Minkšto starterio spintelė

Pirmaujančio Kinijos gamintojo „Csivei“ siūlomą „Soft Starter“ spintelę sudaro 3 fazių minkštojo paleidimo blokas (7,5–800 kW, 380–690 V), įėjimo grandinės pertraukiklis arba saugiklis, įmontuotas apėjimo kontaktorius, variklio perkrovos relė ir valdymo transformatorius. Paleidimo charakteristikos – programuojama srovės riba, įtampos rampos laikas ir pradinis sukimo momentas – nustatomos skaitmenine klaviatūra arba HMI. Papildomos funkcijos apima minkšto stabdymo rampą, skirtą siurblių sistemoms, kad būtų išvengta vandens plaktuko. Apsauga apima trumpąjį jungimą, perkrovą, fazės praradimą, per mažą / viršįtampą ir tiristoriaus per didelę temperatūrą. Standartinis ryšys per Modbus RTU leidžia prisijungti prie gamyklos DCS arba SCADA; galimi pasirinktiniai Profibus, Profinet arba Ethernet/IP. Ant grindų pastatomas gaubtas pagamintas iš cinkuoto plieno, padengtas milteliniu būdu, IP42–IP55, tinkamas vidaus elektros patalpoms ir dulkėtoms pramonės aplinkoms.

Produkto programos

Varikliams, kurie veikia fiksuotu greičiu, tačiau reikia švelniai paleisti, kad būtų apsaugota varoma įranga ir elektros tinklai, minkštojo paleidimo spinta yra kompaktiška, mažai priežiūros reikalaujanti alternatyva tiesioginiams arba žvaigždžių trikampio starteriams.

Vandens ir nuotekų siurblinės

Neapdoroto vandens paėmimo, stiprintuvo ir perpylimo siurbliams naudingas minkštas paleidimas, kuris pašalina vandens plaktuką vamzdynuose ir sumažina mechaninį siurblio sparnuočių ir movų susidėvėjimą. Integruota minkšto stabdymo funkcija dar labiau slopina atbulinio vožtuvo trenksmą ir slėgio šuoliais. Aplenkimo veikimas esant pastoviam darbui užtikrina minimalų spintos šilumos generavimą net siurblinėse su ribota ventiliacija.

ŠVOK ventiliatorių ir kompresorių sistemos

Aušintuvai, aušinimo bokštų ventiliatoriai ir dideli vėdinimo įrenginių varikliai komerciniuose pastatuose gali naudoti dideles paleidimo sroves, dėl kurių mirksi lemputės ir įtempia generatoriaus valdiklius. Minkšto paleidimo spintelės apriboja įsijungimo srovę iki 3–4 kartų pilnos apkrovos, užkertant kelią įtampos kritimui. Apėjimo kontaktoriai pašalina nuolatinius tiristorių nuostolius, išlaikant sistemos energijos efektyvumą per ilgas pastato eksploatavimo valandas.

Kasybos ir karjerų konvejeriai ir trupintuvai

Juostinių konvejerių ir uolienų trupintuvų paleidimo metu reikia švelniai pritaikyti sukimo momentą, kad būtų apsaugotos pavarų dėžės, diržo sujungimai ir movos nuo smūginės apkrovos. Minkšto starterio reguliuojamo paleidimo funkcija prieš paleidžiant duoda trumpą didelio sukimo momento impulsą, įveikiant visiškai pakrauto diržo nutrūkimo trintį. Kai variklis veikia, aplinkkelio kontaktorius užtikrina vėsų, energiją taupantį darbą dulkėtoje, aukštos temperatūros aplinkoje.

