一、項目背景

水壓試管機用于對加工后的直縫焊接鋼管、螺旋焊管、無縫鋼管及石油套管進行水壓無損試驗，檢查鋼管在規(guī)定壓力下有無滲漏缺陷，保證鋼管的使用性能。水壓機是一種利用油水平衡控制對鋼管進行靜水壓試驗的機器。它主要有以下幾部分組成：鋼管傳送裝置、水路系統(tǒng)、油路系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。水壓機的基本工作原理是帕斯卡定律，利用水為工作介質(zhì)，以靜壓力傳遞進行工作。工作行程大，在全行程中都能對工件施加最大工作力，能更有效地鍛透大斷面鍛件，沒有巨大的沖擊和噪聲，勞動條件較好，環(huán)境污染較小。鋼管傳送裝置負責鋼管的進出傳送，水路系統(tǒng)負責鋼管進行靜水壓試驗時向鋼管里充水打壓，油路系統(tǒng)負責鋼管靜水壓試驗時控制封頭實現(xiàn)管端油水壓力平衡，控制系統(tǒng)負責整個設備的自動運行控制和試驗數(shù)據(jù)的自動保存和歷史數(shù)據(jù)的管理。本文主要介紹2000噸水壓機系統(tǒng)的水路系統(tǒng)，如圖1所示。

1. 技術(shù)參數(shù)

1.1 試驗鋼管規(guī)格

外徑 φ406mm—φ2420mm

壁厚 6——20mm

長度 6——16m

1.2 單根鋼管最大重量：24.57噸/根

1.3 鋼級：X80

1.4 最高試驗壓力： 25Mpa

1.5 穩(wěn)壓時間： 5～10s

1.6 密封形式： 內(nèi)徑向密封 （塞密封圈）

1.7試驗介質(zhì)： 水

1.8 操作方式： 手動、半自動（即部分試管步驟自動）

圖1 水壓機液壓站

二、軟啟動器原理

啟動器（又稱軟起動器，電機軟起動器） 軟啟動器是一種集電機軟起動、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護功能于一體的新穎電機控制裝置，國外稱為Soft Starter。它的主要構(gòu)成是串接于電源與被控電機之間的三相反并聯(lián)閘管及其電子控制電路。運用不同的方法，控制三相反并聯(lián)閘管的導通角，使被控電機的輸入電壓按不同的要求而變化，就可實現(xiàn)不同的功能。運用串接于電源與被控電機之間的軟起動器，控制其內(nèi)部晶閘管的導通角，使電機輸入電壓從零以預設函數(shù)關(guān)系逐漸上升，直至起動結(jié)束，賦予電機全電壓，即為軟起動，在軟起動過程中，電機起動轉(zhuǎn)矩逐漸增加，轉(zhuǎn)速也逐漸增加。電動機屬感性負載，電流滯后電壓，大多數(shù)用電器都屬此類。為了提高功率因數(shù)須用容性負載來補償，并電容或用同步電動機補償。降低電動機的激磁電流也可提高功率因數(shù)（HPS2節(jié)能功能，在輕載時降低電壓，使激磁電流降低，使COS∮提高）。

2.1 .軟起動的作用

大功率交流電機直接起動會產(chǎn)生一系列電氣和機械問題。

電氣方面有：

（1） 起動時可達5-7倍的額定電流，造成電動機繞組因電流引起過溫，從而加速絕緣老化。

（2） 造成供電網(wǎng)絡電壓波動大，當電壓≤0.85UN時，影響其他設備的正常使用。

機械方面有：

（1） 過大的起動轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生機械沖擊，對被帶動的設備造成大的沖擊力，縮短使用壽命，影響精確度。如使聯(lián)軸器損壞、皮帶撕裂等。

（2）造成機械傳動部件的非正常磨損及沖擊，加速老化，縮短壽命。

人們?yōu)榱私鉀Q以上問題，不斷的尋求解決起動問題的方法，例如采用自耦變壓器降壓起動、串聯(lián)電抗器、液體電阻器、磁控電抗器等起動方式。晶閘管降壓軟起動是近年來出現(xiàn)的高科技產(chǎn)品，是計算機技術(shù)和電力技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，可以根據(jù)不同的應用情況設置初始轉(zhuǎn)矩、起動時間、停機時間、限流和各種保護值等。

