MCD3000软起动器在热锯上的应用

邓 伟， 张 翔

(西宁特殊钢集团有限责任公司，青海西宁 810005)

0 引言

某公司轧钢车间有一台1.8 m、一台1.5 m固定式金属热锯，1.8 m金属热锯整体拆掉后新上了一台2 m固定式金属热锯，其锯片电机为YLV400-3-4 450 kW，利用MCD3000软起动器进行起动控制，投入生产后一直运行良好，而同时运行的1.5 m金属热锯的锯片电机频繁烧损，导致可用的电机JS-126-4 225 kW和Y355M3-4 315 kW(传动为皮带传动，两种电机共用一个底座，均可在线使用)无备品，烧损的电机送公司电修厂返修，无法及时供应，严重威胁着轧钢车间钢材的锯切，为此车间利用为2 m金属热锯备用的软起动器对1.5 m金属热锯锯片电机控制系统进行了改造。

1 原1.5 m金属热锯锯片电机的起动、运行

1.1 原1.5 m金属热锯锯片电机的起动

原1.5 m金属热锯锯片电机的起动采用电液阻柜(俗称水电阻柜)在电机定子回路中串可变电阻进行降压起动，随着主电机的起动，水电阻柜起动装置自动改变电机电子回路中动、静极板之间的间距，使电阻线性均匀减小，电机端电压均匀提高，起动电流限制在额定电流的1.3～3.3倍，起动结束后即进入全压运行。

1.2 原1.5 m金属热锯锯片电机的运行

原1.5 m金属热锯锯片电机起动后无法对电机的运行进行监控，正常情况下平立轧机及750轧机轧制后的钢材经输送辊道至两台金属热锯(1.5 m、2 m)进行定尺、锯切，两台热锯基本上一直在使用，锯切时锯花(锯切下的高温锯屑)飞溅，并且有循环水一直给锯片进行冷却，因此金属热锯锯片电机运行环境非常恶劣(过载、振动、潮湿、高温、电机绝缘易被破坏、线路易被锯切下的高温锯屑烫坏、着火烧损等)，导致电机烧损居高不下，威胁生产。

水电阻装置起动的主要缺点如下:通过调节极板距离改变电阻，精度和灵敏度低;需要经常加水;环境温度变化对起动性能有影响。

综合以上因素，车间利用为2 m金属热锯备用的软起动器对1.5 m金属热锯锯片电机控制系统进行了改造。

2 改造后1.5 m金属热锯锯片电机的起动

2.1 软起动器的工作原理

软起动器是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，是降压起动中最先进的，能够很好地控制电流和转矩，同时有先进的电机保护功能和界面设置。软起动器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电机定子之间。使用软起动器起动电机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑起动，降低起动电流，避免起动过流跳闸。待电机达到额定转速时，起动过程结束，自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软起动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。软起动器同时还提供软停车功能，软停车与软起动过程相反，电压逐渐降低，转速逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击。

2.2 改造后锯片电机的起动

MCD3000闭环电流控制器是软起动器中最先进的，与基于闭环电压技术不同的是基于闭环电流技术，采用电流作为主要参考量，该方法的优点是可以对起动电流进行精确的控制和方便的调整。用MCD3000软起动器改造1.5 m金属热锯锯片电机的起动、运行控制线路如图1所示。

图1 1.5 m金属热锯锯片电机的起动、运行控制线路

MCD3000软起动器应用于1.5 m固定式金属热锯锯片电机起动控制时，为使电机更容易起动、加速到额定转速，起动电流必须足够高，起动时的最小电流极限值由电机的设计与负载的要求决定，图2为电机起动时电流－转速曲线，最小电流极限值参数设置不宜过小，否则起动困难或不能完成，一般实际生产过程中设置在300% ～350%。因1.5 m固定式金属热锯锯片电机有JS-126-4 225 kW 408 A 和 Y355M3-4 315 kW 578.2 A两种型号，故参数设置也设置了两套，分别写在了MCD3000软起动器控制面板上，更换电机后在起动前进行参数的重新设置。具体参数设置如表1所示，各参数的设置充分考虑了1.5 m热锯在锯切时的负载状况，尽量使软起动器在电机非正常状态下，如过载、过电流、接地等运行时跳闸，保护电机避免烧损。225 kW电机起动时软起动器电流在逐渐上升至1 320 A时，随着转速的上升，电流开始下降，稳定至空载电流98～122A后，锯片电机起动结束，以额定转速运行。315 kW电机起动时软起动器电流在逐渐上升至1 848 A时，随着转速的上升电流开始下降，稳定至空载电流136～173 A后锯片电机起动结束，以额定转速运行。