Pramoniniai kompresoriai ir maišytuvai

Sraigtiniai ir stūmokliniai kompresoriai gamybos įmonėse, taip pat maišytuvai ir maišytuvai cheminio apdorojimo metu pradeda veikti esant apkrovai ir juos reikia sklandžiai pagreitinti. Minkštieji starteriai pašalina staigius sukimo momento pereinamuosius veiksnius, kurie pagreitina guolio ir mentelių susidėvėjimą, o apėjimo veikimas užtikrina, kad tiristorius neprarastų ilgai nepertraukiamai veikiant.

Žemės ūkio drėkinimo ir giluminių šulinių siurbliai

Giluminiai povandeniniai siurbliai ir didelės purkštuvų sistemos atokiose vietovėse remiasi minkštais paleidikliais, apsaugančiais siurblio velenus ir šulinių korpusus nuo paleidimo sukimo momento. Spintelės yra suderinamos su generatoriaus maitinimu, nes sumažinta įsijungimo srovė leidžia mažesniam generatoriui paleisti didesnį siurblį. Naudojant aplinkkelį, drėkinimo sezono metu sumažėja degalų sąnaudos.

Techninis gilus nardymas

Minkštojo paleidimo spintelėje integruotas tiristoriaus pagrindu pagamintas minkštasis paleidiklis su visa variklio ir grandinės apsauga viename iš anksto prijungtame korpuse, optimizuotame pramoniniam fiksuoto greičio variklio valdymui.

Tiristorių pagrįstas įtampos didinimas

Minkštasis paleidiklis valdo šešis antilygiagrečius siliciu valdomus lygintuvus (SCR), po vieną porą fazei, kad sklandžiai padidintų variklio įtampą nuo reguliuojamo pradinio sukimo momento lygio (paprastai 30–60 % vardinio) iki visos įtampos per vartotojo nustatytą rampos laiką (0,5–60 sekundžių). Padidinimo metu srovė ribojama iki nustatyto visos apkrovos srovės kartotinio, paprastai 3–5 kartų, užkertant kelią transformatoriaus arba generatoriaus perkrovai. Varikliui priartėjus prie sinchroninio greičio, vidinis algoritmas aptinka srovės sumažėjimą ir signalizuoja, kad apėjimo kontaktorius užsidarytų, tiesiogiai prijungdamas variklį prie elektros tinklo. Tai pašalina srovę iš SCR, pašalindama jų laidumo nuostolius ir šilumos susidarymą.

Apėjimo veikimas ir nuolatinis važiavimas

Po paleidimo visa variklio srovė teka per mechaninį apėjimo kontaktorių, kuris yra skirtas nuolatiniam darbui. SCR lieka užblokuoti, todėl minkštas starteris nieko neprisideda prie šiluminio pakilimo. Tai yra pagrindinis pranašumas, palyginti su VFD fiksuoto greičio taikymuose – spinta veikia vėsiai ir reikalauja minimalaus vėdinimo. Jei pasirenkamas švelnus stabdymas, išjungus atsidaro aplinkkelis, o SCR vėl įsijungia, kad palaipsniui sumažintų įtampą, užkertant kelią vandens plaktukui.

Variklio ir grandinės apsauga

Spintelė užtikrina visišką variklio apsaugą per termomagnetinį grandinės pertraukiklį ir elektroninę perkrovos relę su fazių praradimo ir srovės disbalanso aptikimu. Apsauga nuo trumpojo jungimo yra suderinta siekiant išsaugoti SCR vientisumą. Papildomos apsaugos priemonės apima:

● Apsauga nuo per mažos / viršįtampio, išjungiama prieš sugadinant variklį dėl įtampos anomalijų

● Tiristoriaus per didelės temperatūros jutimas su aliarmu ir išjungimo pakopa

● Fazės pasikeitimo ir fazės praradimo aptikimas

● Apsauga nuo užstrigimo ir užblokuoto rotoriaus per relę

Išoriniai apsauginiai blokatoriai (pvz., avarinis stabdymas, vibracijos jungiklis) prijungiami prie valdymo grandinės per tam skirtus gnybtus.

