新型軟啟動器在污水處理廠項目改造中的應用
摘 要：本文結合瑞典ABB公司的PSTB系列軟啟動器在一個污水自動控制項目改造工程中的應用，介紹了PSTB系列軟啟動器的主要功能、原理以及應用方法并給出了軟啟動器的系統圖。
關鍵字：軟啟動器；電動機；污水處理廠
（School of Electronics and Information，Jiangsu University of Science and Technology,Zhenjiang 212003，China）
Abstract：The paper presents the application of a softstarter of the PSTB series of the company of Sweden ABB in the reconstruction of a sewage treatment plant．The principle of the soflstarter is introduced and the structure of the system is presented．
Keywords：Softstarter；Electric motor
1 引言
鎮江市給排水管理處負責鎮江市污水收集處理，目前下轄7個泵站，由于污水排水系統的控制設備安裝的比較早，各個泵站的設備有的已經損壞，有的不能正常工作，根據管理處的要求，我們對鎮江市的各個泵站的控制系統進行了改造。本次改造的最終目的是實現各個泵站無人值守功能。由于原有各個泵站MCC柜中的軟啟動器是老一代產品，功能不夠完備，而且原軟啟動器沒有旁路功能，電機啟動后軟啟動器一直還接入到主回路中，從而導致MCC柜發熱嚴重，在汛期到來時即使增加降溫設備，原有軟啟動器還是不能很好的工作。因此MCC柜中的軟啟動器改造作為項目的一部分先期進行了實施，考慮到泵站的實際應用情況，只是需要將進來的污水提升到總的污水輸送泵站，并不需要保持出水的恒定，只要進來污水達到一定水位就啟動相應數量的水泵就可以，因此，在這個泵站我們選擇了性價比較高的軟啟動器，變頻器費用太高，而且很多功能在這里也不需要，選用軟啟動器已經能很好的滿足需求。采用軟啟動器，可以控制電動機的電壓，使其在啟動過程中逐漸地升高，很自然地限制啟動電流。這就意味著電動機可以平穩地啟動，機械和電應力也降至最小而且還可以“軟”停車。通過比較，我們選擇了ABB公司的PSTB系列的軟啟動器對原有MCC柜中的電機啟動設備進行了改造。
2 ABB PSTB軟啟動器的主要功能及工作原理
本次改造主要應用了PSTB470軟啟動器對原有軟啟動器進行了更換，ABB公司的PSTB系列的軟啟動器是基于微處理器的軟啟動器，該設計應用了最新技術，為電動機提供軟啟動和軟停止功能。此系列軟啟動器標配有多個先進的電機保護功能。設備面板上的四個按鍵和邏輯結構的菜單，使得安裝、調試以及操作變得簡單，而且還有lO種語言可供選擇，PSTB系列的軟啟動器還提供旁路接觸器。
2．1 PSTB470軟啟動器功能說明[1]
2.1.1 LCD顯示屏
PSTB可選擇10種不同的語言，包括英語、德語、：意大利語、漢語、芬蘭語、瑞典語、法語、西班牙語、荷蘭語以及葡萄牙語。在PSTB屏幕上，可找到設定、調整以及排除故障所需的所有信息。這可使PSTB非常容易操作和減少誤解的機率。隨時可在屏幕上讀取輸出電流、輸出電壓、啟動次數、總運行時間和電動機的溫度等數據。如有故障發生，也會在屏幕上顯示。
2.1.2 四按鍵鍵盤
PSTB面板上使用了四個按鍵，通過這四個按鍵可以很輕松地調整軟啟動器的啟動、停止以及電動機保護等要求來滿足任何一種應用場合。標準設置適合許多種常見的應用，如水泵、輸送帶、風扇、攪拌機以及壓濾機等，讓設定變得快速和簡單。還可以設置高級預警參數，讓故障在發生前便可發現。它還提供密碼保護功能，防止未經許可變更設置。
2.1．3 多種應用類型
PSTB軟啟動器提供多種應用類型，例如：離心泵、液壓泵、離心風機、軸流風機、壓縮機、皮帶輸送機、破碎機、攪拌機、推進器等等。如果應用不再列表中，可選擇最接近的一個，然后選擇調節設置，進行微調。
2．1．4 集成高級電動機保護
在PSTB軟啟動器內部，有多種保護選項可供選擇，包括：電機過載保護、轉子堵轉保護、電機欠載保護、三相失衡保護、大電流保護等功能來確保電機正確運行。
2．1．5 可編程信號繼電器
所有PSTB單元有二個編程輸入和二個編程輸出端子，每個編程輸入端可設置為：無、復位、允許、點動、硬起動等；每個編程輸出可設置為：運行、全電壓和事件。
2．1．6 集成旁路接觸器