图2 电机起动时电流与转速上升曲线

表1 适用于225 kW、315 kW电机的软起动器参数设置

2.3 改造后锯片电机的运行

用MCD3000软起动器改造1.5 m金属热锯锯片电机的起动、运行控制，避免了原1.5 m金属热锯锯片电机定子回路串入水电阻进行降压起动后，无法对电机的运行进行监控而存在的种种弊病，也消除了水电阻装置起动的一些缺点，实现了平滑控制电压、电流，避免阶跃情况的发生，基于电机电流信号的实时监控，保证了电机过载、相间不平衡、欠流保护、起动时间过长等保护功能的实现，在实际生产运行过程中出现的传动皮带过紧、锯轴因轴承损坏及润滑脂缺失导致高温抱死等各种非正常情况均引起锯片电机运行异常、软起动器跳闸，维护人员与生产人员共同查找原因并处理后，才允许送电重新起动软起动器，使锯片电机起动、运行，最大限度地减少了锯片电机的烧损。据统计，改造以前1.5 m金属热锯锯片电机平均每月烧坏2～3台，严重时特别是夏季多达每月3～5台，改造后每2～3个月烧损1台，极大地降低了电机维修费用，减轻了维护人员的工作量，提高了生产效率。

3 软起动器调试、运行中应注意的主要问题及今后的改进措施

3.1 软起动器调试、运行中应注意的主要问题

软起动器调试过程中主要应注意以下问题:(1)能够保证锯片电机顺利起动;(2)要使锯片具有一定的过载能力;(3)要保证电机在过载、相间不平衡、电机绝缘被破坏等故障状态下软起动器跳闸。在1.5 m金属热锯改造、调试时，开始设置的参数较低，如电机满载电流、电流极限值设置，225 kW电机满载电流为390 A而额定电流为408 A，315 kW电机满载电流为550 A而额定电流为578.2 A;电流极限值设置为300%;同时电流上升时间设置也较长，为10 s，调试时锯片电机起动、运行正常，生产运行一段时间后随着负载状况的变化，电机跳闸或停止后的再起动非常困难，说明原来参数的设置偏低，电机起动过载能力较低，适当调整参数至表1中所示，并且增加传动皮带松紧调整装置、二硫化钼润滑脂的润滑次数，锯片电机起动、运行得以正常。

软起动器内部有3个可编程的继电器A、B、C，其触点为 5 A、250 V AC/360 V AC，5 A、30 V DC，在运行了半年后控制旁路接触器的继电器C触点不通，旁路接触器无法吸合，后改为用继电器A进行控制，但用了几个月其触点也无法导通，拆卸软起动器查看，发现编程继电器为焊接在电路板上且该继电器为封装的，而手头24 V继电器较多，故将软起动器内部24 V及继电器接线端子外引，在旁边控制盘上安装了几个24 V DC的继电器备用，用来控制旁路接触器的吸合，使软起动器、旁路接触器得以正常运行。

3.2 改进措施

由于原来JS-126-4 225kW 408 A的锯片电机为落后的J系列笼型转子三相异步电机，防护等级低，而Y355M3-4 315 kW 578.2 A的锯片电机为Y系列IP23或IP44，绝缘等级为B级。为降低电机运行的振动，减小噪声，提高电机的外壳防护等级、绝缘等级以抵抗恶劣的工作环境，应逐步淘汰高耗能、低效率、防护等级和绝缘等级低的落后系列的电机，建议选用噪声低、振动小、绝缘等级为F级、外壳防护等级为IP54或IP55的YLV系列的低压大功率三相异步电机，并且加强1.5 m金属热锯现场线路的改造、防护以及锯轴传动系统的维护、维修，逐步为锯片电机创造良好的运行环境，以确保电机正常运行，延长电机的使用寿命，适应生产的连续、快节奏需求。

4 结语

经过两年多的应用实践的证明，MCD3000系列软起动器在2 m、1.5 m固定式金属热锯上的应用非常成功，特别是用MCD3000软起动器对原1.5 m金属热锯起动、运行控制线路的改造。据这两年的统计数据显示，每年为公司节约电机修理费约64万元。随着国内外电力电子技术的不断更新和自动化控制理论的不断发展，将会有性能更为优良、工作更为稳定、寿命更长的软起动器应用于设备的改造，在提高设备自动化控制水平的同时也为公司带来更多的经济效益。

［1］金续曾.电机修理常用技术数据［M］.北京:机械工业出版社，1997.

［2］王建.维修电工(技师、高级技师)国家职业资格证书取证问答［M］.北京:机械工业出版社，2006.