Valdymo sąsaja ir ryšys

Skaitmeninė klaviatūra su LCD ekranu starterio bloke suteikia vietinių parametrų nustatymą, paleidimo / išjungimo valdymą ir būsenos indikaciją, įskaitant variklio srovę, įtampą ir gedimų kodus. Didesnėms spintelėms galima integruoti prie durų montuojamą HMI. Standartinis RS485 Modbus RTU leidžia nuotoliniu būdu paleisti/sustabdyti, atsisiųsti parametrus ir pranešti apie aliarmą į DCS arba SCADA. Reikalingiems įrenginių tinklams galimi Profibus DP, Profinet arba Ethernet/IP šliuzai.

Aptvaras ir šilumos valdymas

Ant grindų pastatoma spintelė pagaminta iš didelio storio cinkuoto plieno lakšto su atspariu oro sąlygoms milteliniu būdu. Kadangi tiristoriaus šiluma generuojama tik sekundžių trukmės paleidimo ir sustabdymo rampos metu, vidaus spintoms dažnai pakanka natūralaus konvekcinio aušinimo. Didelės galios įrenginiams arba aukštai aplinkos aplinkai numatyti filtruojami priverstinio oro ventiliatoriai su termostatiniu valdymu. Standartinė apsaugos klasė yra nuo IP42 iki IP54; aukštesni įvertinimai galimi dulkėtoms arba lauko vietoms.

Atitiktis ir testavimas

Kiekviena spinta atlieka gamyklos priėmimo testą, įskaitant: maitinimo grandinės izoliacijos varžos matavimą, SCR uždegimo grandinės patikrą, apėjimo kontaktoriaus veikimą ir visų užprogramuotų paleidimo/išjungimo profilių ir apsaugos funkcijų testavimą. Agregatas suprojektuotas ir išbandytas pagal IEC 61439-1/2, o visos valdymo grandinės išbandytos pagal galiojančius atsparumo triukšmui standartus.

Dažnai užduodami klausimai

1 klausimas: kada turėčiau pasirinkti minkšto paleidimo spintelę, o ne VFD arba DOL starterį?

Pasirinkite minkštąjį starterį, kai reikia sklandaus variklio pagreitėjimo ir mažesnės įsijungimo srovės, bet nereikia nuolat keisti greičio. Minkštieji starteriai yra paprastesni, generuoja mažiau šilumos, kainuoja mažiau ir yra kompaktiškesni nei VFD. Palyginti su DOL, jie pašalina srovės viršįtampius ir mechaninį smūgį. Palyginti su star-delta, jie suteikia visiškai reguliuojamus paleidimo parametrus ir gali švelniai sustabdyti siurblių sistemas.

2 klausimas: kokių dydžių variklis gali tilpti į spintelę?

Standartinės spintos sukonfigūruotos varikliams nuo 7,5 kW iki 800 kW esant 400 V įtampai (trifazis), o didesniems varikliams yra 690 V. Suderinsime minkštąjį paleidiklį, apėjimo kontaktorių ir grandinės pertraukiklį prie jūsų variklio vardinės lentelės srovės. Galimos individualios didesnės galios konfigūracijos.

3 klausimas: ar minkšto paleidimo spintelė palaiko kelių variklių paleidimą?

Taip, nuosekliai: vienas minkštas starteris gali vieną po kito paleisti kelis variklius, kurių kiekvienas turi savo išėjimo kontaktorių. Pirmajam varikliui pasiekus visą greitį ir apeinant, minkštasis starteris nuo jo atsijungia ir prisijungia prie antrojo variklio ir t.t. Tai sumažina išlaidas, kai keli panašaus dydžio siurbliai ar ventiliatoriai dalijasi viena stotimi. Tačiau visų variklių paleidimo parametrai turi būti vienodi arba panašūs.

4 klausimas: kas atsitiks, jei minkštasis starteris sugenda varikliui veikiant?

