中、高压软起动器在长输油气管道行业中的应用

1．前言
在油气长输管道行业中，中压大、中功率的电动机担负着油品输送的驱动任务，负载多为泵（油品）或压缩机（天然气）。随着社会工业的快速发展，电力资源日趋紧张，在某些区域内，不允许大、中功率的电机直接起动，必须采取必要的措施来操作电机的起停工作。一个工程项目建设的优劣，应该是一个系统的、综合的评价，这就包括各专业的细分与密切配合，而在实际执行过程中，更多的是专业的细分，而或多或少的缺失专业的密切配合。
2．工程设计专业的细分与配合的分析
在工程项目的设计过程中，如工艺专业只注重工艺专业提供的工艺设备所需的参数，不要求电气专业能否考虑电气设备对工艺设备的保护。而电气专业就只满足工艺专业提出的配电要求，不再深入的考虑整个工艺系统的电气操作对工艺设备的保护。因此，在工艺设计上出现了系统严密性的盲区。在管道（包括水力方面）运行过程中，众所周知，泵的起动和停车，都会引发对管道不利的“水锤或水击”效应。
为了克服对泵、管道及其附属设备造成不必要的冲击破坏，工艺专业设置了防止水力惯性的止回阀、自动压力保护装置，来调节瞬间压力的冲击，但是不能够从根本上解决存在的安全隐患。从系统分析的观点来看，引起安全隐患的源头是电机的起动和停车过程，如果电机的起动和停车过程能够柔性的实现，那问题就从大大缓解了。
从电气专业的角度来说，在满足工艺要求配电设计前提下，最关心的问题是电机操作参数是否满足国家规范对电网压降15%的要求，除非在临界状态考虑是否采取必要的起动方式外，一般很少考虑对工程项目的优化综合保护，因为认为此范围已不在电气专业的范围之内了。殊不知，管道工艺参数的设计和电气参数及其操作方式有很大的联系，管网及其设备的使用寿命和设备的驱动方式有很重要的联系。
3．用户或工程项目建设成员知识结构的分析
一般情况下，工程项目的设计工作委托给设计单位，而业主或项目管理职能部门往往过分的依赖设计部门或自身职能部门知识体系的不健全，导致所监造设计的工程项目难免出现盲区。单一的狠抓项目的安全、剔除设计及建设的安全隐患。如软起动设备的销售商在做技术推广时，得到诸如我的电网条件非常好，不会对电网及其它设备造成影响等等的回答。其实，这个情况仅仅考虑自己与第三方（如关联外部电网用户）的保护，而没有考虑自己的工艺设备是否也需要保护或更需要保护。
从节能观点考虑，使用和不使用软起动设备仅相差3-5%，对于一个企业来说，是微不足道的。往往被多数人忽略，特别提示，尤其在电力资源相对紧缺的情况下，这种节能意识的缺失往往比这3-5%的电力浪费更严重。
4．社会经济发展的转型，全面建设节约、和谐型企业的分析
中国经济由粗放型向经济节约型转变过程中，企业主管的思想的转变往往滞后于社会、企业的目标，当然，这其中也会受到投资等诸多因素的影响。但是，工艺设备的运行同样需要和谐，降低操作过程中的冲击，延长设备的寿命，也就节约巨大的资金、资源。
欧美国家的企业、员工对资源的节约意识是比较高的，因此，软起动器的使用并非如同我们国内的迫不得已的选择使用。是否使用该产品，有一个综合、系统的评价指标，包括量化的和无法量化的指标。量化指标指是否满足工程设计规范配电母线压降15%的要求，是否满足工艺配电参数的要求等。
5．输油气管道行业，软起动器的应用分析
2003年，在中油管道分公司惠-宁管线上第一次成功应用固态晶闸管软起动器开始，软起动器终于打开了管道软起动器行业的应用大门，这和以色列SOLCON公司优越的产品优势是分不开的，成功的缓解起动大电流的影响。调试的安全防范措施和简易的可操作性，深受电气人员的欢迎。内置完美的泵控曲线，大大简化设备调试过程，全面的设备和电机的保护功能有力的保证了生产的顺利进行。设备的软起动和软停车功能，成功的解决了水力惯性对管网设备造成的损害，为管网的安全、平稳运行保驾护航。
2005年的中-哈原油管道项目中，以色列SOLCON公司的中压软起动设备在竟标的过程中，以优秀的性价比获得标的，进一步拓展在油汽管道行业的应用。在大港-济南-枣庄成品油管道中，同样获得管道专家和项目管理人员的认可。
广阔的管道运输前景，迎来管道行业的又一个建设春天，为软起动的应用提供更加宽阔的舞台。
