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【摘要】得益于高压软起动器的诸多优点，其在多级离心高压水泵上的应用越来越广泛。本文首先介绍了高压软起动器的工作原理，探究了高压软起动系统，分析了高压软起动器的技术优势与起动方式，以及其应用效果，最后提出了多级离心高压水泵全压启动存在的主要问题。
【关键词】高压软起动器；多级离心；高压水泵；应用
中圖分类号：U464文献标识码： A
一、前言
高压软起动器的优点十分明显，在实际应用中的效果表现十分良好，在多级离心高压水泵上的应用更是得到了有关人员的高度关注。深入研究高压软起动器在多级离心高压水泵上的应用，能够更好地节约能源，保持系统电压的稳定，具有十分重要的作用。
二、高压软起动器的工作原理
高压软起动器主要构成是接于电源与被控电机间的三相反并联晶闸管组件及其电子控制装置，主要分为四个部分，即主回路、旁路、反馈回路和控制回路。当电机启动时，根据外部所给信号起动控制器，控制器通过内部运算，按照设定的程序开通晶闸管，并根据控制晶闸管的导通角来改变输入电机的电压值。控制器通过对起动曲线和转速的监测和运算，投入旁路真空控制器，满压后切除晶闸管系统，完成软起动过程。泵房排水泵软起动控制系统图如图1。
三、高压软起动系统简介
1.系统高压回路由2个回路组成:
由KYN28A型高压柜、QBG-1806000R型软起动器QBG1、智能真空开关QBG2组成的软起动回路。由1台KYN28A型高压柜、K3组成的正常运行回路。
2.系统控制回路
由一台PLC防爆控制箱PXK和一台本安控制箱KXA组成。控制水泵的起动、停止、状态显示及故障保护。
3.软起动器工作过程
（一）为软起动器供电的隔爆高压真空开关K2及旁路隔爆高压真空开关K3的隔离手柄应在投入位置，但不要合闸送电。其合、分闸由PLC控制。PLC控制箱电源和软起动器及其智能真空开关的控制电源可始终供电。
（二）按运行按钮，系统开始起动并计时30s，智能真空开关QGB2的开关KM合闸；为软起动器供电的BGP30-6型隔爆高压真空开关K2开始合闸(合闸时间为4s)。
（三）计时到5s时，此时智能真空开关的开关KM合闸反馈和为软起动器供电的BGP30-6型隔爆高压真空开关K2合闸反馈均正常动作，给软起动器运行信号(指示灯亮)，水泵开始运转，之后达到全压，旁路高压真空接触器吸合。
（四）计时到18s时，软起动器QBG1旁路反馈正常动作，给软起动器全压信号；BGP30-6型隔爆高压真空K3开关合闸，水泵投入正常运行。
（五）计时到23s时，BGP30-6型隔爆高压真空开关K3合闸反馈正常动作，释放软起动器运行信号(指示灯灭)。
（六）计时到25s时，释放智能真空开关的开关KM。为软起动器供电的BGP30-6型隔爆高压真空开关K2分闸。
（七）计时到27s时，软起动旁路真空开关吸合。水泵电机全压运行。
（八）计时到30s，起动计时复位，整个起动过程结束。
四、高压软起动器的工作原理与技术优势
1.高压软起动器的工作原理
高压软起动器主要是由接于电源与被控电机间的三相反并联晶闸管组件及其电子控制装置所构成，主要分为四个部分，即主回路、旁路、反馈回路和控制回路。当电机启动时，根据外部所给信号起动控制器，控制器通过内部运算，按照设定的程序开通晶闸管，并根据控制晶闸管的导通角来改变输入电机的电压值。控制器通过对起动曲线和转速的监测和运算，投入旁路真空控制器，满压后切除晶闸管系统，完成软起动过程。
