流迅速下
制。从原理上讲异步电动机的启动有直接
启动和降压启动两种方式。电机直接启２软启动技术的工作原理及运行特点降至额定电流，启动过程完成。动时，启动转矩较大，启动过程时间较短，随着电子工业的蓬勃发展，新技术带来（２）过载保护。传统过载保护通过热控制方式相对简单，设备初期投资少，因的应用已经越来越广泛，软启动技术就是元件来实现，为躲避启动电流过大造成误此得到广泛的应用。但对于大容量电机来在晶闸管斩波技术的基鼠笼型异步电动机的启动方式的种类以及存在的问题，详细论述了软启动作为一门新的成燕的技术在化工设备控制中
的应用具有十分广阔的空间。
关键词：鼠笼型异步电动机软启动器化工设备

浅析石化行业电动机起动方式的选择与应用

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
（３）磁控软起动
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
Ｅ —ｍａｉｌ：１ｗｗｅｉｈｉｔ＠１６３．ｔｏｍ。
刘维巍浅析石化行业电动机起动方式的选择与应用
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１．２．３星一三角降压起动
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。
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
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。

浅析中压固态软起动在某石化企业的应用

浅析中压固态软起动在某石化企业的应用本文结合三相异步电动机的起动方式，论述中压电动机固态软起动的原理及優势，并介绍在某石化企业中的应用，包括其基本组成、起动模式、保护功能、运行情况、故障维修及同步电机的软启动等内容。

标签：软起动；电机起动；晶闸管；限流1、三相异步电动机起动方法及其优缺点（1）直接起动直接起动的优点是所需设备少，起动方式简单，成本低。

小容量的电动机绝大部分都是直接起动的。

直接起动的危害有以下几点：空载全压直接起动时，起动电流会达到额定电流的5～7倍。

当电动机容量较大时，将引起电网电压急剧下降，破坏电网稳定。

全压起动时的大电流在电机上产生冲击力，引起电机故障，产生的焦耳热会损伤绕组绝缘。

全压起动时的起动转矩约为额定转矩的2倍，加快加大机械磨损。

会产生短谐波电流，可能引起继电保护和自动装置误动。

产生操作过电压，对绝缘造成极大的伤害。

（2）用自耦变压器降压起动采用自耦变压器降压起动，电动机的起动电流及起动转矩与其端电压的平方成比例降低。

（3）Y-△降压起动定子绕组为△连接的电动机，起动时接成Y，速度接近额定转速时转为△运行，适合于容量不大的电机。

（4）转子串电阻起动绕线式三相异步电动机，转子绕组通过滑环与电阻连接。

外部串接电阻相当于转子绕组的内阻增加了，减小了转子绕组的感应电流。

（5）软起动器软起动器是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置。

它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联闸管交流调压器。

运用不同的方法，改变晶闸管的触发角，就可调节晶闸管调压电路的输出电压【1】。

（6）变频器变频器同时改变输出频率与电压，具有调压、调频、稳压、调速等基本功能，价格昂贵但性能良好。

要求起动转矩很大和对起动电流限制很苛刻的场合，适合选用变频器。

2、软起动简介软起动的基本原理、优点运用串接于电源与被控电机之间的软起动器，控制其内部晶闸管的导通角，使电机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升，直至起动结束，赋予电机全电压，即为软起动，在软起动过程中，电机起动转矩逐渐增加，转速也逐渐增加。

高压固态软起动器在化工厂的应用

高压固态软起动器在化工厂的应用摘要：为了保证山东阳煤恒通化工股份有限公司1# 2300KW离心式空压机的顺利起动，减少对公司电网的冲击，通过综合比较现有的高压电机降压起动方式，采用了高压固态软起动方式，当电机起动时，装置通过自动调节高压晶闸管阀组导通角实现平滑起动，当电机转速接近额定转速时，旁路真空接触器吸合，软起动装置内的高压晶闸管阀组被旁路，电机通过真空接触器馈电正常运行。

结合公司独立电网运行的实际，通过对控制回路的优化，从而实现了减少对电网电压和电机本身及所连接机械设备的冲击，达到了安全、平稳、可靠起动2300KW高压（6KV）异步电动机的目的。

