一、 引言：

    城市供水系統的水庫泵站一般都配備大功率水庫泵及增壓泵若干臺，其良好穩定運行為城市居民的生活用水和社會(huì )主義工農業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)可靠的保證。目前，很多現有設備已經(jīng)趨于老化，日常維修工作量大，控制原理也較為落后。如何在不增加大量投資的前提下對現有設備進(jìn)行合理改造，以發(fā)揮最高的工作效能，是當前需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。 上海自來(lái)水公司市北泵站管理所下屬真北泵站共有三臺280kW增壓泵和三臺280kW水庫泵。均采用自耦啟動(dòng)柜進(jìn)行啟動(dòng)，啟動(dòng)電流大，并且隨著(zhù)設備的長(cháng)期使用，開(kāi)關(guān)元件及出水閥門(mén)的損耗比較嚴重。為了降低運行成本，減少設備損耗，提高管理水平，決定采用PLC自動(dòng)控制系統和電機軟啟動(dòng)器對原設備進(jìn)行改造。

    二、 工作原理及改造方案：
 
    1. 控制原理　 電機啟動(dòng)器決定使用軟啟動(dòng)器。軟啟動(dòng)器的基本原理如圖1所示，通過(guò)控制可控硅的導通角來(lái)控制輸出電壓。因此，軟啟動(dòng)器從本質(zhì)上是一種能夠自動(dòng)控制的降壓?jiǎn)?dòng)器，由于能夠任意調節輸出電壓，作電流閉環(huán)控制，因而比傳統的降壓?jiǎn)?dòng)方式（如串電阻啟動(dòng)，自耦變壓器啟動(dòng)等）有更多優(yōu)點(diǎn)。例如滿(mǎn)載啟動(dòng)風(fēng)機水泵等變轉矩負載、實(shí)現電機軟停止、應用于水泵能完全消除水錘效應等。
 
 　 目前，國內外的電機軟啟動(dòng)器控制系統一般都采用1臺軟啟動(dòng)器配1臺電機的控制方案，為了節省投資，經(jīng)過(guò)多方論證，并且與上海津信變頻器有限公司的技術(shù)專(zhuān)家一起進(jìn)行了模擬試驗，最終決定采用1臺軟啟動(dòng)器帶多臺電機的方案。同時(shí)，也為了最大限度地保障設備無(wú)故障連續運行，對原自耦啟動(dòng)柜進(jìn)行了改造，保留原來(lái)自耦啟動(dòng)的全部功能，并且利用原自耦柜中的運行接觸器，作為軟啟動(dòng)器的旁路接觸器，在軟啟動(dòng)器啟動(dòng)完畢后將其旁路，以便軟啟動(dòng)器可以繼續控制其他的電機。軟停止控制策略則正好相反，首先要將原自耦柜中的運行接觸器斷開(kāi)，電機切換到由軟啟動(dòng)器控制，然后啟動(dòng)軟啟動(dòng)器的軟停止功能，逐漸減小輸出電壓，將電機慢慢停下來(lái)，最后軟啟動(dòng)器退出，等待接受下一個(gè)啟動(dòng)或停止操作。
 
    2. 主要設備選型：　　供水系統關(guān)系到千家萬(wàn)戶(hù)，系統的設計和設備的選型要考慮其可靠性以及產(chǎn)品制造商的資信，使系統在正常工作條件下，盡可能做到萬(wàn)無(wú)一失。但同時(shí)又要兼顧系統的經(jīng)濟性，因此在設備的配備上對主要關(guān)鍵性設備盡可能選用國內外優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，對一些不影響系統性能及可靠性的輔助設備，可選用價(jià)廉物美的產(chǎn)品，以提高整個(gè)系統的性?xún)r(jià)比。

    3.1 可編程序控制器（PLC）選型　　PLC是控制系統的關(guān)鍵部件之一，選型的時(shí)候除了要滿(mǎn)足以上要求之外，還要考慮到今后的維護和擴展以及與其他泵站保持統一的通訊接口，為今后連接上位機監控做好準備等。綜合考慮之后，決定采用ROCKWELL的SLC500系列PLC。

    3.2 軟啟動(dòng)器選型：選用丹麥丹佛斯工業(yè)有限公司生產(chǎn)的MCD3000型工業(yè)軟啟動(dòng)器，該產(chǎn)品具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
 
    1. 有專(zhuān)用的旁路接線(xiàn)端子，在旁路時(shí)還有電流監控，能作過(guò)載保護；
 
    2. 丹佛斯軟啟動(dòng)器有1帶多的專(zhuān)有功能，特別適用于此次改造；
 
    3. 丹佛斯軟啟動(dòng)器有內置的軟停止功能；
 
    4. 丹佛斯軟啟動(dòng)器是真正的恒電流閉環(huán)控制，能以設定的啟動(dòng)電流值作最快速的啟動(dòng)，啟動(dòng)完成的邏輯判別也更合理。 水泵電機型號為JS137-6，280kW，493A，983rpm。泵站由兩路高壓進(jìn)線(xiàn)供電，每路帶3臺電機。因此決定采用2臺300 kW軟啟動(dòng)器（型號為MCD3300），每路電源接1臺軟啟動(dòng)器，每臺軟啟動(dòng)器負責3臺電機的軟啟動(dòng)和軟停止。其啟動(dòng)控制原理請見(jiàn)圖3，啟動(dòng)時(shí)完全為電流閉環(huán)控制，等到電機加速至額定轉速時(shí)，電流也降至額定電流，可控硅完全開(kāi)足，最后軟啟動(dòng)器發(fā)出運行信號。 