三、雪普軟啟動器簡介

雪普軟起動器設計合理，機構(gòu)緊湊，主要由功率單元和控制單元兩個部分組成：

（1）、功率單元，由六只晶閘管組成的三相調(diào)壓主電路。由端子L1，L2，L3輸入三相交流電壓UA,UB,UC，若向控制單元輸入起動信號，即激發(fā)微處理器軟起動控制程序，控制單元輸出六相脈沖信號，依次觸發(fā)六只晶閘管，使端子U，V，W，的電壓Ua,Ub,Uc依照預定的要求逐漸上升，電機及平滑起動。

（2）、控制單元，控制單元主要由微處理器，觸摸面膜板，輸入輸出電路及保護顯示電路等構(gòu)成。微處理器中存有軟起動程序，軟停止程序以及相應的控制程序等。

雪普軟起動器（漢字）產(chǎn)品簡介

圖2 雪普軟啟動器

如圖2所示，“雪普軟啟動器”為緊湊型多功能軟啟動設備，使用最新的全數(shù)字技術(shù)，可控制最大至800KW，三相400V標準的鼠籠式電機實現(xiàn)光滑斜坡軟啟動功能。堅固耐用號稱’黑金剛’的雪普全數(shù)字中文軟啟動器。

該產(chǎn)品其核心部分利用數(shù)字控制技術(shù)和電子控制技術(shù)，控制晶閘管實現(xiàn)交流電機的軟起動，最大限度消除了機械電氣沖擊，延長了設備的使用壽命。

（1） 具有技術(shù)先進，工作安全可靠，功能更加完善，安裝維護方便，使用壽命長等特點。

（2） 具有相序自適應能力，允許在輸入端換相，改變電機轉(zhuǎn)向。

（3） 該軟起動器控制電機平滑起動，減小起動電流，避免起動沖擊，減小配電容量。

（4） 起動電流倍數(shù)可根據(jù)負載情況調(diào)整，減小起動損耗，以最小的電流產(chǎn)生最佳轉(zhuǎn)矩，是一種節(jié)能產(chǎn)品。

（5） 自由停車和軟停車可選，軟停車時間可調(diào)。

（6） 軟起時間可調(diào)，初始電壓可調(diào)。

（7）對于重載起動而設計了突跳起動脈沖，根據(jù)重載大小可調(diào)整突跳次數(shù)。

（8） 近程直接起動是在晶閘管損壞的情況下，而采取的緊急措施，一般不要使用。

（9）該軟起動器同類其他廠家產(chǎn)品比較，系統(tǒng)的功能檢查非常方便。

（10）從研究開發(fā)理念和思路上， 雪普充分考慮的了中國用戶的現(xiàn)場情況和技術(shù)工人的要求，將原來需要設置參數(shù)的英文文字全部用中文顯示， 極大的方便了現(xiàn)場的人員。

雪普軟啟動器使用最新的全數(shù)字控制與驅(qū)動芯片技術(shù)，可控制最大至800KW，三相400V標準的鼠籠式電機實現(xiàn)光滑斜坡軟啟動性能。不象傳統(tǒng)的軟啟動器，靠電壓控制斜坡，而是在啟動時，持續(xù)不斷地監(jiān)測和控制電機電流。軟起動器 安裝調(diào)節(jié)方便，所有控制連接及參數(shù)調(diào)節(jié)均在正面上完成。該軟起動器在安裝后用戶仍可方便就地改造，如：附加限流功能和內(nèi)接/外接轉(zhuǎn)換選擇。該軟起動器可不帶旁路持續(xù)在線運行。軟起動器為旁路和故障單獨設置了控制繼電器。該軟起動器所有參數(shù)均通過面板上的三只旋鈕電位計和一只拔碼開關(guān)設定，直觀準確。它甚至可以工作在有振動和環(huán)境溫度較高的應用場合。當該軟起動器用于內(nèi)接時因可控硅模塊上承受的是三角形接法時的相電流，所以相同電流的軟起動器在內(nèi)接時可以負載比外接時大1.73倍的電機。如一臺58A的S型軟起動器內(nèi)接應用時可以負載100A的電機。