关键词：软起动器；平滑起动；系统优化引言山东阳煤恒通化工股份有限公司的1#2300KW空压机电机由一台25000KVA 电力变压器供电，已不满足直接起动的条件。

为减轻电动机长时间、大电流起动引起的发热，降低起动对其它设备的影响，在综合考虑的基础上，该电机采用了高压固态软起动器。

下文从技术分析、实际应用两个方面介绍这种起动方式的必要性及实际可行性。

一、技术分析1.2 几种降压起动方式比较1.2.1 串联电抗器起动串联电抗器起动就是在电机起动的时候串入电抗器，以限制和降低电机启动时的起动电流及电网压降，当电机运行稳定且电流达到一定值时，切除电抗器变为电机直接起动模式。

由于起动过程中电机端的电压也下降，容易导致启动转矩不够，在起动过程中还会出现一个二次冲击的过程。

1.2.2 变电阻软起动变电阻软起动包括热变电阻起动和液阻起动。

主要通过在回路中串入可变的可变电阻来分担部分压降。

随着起动时间的推移，可变电阻上的压降减少，最终使高压电机顺利起动。

变电阻起动方式在起动过程中的起动特性较好，但不适宜频繁起动。

1.2.3 磁控软起动磁控软起动就是通过调节可控硅的导通角来调节电抗器磁通量的改变，从而改变电机端的电压大小，达到电机较为平稳起动的目的。

但技术不够成熟，目前应用也不是很广泛。

西门子大变频软启动系统在石化PTA上的应用

ＬＩＮＨｕｉ，ＺＨＡＮＧＲｕ．ｔａｏ
（Ｓ／ｅｍｅｎｓＥｌｅｃｔｒｉｃＤｒｉｖｅｓＬｔｄ．，Ｔｉａｎｊｉｎ３００３８４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｔａｔｕｓｏｆＳｉｅｍｅｎｓｖａｒｉａｂｌｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｏｔｆｓｔａｒｔｅｒａｎｄｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｉｎＰＴＡｍａｎｕｆａｃｔｏｒｙｅｑｕｉｐｍｅｎｔｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｔｈｅｅｌｅｃｔｉｃｒａｌｓｙｓｔｅｍｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｂｙｔｈｅｓｔｅａｍｔｕｒｂｉｎｅ，ｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ’ｔｈｅｅｘｐａｎｄｅｒａｎｄｔｈｅｌａｒｇｅｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｗａｓｉｎｔｒｏｕｄｃｅｄｔｏｒｅａｄｅｒｓ．Ｓｉｅｍｅｎｓｅｏｎｖｅ￣ｅｒＧＬ１５０ａｎｄｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｆｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｇｅｎｅｒａｔｏｒｓｗａｓａｌｓｏｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ＦｕｒｔｈｅｒｎｅｗｅｓｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＳｉｅｍｅｎｓｌａｒｇｅ

电动机自启动技术在炼油化工生产中的应用

电动机自启动技术在炼油化工生产中的应用在炼油化工生产中，影响其生产效率的最大因素是供电设备的可靠性，由于电网的不稳定导致生产装置停车，生产过程被迫停止造成巨大的经济损失。

本文通过对自动机自启技术应用现状的分析，指出这项应用在炼油化工生产中出现的问题，进而通过多年的实践探索，给出合理性优化方案。

这项技术的应用在一定程度上解决了炼油化工生产过程中因意外情况突发给企业带来的损失，有效的提高了企业的生产效率。

标签：电动机；自启动技术；炼油化工0 引言电动机自启技术在炼油化工生产当中是一项技术革新，通过电动机自启技术的应用有效的减少了企业的损失，在一定程度上提高了炼油化工生产中的工作效率，然而电动机自启技术在控制系统设计中扔然存在着一些问题，致使电动机自启技术在实际操作应用中不能完全的发挥作用，那么笔者将针对炼油化工生产中发生的实际问题做出分析并给出解决方案。

