ATS48软启动器在水轮机压力油泵雠制改造中的应用

摘 要：介绍仙衣滩电厂对4台机组的8台压力油泵的自动控制电路进行技术改造中，采用施耐德ATS48软启动器作为压力油泵电器控制的应用情况，软启动器的选择，技术改造的效果等。
关键词：电厂；压力油泵；改造；软启动器
0 引言
　　贵港航运枢纽水电厂位于广西西江航运干线中上游，整个电厂总装机容量为4x3OMW，设计年发电量为6．1亿千瓦时，首台机组于1999年2月正式投产发电，4台机组于1999年9月全部竣工发电。是西江航运建设工程的二期工程，工程包括电厂和船闸两部分，是广西西江航运建设“以电促航，航电结合，滚动发展”的重要一环。
　　贵港航运枢纽水电厂油压装置采用芬兰科瓦纳公司的产品，经过多年的运行考验表明， 油压装置的运行比较正常，故障率也比较低，便于维护。但由于该装置是欧洲产品，是根据北欧气候寒冷的特点开发设计的，考虑到水轮发电机组油压装置所用的操作用油（即透平油）在温度较低的情况下，其粘度会增大，流动性能差， 操作不灵活，容易引起机构操作迟缓或误操作的缺点，科瓦纳公司将压力油泵设计为长期运行的方式，可使油温保持在比较高的状态，即只要水轮发电机组处于运行状态，压力油泵也处于运行打油状态，只是当压力油槽内的压力低至整定值时，关闭卸载阀，压力油泵可直接向压力油槽内补油，当压力油槽内的油压升高至整定值时，打开卸载阀， 开通集油箱油路，压力油泵打上的油直接卸回集油箱，此时压力油泵处于轻载长期运行状态，压力油泵长期循环往复抽油卸油，使集油箱里的油温度不断上升，长时间后导致整个调速系统油温也不断上升，对机组安全运行造成了威胁。虽然科瓦纳公司针对油压装置专门设计了一套专用的冷却系统，即通过专用的过滤／补油泵将集油箱内的油打至一个专用的水冷却器内，经过冷热交换，冷却后的油重新流回集油箱内，从而使油压装置中的油温降低，但由于所用的冷却水是昂贵干净的自来水，用后的自来水直接排至厂房的集水井，又增加了厂房渗漏排水泵的工作量，可以说油压系统的冷却是既耗油又耗水。特别是在炎热的夏季，洪水期时节，是机组满发多功的好时机，却经常发出集油箱温度过高的报警信号，对机组的安全运行极为不利。可以说，针对于北欧寒冷天气设计的油压装置已经不适应电厂安全生产的需要， 需要进行技术改造。
1 改造方案
　　针对原来油压装置压力油泵长期运行的这一缺点，2004年公司对该项目进行了专门的立项技改，将压力油泵原来长期运行方式改为间断运行方式， 同时将压力油泵电机的起动方式由原来直接起动方式改为间断起动方式。通过采用施耐德公司生产的ATS48型软启动器来实现自动控制压力油泵的起动和停止，不需要长期抽油，只有当压力油槽内的油压降低到整定值时才起动压力油泵向压力油槽补油，当压力升高至整定值时停止压力油泵。通过ATS48软启动器对压力油泵电机的自动控制， 不但改善了电机由于原来采用直接起动方式而产生的对电网的影响，同时降低了电机由于频繁起动自身所承受的较大结构冲力，并且由于软启动器能依据负载变化自动调整输出电压，可大大减少电机的有功和无功损耗，从而达到节能的目的；采用软启动器控制压力油泵实现间断运行方式后，压力油槽内的油温不会快速升高，因此不需要经常起动过滤／补油油泵，也不需要开启冷却水（自来水）来冷却压力油，达到节能节水的目的。
2 软启动器选用原则
　　在实际应用中， 我们主要根据以下原则来配用软启动器：
　　（1）功率较大电机，直接起动时对电网有不允许的大冲击；
　　（2）在起动时产生的力矩冲击，可能使机械断轴；