在勝利油田鋼管廠電控系統(tǒng)中使用的數(shù)字型軟啟動器，型號分別是：

（1） 6SSD-0085-0045 這種機型應用領(lǐng)域為液壓閥，就象上面所提到數(shù)字型軟啟動器的優(yōu)點，在此應用領(lǐng)域，軟啟動器對電機無沖擊，提高了供電可靠性，減少對負載機械的沖擊轉(zhuǎn)矩，延長機器使用壽命

（2） 6SSD-0145-0075 這種機型應用領(lǐng)域為高壓水泵

（3） 6SSD-0205-0110 這種機型應用領(lǐng)域為低壓水泵

四、參數(shù)設定

勝利油田高壓水泵兩臺（一用一備），75KW，380V;低壓水泵兩臺（一用一備），110KW，380V。低壓水泵用來向水壓機主缸夾緊的待測鋼管充水，這是放氣閥排氣，當水壓機上排氣管排出水柱時，排氣完畢，放氣閥關(guān)閉，這是高壓水泵開始向鋼管內(nèi)充填高壓水。

首先設定兩臺高壓水泵的軟啟動器，在雪普軟啟動器顯示界面設定如下參數(shù)：

1、 額定電壓：AC 380V.

2、 額定工作電流：145A

3、 起動電壓：10% （可以在10～90%內(nèi)設點）

4、 起動時間：15s（可以在10s～240s內(nèi)設定）

5、 停車時間：10s （可以在5s～90s內(nèi)設定）

6、 電流極限：150% （可以在100～600%內(nèi)設點）

7、 啟動模式：降壓 （可以選擇降壓/限流）

8、 停車模式：軟停車（可以選擇自由停/軟停車）

9、 保護功能：短路、三相不平衡、欠壓、過壓、缺相、旁路故障、過載、輸出斷相、可控硅過熱、起動時間過長、同步故障等

10、 啟動頻率：20次/小時

再設定兩臺低壓水泵的軟啟動器，在雪普軟啟動器顯示界面設定如下參數(shù)：

1、 額定電壓：AC 380V.

2、 額定工作電流：205A

3、 起動電壓：10% （可以在10～90%內(nèi)設點）

4、 起動時間：15s（可以在10s～240s內(nèi)設定）

5、 停車時間：10s （可以在5s～90s內(nèi)設定）

6、 電流極限：150% （可以在100～600%內(nèi)設點）

7、 啟動模式：降壓 （可以選擇降壓/限流）

8、 停車模式：軟停車（可以選擇自由停/軟停車）

五、結(jié)論

雪普高壓軟起動器應用在水壓機上帶來的好處如下：

l、 電機起動時，電流從零平滑上升到設定值，平穩(wěn)起動，無電流沖擊，減小了機械負載的沖擊轉(zhuǎn)矩，防止過壓和水錘效應，保證了設備的安全運用，可提高電機和相關(guān)機械設備的使用壽命；

2、 顯著降低交流電機的起動電流，因而減小了電網(wǎng)電壓波動及對其它用電部門的影響；

3、 能實現(xiàn)軟停車，可消除驟然停機對某些設備的沖擊與損壞；

4、 降低了供電設備容量，能節(jié)約項目電氣設備的投資費用；

5、整套設備體積小、施工方便，可為用戶節(jié)約大量基建投資。

雪普全數(shù)字軟啟動器在山東勝利油田鋼管廠2000T高壓水壓試管機中于2006年3月中旬正式投入運行，至今運行已經(jīng)半年時間了，效果良好，堅固耐用獲得石油行業(yè)客戶的好評，被譽為黑金剛（合金鋼）產(chǎn)品。全數(shù)字智能型軟啟動器具有優(yōu)良的啟動和0~60S的軟停止時間可調(diào)功能，其性能可靠，參數(shù)設定方便。