     三、參數設置參數號 參數含義 設定值 說(shuō)明 1 電機滿(mǎn)載電流 493 A 電機額定電流值 2 電流極限值 330 % 恒流啟動(dòng)設定值 3 初始電流 300 % 　　 5 軟停止過(guò)度時(shí)間 10 S 軟停止設定值 9 瞬時(shí)過(guò)載跳閘點(diǎn) 450 % 　　 10 啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(cháng)保護 15 S 　　 12 三相不平衡保護的延時(shí) 60 S 　　 13 欠流保護延時(shí) 60 S 　　 15 再啟動(dòng)延時(shí) 1 S 允許頻繁操作其余 　　 按出廠(chǎng)值 　　
 
    四、程序設計　　采用ROCKWELL公司的RSLOGIX500編程軟件，
 
    五、 安裝調試注意事項：　　現場(chǎng)安裝和調試是在不影響整個(gè)泵站正常供水的情況下進(jìn)行的，所以事前一定要制訂詳細的施工計劃，要求工程公司具備：?。∮袕姶蟮募夹g(shù)實(shí)力　　?。∮心芰f(xié)調大量的材料，設備定貨，運輸和進(jìn)貨等問(wèn)題　　?。∮邢鄳こ痰脑O計，施工經(jīng)驗　　?。∮辛己玫墓芾碇贫冗@次施工就是在與調度充分協(xié)調之后，逐泵進(jìn)行的。調試時(shí)也是如此，先選在某一路電源上的3臺泵都不用的時(shí)候，對這一路的軟啟動(dòng)器進(jìn)行調試；再選擇被控制的水泵，將被選中的水泵的出水閥完全關(guān)閉，以勉調試工作影響管網(wǎng)；然后開(kāi)始正式調試動(dòng)作，注意這時(shí)水泵是在打悶水，運行時(shí)間最好不要超過(guò)1分鐘；等這些調試工作都順利通過(guò)之后，就可以打開(kāi)出水閥，作滿(mǎn)載軟啟動(dòng)軟停止試驗了，這時(shí)因為是滿(mǎn)載所以軟啟動(dòng)的時(shí)間會(huì )比空載時(shí)的長(cháng)，因此軟啟動(dòng)器的參數設置要有一定的余量；最后通過(guò)試驗，總結數據，得出最佳的控制方式和控制參數，就可以投入試運營(yíng)了。另外低壓大功率電機的配電較為緊湊，因此多數調試要盡量在模擬條件下完成，以減少正式調試時(shí)的故障機會(huì )。

    六、運行效果及意義：此套控制系統目前已經(jīng)在真北泵站正式投入運行。六臺水泵的出水閥門(mén)完全打開(kāi)，通常情況下對他們不再進(jìn)行操作。軟啟動(dòng)器啟動(dòng)電流設為330%，啟動(dòng)時(shí)間約為5-6秒，供電系統承受的啟動(dòng)沖擊電流與用自耦變壓器啟動(dòng)時(shí)的相仿；軟停止時(shí)電流最大不超過(guò)170%，軟停止時(shí)間約7秒，對止回閥沒(méi)有任何沖擊。系統從投入使用至今運行正常。此系統的成功應用，將對今后城市供水系統的增壓泵站和水庫泵站設計和改造帶來(lái)非常深遠的意義：
 
    1. 由于使用軟啟動(dòng)器已能實(shí)現水泵電機的滿(mǎn)載啟動(dòng)和軟停止，水泵的出水閥門(mén)可以完全取消；
 
    2. 大功率軟啟動(dòng)器"一帶多"取得成功應用，使得今后多泵泵站電機啟動(dòng)控制系統的成本大幅度下降；
 
    3. 軟啟動(dòng)器本身具有電壓及電流保護功能，并有內在的零電流開(kāi)關(guān)特性，使得電動(dòng)機的保護得到了加強，同時(shí)大大減少了接觸器的損耗； 4. 此類(lèi)系統因為有PLC作為主控制器，以后可以進(jìn)一步擴展功能。

    七、結束語(yǔ)：

    由于采用了先進(jìn)的PLC和電機軟啟動(dòng)器，使得原先的電氣控制得到了成功改造，整個(gè)泵站的電氣控制和管理水平上了一個(gè)新的臺階。隨著(zhù)國內外電力電子技術(shù)的不斷更新和自動(dòng)化控制理論的不斷發(fā)展，相信今后將會(huì )有更多、更好的解決方案出現?！　〈宋闹敼┩袇⒖?，指正，如有不詳之處歡迎與我們接洽聯(lián)系。