PSTB470里集成了ABB AF接觸器。它可以節省成本（節省在風扇、電纜的投入和時間）、空間（軟啟動器的體積更加小、沒有占用空間的風扇）和能源。使用旁路接觸器，可以在正常運行時減少至少90％以上的功率損耗。軟起動結束，旁路接觸器閉合，使軟起動器退出運行，直至停車時，再次投入，這樣即延長了軟起動器的壽命，又使電網避免了諧波污染，還可減少軟起動器中的晶閘管發熱損耗。
2．1．7 現場總線通訊
PSTB軟啟動器在正面有一個連接ABB現場總線插頭的界面，用以進行現場總線的通訊。通過這個界面，用戶可以控制軟啟動器，得到它的狀態信息，上載和下載參數。
2．2 ABB軟起動的工作原理
軟起動器實際上是一個晶閘管交流調壓器。通過改變晶閘管的觸發角，就可調節晶閘管調壓電路的輸出電壓。在整個起動過程中，軟啟動器的輸出是一個平滑的升壓過程（且可具有限流功能），直到晶閘管全導通，電機在額定電壓下工作[2]。
3 PSTB470軟啟動器的控制系統設計
在本項目中共有多臺水泵，我們采用每臺水泵搭配一臺軟啟動器的方式進行控制。主回路采用軟啟動器外接方式，具體如下：由圖l可知，PSTB470軟啟動器外接在電機的主回路上，由于采用了軟啟動器，因而，主回路非常簡潔，大大提高了主回路的可靠性。
使用PSTB470后，對原有的控制信號進行了一些調整，具體二次回路如下圖所示（圖2）
工作原理如下：
當按下啟動按鈕START或者PLC啟動信號RI吸合后，中間繼電器KAS得電，KAS線圈得電后，常開觸點吸合，主接觸器吸合、軟啟動器獲得啟動脈沖，軟啟動器工作，軟啟動運行信號對主接觸器進行自保，根據參數設置，初始加載30％ 電壓，隨著電壓逐漸升壓到全電壓，軟啟動器在l0秒內完成啟動；電機啟動完成后，軟啟動器內接觸器工作，自動旁路。當按下停止按鈕STOP或者PLC停止信號斷開后，軟啟動獲得停止信號，運行信號斷開，主接觸器失電，電機三相電源斷開，電機停止工作。
軟啟動器參數設置如下表[1]：
4 結束語
經實際運行表明，采用PSTB系列軟啟動器選型合理，運行安全、可靠、穩定。解決了原有軟啟動器發熱嚴重等問題，現有軟啟動經過一年的運行無任何問題，達到了用戶改造的目的，而且效果良好。
參考文獻：
[1]ABB Softstarters PST／PSTB 安裝調試手冊[z]．
[2]顧繩谷，電機及拖動基礎【M】．北京：機械工業出版社，2004，4．
關鍵字：軟啟動器；電動機；污水處理廠
The Application of a New Softstarter in the SewageTreatment Plant
YE Hua，LIU Shao-cheng
（School of Electronics and Information，Jiangsu University of Science and Technology,Zhenjiang 212003，China）
Abstract：The paper presents the application of a softstarter of the PSTB series of the company of Sweden ABB in the reconstruction of a sewage treatment plant．The principle of the soflstarter is introduced and the structure of the system is presented．
Keywords：Softstarter；Electric motor
1 引言
鎮江市給排水管理處負責鎮江市污水收集處理，目前下轄7個泵站，由于污水排水系統的控制設備安裝的比較早，各個泵站的設備有的已經損壞，有的不能正常工作，根據管理處的要求，我們對鎮江市的各個泵站的控制系統進行了改造。本次改造的最終目的是實現各個泵站無人值守功能。由于原有各個泵站MCC柜中的軟啟動器是老一代產品，功能不夠完備，而且原軟啟動器沒有旁路功能，電機啟動后軟啟動器一直還接入到主回路中，從而導致MCC柜發熱嚴重，在汛期到來時即使增加降溫設備，原有軟啟動器還是不能很好的工作。因此MCC柜中的軟啟動器改造作為項目的一部分先期進行了實施，考慮到泵站的實際應用情況，只是需要將進來的污水提升到總的污水輸送泵站，并不需要保持出水的恒定，只要進來污水達到一定水位就啟動相應數量的水泵就可以，因此，在這個泵站我們選擇了性價比較高的軟啟動器，變頻器費用太高，而且很多功能在這里也不需要，選用軟啟動器已經能很好的滿足需求。采用軟啟動器，可以控制電動機的電壓，使其在啟動過程中逐漸地升高，很自然地限制啟動電流。這就意味著電動機可以平穩地啟動，機械和電應力也降至最小而且還可以“軟”停車。通過比較，我們選擇了ABB公司的PSTB系列的軟啟動器對原有MCC柜中的電機啟動設備進行了改造。