2.技术优势
软起动器与自耦减压起动器等传统的减压起动设备相比，具有明显的技术优势。
（一）无冲击电流。软起动使电动机的起动电流以一定斜率逐渐上升至设定值，对电网无冲击，提高了供电可靠性。由于引入电流闭环控制，实现恒流平稳起动，无二次冲击电流，减小对负载机械的冲击转矩，延长机组使用寿命。
（二）起动参数可调。软起动的起动电流、起动转矩及起动时间均可根据负载情况及电网继电保护特性适当选择，无级调节至最佳。
（三）有软停机功能。软停机平滑减速，逐渐停机，它可克服瞬间断电停电的弊端，减轻对重载机械的冲击，避免高程供水系统的“水锤”效应，减少设备的损坏。
五、起动方式
1.斜坡电压软起动
晶闸管软起动器控制的基本对象是电动机的起动电压，起动电压先增加设定好的速率，然后再调为额定电压Ue。对于电路具有无限流功能的，在电动机起动过程中，还会出现比较大的冲击电流，还容易造成晶闸管算坏，已经逐渐被取代。
2.突跳起动
在起动初期，晶闸管在极短时间内保持全导通后回落，然后安装原设定的值线性上升，恒流起动。这种方法比较适合重载并需要克服角度摩擦力矩的起动。
3.电压双斜坡起动
起动时，电机的输出力矩是与电压的变化成正比的，因此，起动初期提供一个初始电压Us，根据负载调节Us，当将Us调至比负载静摩擦力矩大时，负载就开始运转。这时，输出电压从Us按稳定速率上升，电机速率也不多增加。输出电压达到Ur时，电机大约达到了额定转速。起动过程中软起动器自动检测达速电压，电机运转到额定转速，输出电压即达到了额定电压。
4.限流起动
限流式起动即电气在起动时其起动电流不超过某一设定值Im。起动时，输出电压从0迅速变化，当输出电流达到预先设定的Im值时恒定，这种方式起动电流较小，并且可以按需调整，对电网影响小，但是其起动时不能估计起动电压，所以不可以充分利用压降空间。除上述起动方式之外，还有脉冲恒流软起动等多种起动方式在电气起动中可以充分综合利用。
六、高压软起动器应用效果
1.系统运行可靠性提高
软起动器自2000年元月起投人使用已半年多时间，没有出现任何故障，由于软起动器的应用，电动机的主回路电源控制可以不用接触器元件，这样就消除了接触器因起动电流冲击产生电弧烧伤而造成动静触头出现粘死损坏的现象，从而提高了风机电气系统运行可靠性。
2.风机及电动机起动平稳、无冲击
一次高压离心风机在没采用软起动器之前，试用直接起动，起动瞬间电流为792A，相当于额定电流的7倍多，起动105后，电机的起动电流为503A，这时热继电器保护动作而跳停，热继电器的整定值为130A。电动机，风机在直接起动瞬间，振动很大，并且风机有刺耳的啸声。采用软起动器后，电动机的起动电流可以通过设定来限制，电动机在起动过程中，电压逐渐平滑提升，避免出现尖峰电流对电动机绕组线圈的冲击，也减小了起动过程中对风机设备的冲击，即风机的振动减小。
3.使用方便、功能强大
软起动器提供人机对话选件，通过键钮可完成各参数的调整、设置、液晶显示，具有故障自诊断功能，有过载、缺相、过电压、欠电压、短路保护、还有相位不平衡、综合热保护等多功能保护，功能强，性能可靠。
4.节约电量
在高压软启动器的实际应用中，其对电量的节约效果也是十分明显的。根据有关数据显示，在多级离心高压泵上应用高压软启动器，比传统方式能有效节约三分之一左右的电量。这种明显的节约电量效果，也是十分值得深入探究的。
七、多级离心高压水泵全压启动存在的主要问题