Kai variklis veikia visu greičiu ir uždaromas apėjimo kontaktorius, variklis veikia tiesiai iš maitinimo tinklo. Jei minkštojo starterio valdymo plokštė sugenda arba SCR yra pažeisti, variklis toliau veikia nepakitęs. Gedimas turės įtakos tik kitam paleidimo bandymui. Šis būdingas saugus nuo gedimų yra pagrindinis veiklos pranašumas.

5 klausimas: kokio ilgio yra švelnaus paleidimo rampa ir ar ją galima reguliuoti?

Įtampos rampos laikas yra visiškai reguliuojamas, paprastai nuo 0,5 iki 60 sekundžių, ir, jei reikia, gali būti pratęstas. Pradinė paleidimo įtampa (kick start) taip pat yra reguliuojama. Optimali rampa priklauso nuo variklio ir apkrovos – pakankamai ilga, kad būtų išvengta mechaninio smūgio, pakankamai trumpa, kad apribotų tiristoriaus įkaitimą paleidimo metu.

6 klausimas: ar minkštas starteris gali atlaikyti dažną paleidimą?

Minkštas starteris skirtas tam tikram paleidimų skaičiui per valandą (paprastai iki 10 sunkių paleidimų). Šis įvertinimas priklauso nuo paleidimo srovės nustatymo, rampos laiko ir variklio dydžio. Taikomoms programoms, kurių metu paleidžiama labai dažnai (pvz., indeksuojant konvejerius), VFD gali būti tinkamesnis. Dėl tinkamo dydžio pasikonsultuokite su mumis dėl savo darbo ciklo.

7 klausimas: kokios priežiūros reikia spintelei?

Reguliari techninė priežiūra yra minimali: kasmetinė vizualinė galios galų patikra, vėdinimo filtrų (jei yra) valymas ir apėjimo kontaktoriaus veikimo patikra. SCR neturi judančių dalių ir nesidėvi. Apėjimo kontaktorius yra pagrindinis tinkamas eksploatuoti komponentas, kurio mechaninis tarnavimo laikas paprastai viršija vieną milijoną operacijų, o tai reiškia tarnavimo metus.

8 klausimas: ar minkštasis starteris sukuria harmoniką maitinimo tinkle?

Tiristorių minkštieji paleidikliai generuoja harmonines sroves tik trumpo paleidimo ir švelnaus sustabdymo rampos metu. Pastovios būsenos aplinkkelio veikimo metu variklis ima sinusinę srovę, todėl harmonikos nesusidaro. Dėl to jie yra patogesni tinklui nei kintamosios srovės įrenginiai, kurie gali generuoti nuolatines harmonikas, nebent jos būtų filtruojamos.

Rajono vandens tiekimo tinklas – 20 siurblinių atnaujintas minkštas starteris

Fonas

Regioninė vandens tarnyba Rytų Europoje valdė 20 nuotolinių slėginių siurblių tinklą, kurių kiekvienoje buvo 2–4 įprastiniai tiesioginio prijungimo (DOL) siurbliai, kurių galia svyruoja nuo 37 iki 132 kW. Stotys buvo labai svarbios vandens paskirstymui keliuose miestuose, tačiau pasikartojančios problemos lėmė nepriimtinas eksploatavimo išlaidas ir paslaugų sutrikimus.

Iššūkis

Pagrindinė problema buvo elektra. Staigus DOL paleidimo srovė – iki 7 kartų didesnė už visą apkrovą – sukėlė didelius įtampos kritimus silpnose kaimo paskirstymo linijose. Šios apsaugos relės suveikė netoliese esančiose pastotėse, kartais nutraukdamos maitinimą pačiai siurblinei. Institucija taip pat susidūrė su didelėmis mechaninės priežiūros išlaidomis: vandens plaktukas paleidžiant ir sustabdant siurblį dažnai plyšo vamzdžių jungtys ir buvo pažeisti atbuliniai vožtuvai, o staigus sukimo momentas sutrumpino siurblio guolio ir movos tarnavimo laiką. Stotys buvo nepilotuojamos ir buvo atokiose vietose, todėl bet kokia įranga turėjo būti tvirta, paprasta ir galinti nuotoliniu būdu pranešti apie gedimus.