2 ABB PSTB軟啟動器的主要功能及工作原理
本次改造主要應用了PSTB470軟啟動器對原有軟啟動器進行了更換，ABB公司的PSTB系列的軟啟動器是基于微處理器的軟啟動器，該設計應用了最新技術，為電動機提供軟啟動和軟停止功能。此系列軟啟動器標配有多個先進的電機保護功能。設備面板上的四個按鍵和邏輯結構的菜單，使得安裝、調試以及操作變得簡單，而且還有lO種語言可供選擇，PSTB系列的軟啟動器還提供旁路接觸器。
2．1 PSTB470軟啟動器功能說明[1]
2.1.1 LCD顯示屏
PSTB可選擇10種不同的語言，包括英語、德語、：意大利語、漢語、芬蘭語、瑞典語、法語、西班牙語、荷蘭語以及葡萄牙語。在PSTB屏幕上，可找到設定、調整以及排除故障所需的所有信息。這可使PSTB非常容易操作和減少誤解的機率。隨時可在屏幕上讀取輸出電流、輸出電壓、啟動次數、總運行時間和電動機的溫度等數據。如有故障發生，也會在屏幕上顯示。
2.1.2 四按鍵鍵盤
PSTB面板上使用了四個按鍵，通過這四個按鍵可以很輕松地調整軟啟動器的啟動、停止以及電動機保護等要求來滿足任何一種應用場合。標準設置適合許多種常見的應用，如水泵、輸送帶、風扇、攪拌機以及壓濾機等，讓設定變得快速和簡單。還可以設置高級預警參數，讓故障在發生前便可發現。它還提供密碼保護功能，防止未經許可變更設置。
2.1．3 多種應用類型
PSTB軟啟動器提供多種應用類型，例如：離心泵、液壓泵、離心風機、軸流風機、壓縮機、皮帶輸送機、破碎機、攪拌機、推進器等等。如果應用不再列表中，可選擇最接近的一個，然后選擇調節設置，進行微調。
2．1．4 集成高級電動機保護
在PSTB軟啟動器內部，有多種保護選項可供選擇，包括：電機過載保護、轉子堵轉保護、電機欠載保護、三相失衡保護、大電流保護等功能來確保電機正確運行。
2．1．5 可編程信號繼電器
所有PSTB單元有二個編程輸入和二個編程輸出端子，每個編程輸入端可設置為：無、復位、允許、點動、硬起動等；每個編程輸出可設置為：運行、全電壓和事件。
2．1．6 集成旁路接觸器
PSTB470里集成了ABB AF接觸器。它可以節省成本（節省在風扇、電纜的投入和時間）、空間（軟啟動器的體積更加小、沒有占用空間的風扇）和能源。使用旁路接觸器，可以在正常運行時減少至少90％以上的功率損耗。軟起動結束，旁路接觸器閉合，使軟起動器退出運行，直至停車時，再次投入，這樣即延長了軟起動器的壽命，又使電網避免了諧波污染，還可減少軟起動器中的晶閘管發熱損耗。
2．1．7 現場總線通訊
PSTB軟啟動器在正面有一個連接ABB現場總線插頭的界面，用以進行現場總線的通訊。通過這個界面，用戶可以控制軟啟動器，得到它的狀態信息，上載和下載參數。
2．2 ABB軟起動的工作原理
軟起動器實際上是一個晶閘管交流調壓器。通過改變晶閘管的觸發角，就可調節晶閘管調壓電路的輸出電壓。在整個起動過程中，軟啟動器的輸出是一個平滑的升壓過程（且可具有限流功能），直到晶閘管全導通，電機在額定電壓下工作[2]。
3 PSTB470軟啟動器的控制系統設計
在本項目中共有多臺水泵，我們采用每臺水泵搭配一臺軟啟動器的方式進行控制。主回路采用軟啟動器外接方式，具體如下：由圖l可知，PSTB470軟啟動器外接在電機的主回路上，由于采用了軟啟動器，因而，主回路非常簡潔，大大提高了主回路的可靠性。
使用PSTB470后，對原有的控制信號進行了一些調整，具體二次回路如下圖所示（圖2）
工作原理如下：
當按下啟動按鈕START或者PLC啟動信號RI吸合后，中間繼電器KAS得電，KAS線圈得電后，常開觸點吸合，主接觸器吸合、軟啟動器獲得啟動脈沖，軟啟動器工作，軟啟動運行信號對主接觸器進行自保，根據參數設置，初始加載30％ 電壓，隨著電壓逐漸升壓到全電壓，軟啟動器在l0秒內完成啟動；電機啟動完成后，軟啟動器內接觸器工作，自動旁路。當按下停止按鈕STOP或者PLC停止信號斷開后，軟啟動獲得停止信號，運行信號斷開，主接觸器失電，電機三相電源斷開，電機停止工作。
軟啟動器參數設置如下表[1]：
4 結束語
經實際運行表明，采用PSTB系列軟啟動器選型合理，運行安全、可靠、穩定。解決了原有軟啟動器發熱嚴重等問題，現有軟啟動經過一年的運行無任何問題，達到了用戶改造的目的，而且效果良好。
參考文獻：
[1]ABB Softstarters PST／PSTB 安裝調試手冊[z]．
[2]顧繩谷，電機及拖動基礎【M】．北京：機械工業出版社，2004，4．
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