高压水泵采用全压直接启动，存在诸多问题，主要表现在以下几个方面：
1.造成电网电压波动，影响其它设备的运行高压水泵全压直接起动时，系统母线电压会降低12%左右，严重影响了照明系统及电子设备的稳定运行，特别是UPS、变频器等设备。
2.伤害电机绝缘，降低电机寿命。
（一）大电流产生的焦耳热反复作用于导线外绝缘，使绝缘加速老化、寿命降低。
（二）大电流产生的机械力使导线相互摩擦，降低绝缘寿命。
（三）高压开关合闸时触头的抖动现象会在电机定子绕组上产生操作过电压，有时会达到外加电压的5倍以上，这样高的过电压会对电机绝缘造成极大伤害。
3.电动力对电机及水泵的伤害
大电流在电机定子线圈和转子鼠笼条上产生很大的冲击力，会造成夹紧松动、线圈变形、鼠笼条断裂等故障。全压直接起动时的起动转矩大约为额定转矩的2倍，这么大的力矩突然加在静止的机械设备上，会加速齿轮磨损甚至打齿。。为改变缺陷，需要改变高压水泵的启动方式，即应采用降压启动。
八、结束语
通过对高压软起动器在多级离心高压水泵上的应用研究，我们可以发现，由于高压软起动器的明显优势，其能够更好地发挥在多级离心高压水泵应用中的作用，对于提升水泵的工作效能具有十分重要的意义。希望本文的研究能够对相关工作起到借鉴作用。
参考文献：
[1]王玉峰，马广承等.晶闸管控制感应电机起动过程中振荡现象研究[J]，电机与控制学报，2012年，第6期：88-89.
[2]王毅，赵凯歧，徐殿国等.电机软起动控制系统中功率因数角的研究[J]，中国电机工程学报，2010年，第2期：120-122.
[3]肖波，王喜元.晶闸管调压软起动器的应用研究[J]，防爆电机，2013年，第4期：45-46.
[4]凯岐，王毅，徐殿国，刘宏伟.晶闸管控制的感应电机中动电磁转矩的一种新策略[J].中国电机工程学报，2011年，第5期：48-49.
[5]刘明亮.电力电器与供电[M].武汉:华中理工大学出版社，2010年.
【关键词】高压软起动器；多级离心；高压水泵；应用
中圖分类号：U464文献标识码： A
一、前言
高压软起动器的优点十分明显，在实际应用中的效果表现十分良好，在多级离心高压水泵上的应用更是得到了有关人员的高度关注。深入研究高压软起动器在多级离心高压水泵上的应用，能够更好地节约能源，保持系统电压的稳定，具有十分重要的作用。
二、高压软起动器的工作原理
高压软起动器主要构成是接于电源与被控电机间的三相反并联晶闸管组件及其电子控制装置，主要分为四个部分，即主回路、旁路、反馈回路和控制回路。当电机启动时，根据外部所给信号起动控制器，控制器通过内部运算，按照设定的程序开通晶闸管，并根据控制晶闸管的导通角来改变输入电机的电压值。控制器通过对起动曲线和转速的监测和运算，投入旁路真空控制器，满压后切除晶闸管系统，完成软起动过程。泵房排水泵软起动控制系统图如图1。
三、高压软起动系统简介
1.系统高压回路由2个回路组成:
由KYN28A型高压柜、QBG-1806000R型软起动器QBG1、智能真空开关QBG2组成的软起动回路。由1台KYN28A型高压柜、K3组成的正常运行回路。
2.系统控制回路
由一台PLC防爆控制箱PXK和一台本安控制箱KXA组成。控制水泵的起动、停止、状态显示及故障保护。
3.软起动器工作过程
（一）为软起动器供电的隔爆高压真空开关K2及旁路隔爆高压真空开关K3的隔离手柄应在投入位置，但不要合闸送电。其合、分闸由PLC控制。PLC控制箱电源和软起动器及其智能真空开关的控制电源可始终供电。