Kodėl „Soft Starter“ spintelės?

Institucija vertino ir VFD, ir minkštuosius starterius. VFD siūlė greičio reguliavimą, bet buvo laikomas per dideliu – siurbliai buvo sukurti taip, kad veiktų fiksuotu greičiu pagal statinę sistemos kreivę, kur droselio vožtuvai jau reguliavo srautą. Minkšto starterio spintelės idealiai tinka: jos pašalintų paleidimo srovės šuolių ir vandens plaktuką, nesukeldamos nuolatinių pavaros nuostolių ar sudėtingo aušinimo.

Pagrindiniai pasirinkimo veiksniai:

●  Minkštojo paleidimo vidinis apėjimo kontaktorius reiškė, kad pradėjus veikti variklis naudos energiją be tiristoriaus nuostolių, todėl nevėdinamose siurblių patalpose korpuso šiluma generuojama minimaliai.

●  Švelnaus stabdymo funkcija išjungimo metu palaipsniui sumažintų siurblį ir pašalintų slėgio smūgį, dėl kurio kilo vandens plaktukas.

● Paprasta spintelių skaitmeninė sąsaja ir RS485 Modbus jungtis integruota tiesiai į besiformuojantį institucijos SCADA tinklą, todėl galima pranešti apie gedimus be apsilankymų vietoje.

●  Sumažėjusi įsijungimo srovė reiškė, kad esami generatoriai (naudojami pertrūkus tinklui) galėjo paleisti tuos pačius siurblius be probleminio įtampos kritimo, o tai padidino efektyvų atsarginį pajėgumą.

Diegimas

Dvidešimt standartizuotų minkštojo paleidimo spintų (nuo 45 iki 160 A) buvo pagaminta, išbandyta gamykloje ir per šešis mėnesius sumontuota esamose siurblinėse. Kiekvienoje spintelėje buvo pagrindinis grandinės pertraukiklis, minkštas starteris su apėjimo kontaktoriumi, elektroninė perkrovos relė, Modbus ryšys ir lietui atsparus IP54 korpusas. Paleidimas apėmė paprastą rampos laiko ir srovės ribos parametrų įvedimą ir vieno Modbus kabelio prijungimą prie nuotolinio stoties terminalo bloko.

Rezultatai

●  Pašalinti tinklo įtampos trikdžiai dėl siurblio paleidimo. Po modernizavimo daugiau pastotės išjungimų neužfiksuota.

● Pirmaisiais metais vamzdžių remontas sumažėjo daugiau nei 80 proc., nes vandens plaktukas paleidimo ir sustabdymo metu buvo pašalintas taikant švelnaus paleidimo ir minkšto sustabdymo profiliavimą.

● Pakeitus siurblio guolius ir sandariklius, pastebėtas išmatuojamas nuosmukis, susijęs su sklandžiu, mažu sukimo momentu.

●  Aplenkimo konstrukcija užtikrino, kad elektrinės patalpos išliko vėsios net ir ilgai dirbant didelės paklausos siurbliams; nebuvo jokių spintos aušinimo gedimų.

● Institucija dabar gauna realiuoju laiku paleidimo / sustabdymo būseną, paleidimo srovę ir gedimų žurnalus iš kiekvienos savo SCADA stoties, kad būtų galima numatyti nuspėjamą atsaką, o ne pagalbos iškvietimą.

● Po vienerių metų institucija išplėtė programą iki dešimties papildomų stočių, pritaikė minkštojo paleidimo spintelę kaip standartą visuose projektuose, skirtuose DOL į minkštą modifikavimą.