　　（3）需要较频繁地起动电机（软启动器一般允许起动1O次／h，而电机不致过热）；
　　（4）泵类负载防止水锤效应，以防止管道破裂；
　　（5）工作机械需要特殊功能的，如突跳，平滑加速，减速，快速停止，低速制动和准确定位等；
　　（6）降低电网适配容量，节省开支。
　　本厂压力油泵电机的额定容量为90kW， 根据以上所述选用软启动器的原则，结合实际需要，选用施耐德ATS48系列软启动器中型号为ATS48C1 7Q的软启动器。
　　ATS48软启动器可提供以下4种启动方式：
　　（1）限流起动。限制电机的起动电流，但损失起动转矩，主要应用于轻载起动的负荷。
　　（2）软启动。在起动时间内电压从初始值开始线性上升，把传统的降压起动对电压的调节从有级变为无级，但其初始转矩小，起动时间长，主要应用于重载启动。
　　（3）突跳加软启动。在软启动的基础上，在起动初期提供一个附加转矩以克服负载的静摩擦，然后转矩平滑上升，大大缩短起动时问。
　　（4）泵控制起动。可在没有反馈设备的条件下，根据负载特性检测电机起动参数，向电机提供加速／减速的控制，并自动调节输出转矩，最大限度地减少机械冲击。
　　根据本厂压力油泵额定容量和实际负载变化情况，我们选择了突跳加软启动方式。
3 技改效果
3．1 维护
　　压力油泵电气控制经过采用软启动器进行改造后，电机起动电流可控制在2-3In的范围之内，而且电机加速相当平稳，对机械设备的冲击大大降低。由于ATS48软启动器采用国际最先进的单片机作中央数据处理、1 2位A／D转换器为信号采样， 因而具有显示直观、保护功能齐全、性能可靠、工作稳定等显著特点。用户可以任意设定各类参数，使其具有更高的灵活性。而故障预报警功能保证了用户能及时处理故障，避免因过多停机而造成的不必要的损失。另外，ATS48软启动器所具有的完备的保护功能，如过载、堵转／失速、欠电压、过电压、电压不平衡等功能，基本上可以做到免日常维护。
3．2 运行方式
　　采用ATS48软启动器改造后，压力油泵的运行方式由长期运行改为间断运行方式，起动方式由全电压直接起动改为突跳加软启动方式，停止方式由自由停止改为软停止方式。电气方面，不但能有效地减少对压力油泵电机的电流冲击，还能有效改善电机起动对电网电压的影响；机械方面，可减轻对压力油泵和插装阀的机械冲击，减少了对油泵以及各种液压部件的机械磨损，可使调速系统供油更加稳定，运行可靠，操作维护方便。原控制方式， 由于采用全电压直接起动和长期运行方式，压力油泵和液压部件机械磨损加快，降低了机械部件的使用寿命，提高了调速系统的故障率，增加了维护的工作量，不利于机组长期安全运行。
3．3 经济效益
　　压力油泵原控制方式，由于采用长期运行方式，为降低油温频繁使用压力油冷却系统，需要耗费大量的电能和自来水，同时长期运行产生的机械磨损，需要储备大量备品备件，加大了维护成本。
　　使用软启动器后， 由于采用问断运行方式，减少维护工作量。同时由于不需要长时间起动过滤／补油泵，减少了冷却系统使用时问（运行方式已改为：运行0．5h，停泵8h），节约了大量的电能和水能，大幅度降低设备运营成本，提高了生产经济效益。据粗略统计，贵港航运枢纽水电厂应用软启动方式改造压力油泵的电气控制方式以后， 一年下来节省了大量的电能和自来水的开支，产生了可观的经济效益。具体数字见表1。

4 结束语
　　压力油泵电气控制回路技术改造后运行几年来，安全可靠， 维护方便， 为电厂创造了可观的经济效益。