（二）按运行按钮，系统开始起动并计时30s，智能真空开关QGB2的开关KM合闸；为软起动器供电的BGP30-6型隔爆高压真空开关K2开始合闸(合闸时间为4s)。
（三）计时到5s时，此时智能真空开关的开关KM合闸反馈和为软起动器供电的BGP30-6型隔爆高压真空开关K2合闸反馈均正常动作，给软起动器运行信号(指示灯亮)，水泵开始运转，之后达到全压，旁路高压真空接触器吸合。
（四）计时到18s时，软起动器QBG1旁路反馈正常动作，给软起动器全压信号；BGP30-6型隔爆高压真空K3开关合闸，水泵投入正常运行。
（五）计时到23s时，BGP30-6型隔爆高压真空开关K3合闸反馈正常动作，释放软起动器运行信号(指示灯灭)。
（六）计时到25s时，释放智能真空开关的开关KM。为软起动器供电的BGP30-6型隔爆高压真空开关K2分闸。
（七）计时到27s时，软起动旁路真空开关吸合。水泵电机全压运行。
（八）计时到30s，起动计时复位，整个起动过程结束。
四、高压软起动器的工作原理与技术优势
1.高压软起动器的工作原理
高压软起动器主要是由接于电源与被控电机间的三相反并联晶闸管组件及其电子控制装置所构成，主要分为四个部分，即主回路、旁路、反馈回路和控制回路。当电机启动时，根据外部所给信号起动控制器，控制器通过内部运算，按照设定的程序开通晶闸管，并根据控制晶闸管的导通角来改变输入电机的电压值。控制器通过对起动曲线和转速的监测和运算，投入旁路真空控制器，满压后切除晶闸管系统，完成软起动过程。
2.技术优势
软起动器与自耦减压起动器等传统的减压起动设备相比，具有明显的技术优势。
（一）无冲击电流。软起动使电动机的起动电流以一定斜率逐渐上升至设定值，对电网无冲击，提高了供电可靠性。由于引入电流闭环控制，实现恒流平稳起动，无二次冲击电流，减小对负载机械的冲击转矩，延长机组使用寿命。
（二）起动参数可调。软起动的起动电流、起动转矩及起动时间均可根据负载情况及电网继电保护特性适当选择，无级调节至最佳。
（三）有软停机功能。软停机平滑减速，逐渐停机，它可克服瞬间断电停电的弊端，减轻对重载机械的冲击，避免高程供水系统的“水锤”效应，减少设备的损坏。
五、起动方式
1.斜坡电压软起动
晶闸管软起动器控制的基本对象是电动机的起动电压，起动电压先增加设定好的速率，然后再调为额定电压Ue。对于电路具有无限流功能的，在电动机起动过程中，还会出现比较大的冲击电流，还容易造成晶闸管算坏，已经逐渐被取代。
2.突跳起动
在起动初期，晶闸管在极短时间内保持全导通后回落，然后安装原设定的值线性上升，恒流起动。这种方法比较适合重载并需要克服角度摩擦力矩的起动。
3.电压双斜坡起动
起动时，电机的输出力矩是与电压的变化成正比的，因此，起动初期提供一个初始电压Us，根据负载调节Us，当将Us调至比负载静摩擦力矩大时，负载就开始运转。这时，输出电压从Us按稳定速率上升，电机速率也不多增加。输出电压达到Ur时，电机大约达到了额定转速。起动过程中软起动器自动检测达速电压，电机运转到额定转速，输出电压即达到了额定电压。
4.限流起动
限流式起动即电气在起动时其起动电流不超过某一设定值Im。起动时，输出电压从0迅速变化，当输出电流达到预先设定的Im值时恒定，这种方式起动电流较小，并且可以按需调整，对电网影响小，但是其起动时不能估计起动电压，所以不可以充分利用压降空间。除上述起动方式之外，还有脉冲恒流软起动等多种起动方式在电气起动中可以充分综合利用。