6．软起动器同类产品的选择
现代社会用电设备多，而且电力资源紧缺，中、大功率的电动机直接起动给同网供电的其它设备的安全、可靠运行带来威胁，同时也造成过大的起动能量损耗。所以对电机直接起动有以下限制条件：
１）生产工艺设备是否允许电机直接起动；
２）低压电机的容量应不大于供电变压器容量的１０％－１５％；
３）起动过程中的母线电压降△Ｕ应不大于额定电压的１５％。
对于中、大功率的电机一般都不允许直接起动，而要求采用一定的起动设备，完成正常的起动工作。其实，在优秀的工程建设方面，除上述保护别的电气设备的运行外，在满足上述条件外还应更多的保护自己，这样才能算是一个完备的优秀工程。
6．1 常用的电机起动方式：1) 直接起动; 2) 降压起动; 3) 变频起动。
6．2 直接起动引起的电气或机械方面的问题
电气问题：1.冲击电网，使电网电压下降，导致同一供电系统下的其它设备不能正常工作。2.较大的冲击电流（可达5-7倍的额定电流）破坏电动机的绝缘，降低电动机的寿命。
机械问题：1.过大的起动转矩产生机械冲击，对被带动的设备造成大的冲击力，缩短寿命，影响精度。如使联轴器损坏、皮带撕裂等。2. 造成机械传动部件的非正常磨损及冲击，加速老化，缩短寿命。
综上分析，直接起动引起的电气或机械等方面的特性较硬，甚至是破坏性的，主要因素是起动时的冲击电流过大。
6．3 电动机软起动器的分类（以降压或限流器件划分）
1）星/角变换装置---------------星/角软起动器
2）串联电抗器-------------------电抗器软起动器
3）自耦变压器-------------------自耦变压器软起动器
4）电解液--------------------------液阻软起动器
5）磁饱和电抗器-----------------磁控软起动器
6）晶闸管--------------------------晶闸管软起动器
7）变频器--------------------------变频软起动器
从1）-7）的排序过程中，不难看出电机起动方式的进化进程，目前晶闸管软起动越来越受到工程技术人员的青睐。
6．4 软起动器对泵类负载的应用优势
1）保证电网压降低于１５％的规范要求，不影响其它用电设备；
2）克服管路系统的“水击或水锤”效应，延长管道的使用寿命；
3）延长工艺设备（如电机、泵、阀门等）的使用寿命；
4）特别是输油气管道系统，更有效的延长管道的使用寿命，降低起停泵或倒泵对管路系统的压力冲击，降低安全隐患，保证生产的安全、连续运行。
综述，无论是输水还是输油气管道，管道应力的活动都应保持在一定的微小范围内，限制管道的管壁的疲劳度，同时也保护了管路的防腐功能。
6．5 软起动设备的选择
在选择和使用某一个设备时，要综合各个因素考虑，给予正确的评价。如水电阻软起动器和晶闸管软起动器，在首次投入资金的对比中，水电阻占明显的优势，但是从优秀的设计、长远的应用来说，固态晶闸管软起动器占优势。水电阻虽然价格便宜，但后期的投入，维护工作量大，而且液体电解质在工作过程中有挥发，对周围电气设备的裸露触头有污染，易形成微小电解电池效应，加速触头老化，结垢，给其它电气设备带来不利的影响。固态晶闸管软起动器虽然产生谐波，谐波含量抵达千分之几，足见谐波含量远远低于国家GB/T14549-93标准百分之几的要求。究其原因，软起动晶闸管产生谐波的机理和变频器产生谐波的机理完全不同而异，整流或逆变是利用管子的通、断两种状态来实现，而软起动中的管子是从初始态实时渐变到终态的过程，因此，产生的谐波含量远小于整流或逆变类的设备。而固态晶闸管属于免维护产品，技术含量、可靠性高，方案设计灵活。从长远的设备应用来说，固态晶闸管软起动器具有广阔的应用前景，同时代表了软起动标志性的产品。
7．结论
随着社会经济的发展，社会和企业对安全生产的观念提到一定的高度，对软起动器设备的使用有了深入、公正的评价，企业决策者和项目投资的管理者慢慢的解除对该产品的投资资金的围困，相信在不久，固态晶闸管软起动器将得到广泛的应用，同时，为企业的生产担负起保驾护航的重要角色。与时俱进，创造和谐的生产过程，需要相关人员的共同努力！