1 电动机自启技术应用中的现状1.1 电动机自启技术的概述电动机自启技术是电动机短时间内失压后通过装置技术的提升进行瞬间恢复的技术。

由于炼油化工企业的生产成本较高，若因意外情况导致企业生产中断，那么企业的经济效益会受到损失。

电动机自启动是在电动机的关键机泵上增设电压自启动装置，在供电系统不稳定出现短时间失压时启动电动机装置，避免了装置跳车带来的影响。

电动机自启技术的原理：在短时间的失压后通过自身装置的设定瞬间恢复启动，这种启动装置分为两种表现形式，一种是“限时自动启动”，另一种是“延时自启动”。

这两种启动形式也可以根据实际情况联合使用。

限时自启动的应用是非常广泛的，通常从电动机停电开始到电力的恢复，电动机的启动在几秒内完成。

在这段时间内，停电虽然造成了电动机转速下降甚至停止运行，以至于整个生产线被迫停工，但是又因为电动机自启技术的运用在非常短的时间内恢复自身启动，没有导致整个生产装置的停工。

炼油化工企业是高成本投资的企业，这就要求生产连续性必须有保障。

惠丰变频器软起动器在油田注水泵上的应用

惠丰变频器软起动器在油田注水泵上的应用背景介绍油田注水泵是油田开采中不可或缺的重要设备，它具有输送大量注水至油井地层，提高油藏压力以提高油田产量的重要作用。

然而，由于其启动时电机大电流、机械冲击等特点，其启停操作经常会导致电网瞬间电流和电压的急剧变化，不仅对电力系统造成危害，而且也会降低设备寿命、造成负面影响。

为了避免这种情况，许多油田使用变频器软起动器进行控制。

其中惠丰变频器软起动器被广泛应用于油田注水泵。

惠丰变频器软起动器的优势惠丰变频器软起动器是一种能够有效控制油田注水泵启动和停止的设备，它能够降低泵机初始电流、减缓传动系冲击，避免电网瞬间电流和电压的急剧变化，提高设备起动顺畅度和工作效率。

此外，惠丰变频器软起动器具有以下几点优势：1.体积小、重量轻：惠丰变频器软起动器在设计时充分考虑了油田环境的特殊性，采用了轻量化设计，1-30KW机组只需重量只有3.5kg，可以方便地安装在泵房内任意位置，方便维护。

2.功能强：惠丰变频器软起动器具有超载、过电流、欠电流、过电压、欠电压、过热、短路等多种保护，同时还具有软启动、频率控制、差动保护、失速保护等多种功能，保证设备长期安全运行。

3.节省能源：惠丰变频器软起动器采用了先进的调速技术，能够根据瞬时流量和管道压力实时调整泵机转速，使其工作在最优条件下，有效减少能源消耗，降低操作成本。

4.易于操作：惠丰变频器软起动器界面简洁明了，具有强大的可编程功能，可根据实际需求自由设置参数，同时还具有手自动转换功能，方便操作员随时进行调整。

惠丰变频器软起动器在油田注水泵应用案例2019年，某油田采用惠丰变频器软起动器对注水泵进行控制，在实际应用中取得了显著效果。

经多次实验可得，系统工作更加稳定可靠，同时可节省电费30%以上，起动时电流、机械冲击均得到有效控制，设备寿命得到极大提高。

同时，由于惠丰变频器软起动器具有多种保护功能，使得系统运行更稳定，保证了设备预期寿命。

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电动机软启动技术在石化行业中的应用
发表时间：2016-07-04T14:45:05.430Z 来源：《电力设备》2016年第7期作者：李晨[导读] 综上所述，星角启动原理简单、造价低廉，但只能用于正常运行时为三角形接法的电动机。

李晨
（中沙（天津）石化有限公司 300270）
摘要：电动机软启动技术起源于上世纪90年代初期，它可以有效地改变电动机的启动特性并保护拖动系统，降低启动冲击，保证电动机可靠运行。

本文介绍了软启动的基本原理以及在石化行业中常见的几种软启动方式。

关键词：电动机；软启动；星角启动；变频器
1.引言
在石油化工行业中，电动机的启动性能优劣对日常生产影响很大。

因为电动机在全压启动时，由于电机启动力矩的需要，要从电网吸收6-7倍的电机额定电流，对于大功率的电动机来说，其强大的启动电流不仅意味着浪费较多电能，而且会造成较大的线路压降，甚至引起电网电压降低，影响其他用电设备的正常工作，还会对动力变压器也会产生较大的冲击。