六、高压软起动器应用效果
1.系统运行可靠性提高
软起动器自2000年元月起投人使用已半年多时间，没有出现任何故障，由于软起动器的应用，电动机的主回路电源控制可以不用接触器元件，这样就消除了接触器因起动电流冲击产生电弧烧伤而造成动静触头出现粘死损坏的现象，从而提高了风机电气系统运行可靠性。
2.风机及电动机起动平稳、无冲击
一次高压离心风机在没采用软起动器之前，试用直接起动，起动瞬间电流为792A，相当于额定电流的7倍多，起动105后，电机的起动电流为503A，这时热继电器保护动作而跳停，热继电器的整定值为130A。电动机，风机在直接起动瞬间，振动很大，并且风机有刺耳的啸声。采用软起动器后，电动机的起动电流可以通过设定来限制，电动机在起动过程中，电压逐渐平滑提升，避免出现尖峰电流对电动机绕组线圈的冲击，也减小了起动过程中对风机设备的冲击，即风机的振动减小。
3.使用方便、功能强大
软起动器提供人机对话选件，通过键钮可完成各参数的调整、设置、液晶显示，具有故障自诊断功能，有过载、缺相、过电压、欠电压、短路保护、还有相位不平衡、综合热保护等多功能保护，功能强，性能可靠。
4.节约电量
在高压软启动器的实际应用中，其对电量的节约效果也是十分明显的。根据有关数据显示，在多级离心高压泵上应用高压软启动器，比传统方式能有效节约三分之一左右的电量。这种明显的节约电量效果，也是十分值得深入探究的。
七、多级离心高压水泵全压启动存在的主要问题
高压水泵采用全压直接启动，存在诸多问题，主要表现在以下几个方面：
1.造成电网电压波动，影响其它设备的运行高压水泵全压直接起动时，系统母线电压会降低12%左右，严重影响了照明系统及电子设备的稳定运行，特别是UPS、变频器等设备。
2.伤害电机绝缘，降低电机寿命。
（一）大电流产生的焦耳热反复作用于导线外绝缘，使绝缘加速老化、寿命降低。
（二）大电流产生的机械力使导线相互摩擦，降低绝缘寿命。
（三）高压开关合闸时触头的抖动现象会在电机定子绕组上产生操作过电压，有时会达到外加电压的5倍以上，这样高的过电压会对电机绝缘造成极大伤害。
3.电动力对电机及水泵的伤害
大电流在电机定子线圈和转子鼠笼条上产生很大的冲击力，会造成夹紧松动、线圈变形、鼠笼条断裂等故障。全压直接起动时的起动转矩大约为额定转矩的2倍，这么大的力矩突然加在静止的机械设备上，会加速齿轮磨损甚至打齿。。为改变缺陷，需要改变高压水泵的启动方式，即应采用降压启动。
八、结束语
通过对高压软起动器在多级离心高压水泵上的应用研究，我们可以发现，由于高压软起动器的明显优势，其能够更好地发挥在多级离心高压水泵应用中的作用，对于提升水泵的工作效能具有十分重要的意义。希望本文的研究能够对相关工作起到借鉴作用。
参考文献：
[1]王玉峰，马广承等.晶闸管控制感应电机起动过程中振荡现象研究[J]，电机与控制学报，2012年，第6期：88-89.
[2]王毅，赵凯歧，徐殿国等.电机软起动控制系统中功率因数角的研究[J]，中国电机工程学报，2010年，第2期：120-122.
[3]肖波，王喜元.晶闸管调压软起动器的应用研究[J]，防爆电机，2013年，第4期：45-46.
[4]凯岐，王毅，徐殿国，刘宏伟.晶闸管控制的感应电机中动电磁转矩的一种新策略[J].中国电机工程学报，2011年，第5期：48-49.
[5]刘明亮.电力电器与供电[M].武汉:华中理工大学出版社，2010年.