此外，在停车时，如果直接切断电源，拖动系统会突然失去转矩，依靠系统的摩擦转矩克服系统的惯性自由停车，将给拖动系统带来诸多问题。

2.何为软启动
电动机软启动技术，即通过采用降压、补偿或变频等技术手段，有效地改变电动机的启动特性和保护拖动系统，从而实现电动机及机械负载的平滑启动，降低启动电流对电网的影响程度，使电网和机械系统得以保护，节约电能，也减少了启动惯性对设备的大惯量的转速冲击，延长了设备的使用寿命。

软启动与一般正常启动的区别在于，再启动电动机时，可以通过降低加到电动机定子绕组的电压来减小电动机的启动电流。

软启动有一定的规定时间，在这个启动时间内，用调压装置将启动电压连续平稳地上升，直至达到额定电压。

整个启动过程中，电动机的转矩也是平滑地增大而不是跳跃的，一直到转矩为最大值Mm为止，所以叫软启动。

软启动可分为有级和无级两类，前者的调节是分档的；后者的调节是连续的。

早先的软启动均是有级的，如Y/△变换软启动、自耦变压器软启动、电抗器软启动等。

无级调节主要有三种：以电解液液阻限流的软启动、以晶闸管为限流器件的晶闸管软启动、以磁饱和电抗器为限流元件的磁控软启动。

3.采用星角启动方式实现软启动
星角启动常用于低压380V且功率较大的电机启动中，且只能用于正常运行时为三角形接法的电动机。

电机启动前，通过二次回路将电机定子绕组的初始状态接成星形接法，此时加在电机定子每相绕组的电压为220V。

电机启动后，电机的启动电流和启动转矩分别只有全电压启动时的1/3，转动一段时间后，通过二次回路中的切换系统（一般以延时继电器控制，时间不超过一分钟）将电机定子绕组改接成三角形接法，此时加在电机定子每相绕组的电压为380V，电机转为全压运行，从而完成电机的软启动过程。

4.利用变频器实现软启动
变频器也是一种软启动装置，它可以在限流的同时保持高的启动转矩。

变频器主要工作原理是利用电力半导体器件的通断作用将频率、电压都固定的交流电源变成频率、电压都连续可调的三相交流电源。

按照变换环节有无直流环节可以分为交－交型变频器和交－直－交型变频器。

其中，交-直-交型变频器是先将工频交流电源通过整流变为直流电源，然后再利用逆变器将直流电源变换为频率、电压可控制的交流电源供给用电设备。

在石化行业中，选用变频器作为大功率电动机的软启动装置时，通常还需要考虑变频器的调速特性。

由公式N=60(1-S) f/P（式中：N 表示异步电动机的转速 r/min；表示供电电源频率Hz；P表示电机极对数；S表示电机转差率）可知，异步电动机改变定子频率f即可平滑的调节同步转速。

但是，随着f的改变，电动机的机械特性也会发生相应的变化。

在异步电动机中，已知E=4.44fω1K1φ，如果略去了定子阻抗压降，则U1=E1=4.44fω1K1φ，说明若端电压U1不变，则随着f的升高，气隙磁通φ减小。

又从转矩公式：M=CMφI2cosφ2可以看出，Φ的减小势必导致电动机允许输出转矩M的下降，使电机的利用率恶化。

同时，电机的最大转矩也将下降，严重时会使电机堵转。

若维持端电压U1不变，而减小f，则气隙磁通Φ将增加，这就会使磁路饱和，激磁电流IM上升，导致铁损急剧增加，这也是不允许的。

因此在许多场合，要求在调频的同时改变定子电压U1，以维持Φ接近不变。

目前在石化装置中使用较为普遍的变频器大多基于此特性，即U/f模式。

既保证软启动的要求，又满足工艺调速的需求。

变频器U/f模式特性曲线
5.结语
综上所述，星角启动原理简单、造价低廉，但只能用于正常运行时为三角形接法的电动机。

变频器不仅兼顾软启动和调速两种功能于一身，其节能高效的特点也与当今“节能降耗”这一发展主题相适应相匹配，是我国重点推广的一项节能技术，已应用在多种行业的电机设备中，特别是在风机、泵类设备驱动控制场合取得了显著的节电效果。

参考文献
[1]杨洁. 大功率设备软启动的方式及优缺点比较. 科技信息,2011,04:411.
[2]吴忠志，吴家林.《变频器应用手册》.北京：机械工业出版社，1995.
[3]陈伯时.《电力拖动自动控制系统-2版》.北京：机械工业出版社，2000.。