一种大型同步电机软启动一拖多控制方法
阅读说明：本技术 一种大型同步电机软启动一拖多控制方法 (Soft start one-to-many control method for large synchronous motor ) 是由 李伟 赵建荣 景采文 薛磊 惠建新 杨东锡 李捷 于 2021-08-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种大型同步电机软启动一拖多控制方法：根据不同用电设备的电机启动信号,调用相应电机参数对其大型同步电机进行软启动,并在该电机的启动过程中,使其他尚未进行启动的电机处于闭锁状态,直至实现多个用电设备的大型同步电机的启动,并且实现不同电机软启动的参数自动选择和切换,在避免电机启动对电网和电机自身造成冲击的同时,提高了用电设备的电机启动效率、稳定性,具有适用性广、方便灵活的特点。(The invention discloses a one-driving-more control method for soft start of a large synchronous motor, which comprises the following steps: according to motor starting signals of different electric equipment, corresponding motor parameters are called to carry out soft start on a large synchronous motor of the electric equipment, in the starting process of the motor, other motors which are not started are enabled to be in a locking state until the large synchronous motors of the plurality of electric equipment are started, automatic selection and switching of parameters of the soft start of the different motors are achieved, impact on a power grid and the motors caused by the motor starting is avoided, the motor starting efficiency and stability of the electric equipment are improved, and the electric equipment starting method has the advantages of being wide in applicability, convenient and flexible.)
技术领域
本发明涉及电机软启动控制，具体涉及驱动压缩机、泵等用电设备的大型同步电机的一拖多软启动控制。
背景技术
大型压缩机、泵等设备在复杂的化工工艺中使用较为广泛，这些设备的驱动部分往往采用大型同步电机实现，为了最大化工艺效果，使用这类电机驱动的设备越来越多。传统大型同步电机的启动方法主要包括自耦降压启动和软启动。自耦降压启动需设置自耦变压器，启动时对电网和电机冲击大，且不能频繁启动，以防止自耦变压器绕组发热，损坏自耦变压器的绝缘，所以自耦降压启动无法实现一拖多电机启动。软启动一般只需设置软启动器即可实现，电机启动过程中对电网及电机本身冲击小、可靠性高，且可以频繁启动、启动间隔时间较短。但如果每台电机均配备软启动器，会造成投资费用升高。为此，中国专利CN210536534U、CN102480255A、CN206111507U、CN201584932U构建了可用于进行一拖多软启动控制的一次系统，实现了多台电机的顺次启动，但难以满足工艺DCS后台调整及现场控制对系统灵活性的要求。特别是在对多台大型同步电机的启动次序、功率大小不做统一要求的情况下，采用的单一软启动器容易因以下这些情况产生故障，导致在软启动器控制下无法完成这些电机的启动：①当多台电机同时接收到启动信号(例如，有的电机在现场进行启动，有的电机由工艺DCS后台启动)时，由于无法确定启动顺序而报错；②当一台电机正在进行启动的过程中又有另外一台电机接收到启动信号时，由于无法根据该信号进行相应控制处理而报错。另外，当启动对象是不同功率的电机时，还面临单一的电机控制参数设定难以兼顾不同电机的启动及保护要求的问题。
目前尚未见到采用一个软启动器进行大型同步电机软启动一拖多控制的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大型同步电机软启动一拖多控制方法。
为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种大型同步电机软启动一拖多控制方法，包括以下步骤：
1)闭锁除待启动电机之外的其他电机的启动信号，作为电机启动的条件；
2)根据启动信号调用预设参数组，作为电机启动的依据和保障，按照调用的相应参数使待启动电机进行启动；
3)在待启动电机的启动完成或启动过程中止后，解除对其他电机的启动信号的闭锁。
优选的，所述步骤1)具体包括以下步骤：由待启动电机的电机控制器在接收到启动信号后向软启动器的软启动控制器发出启动工作信号，并且由接入该电机控制器的闭锁控制继电器同时向其他电机的相应电机控制器分别发出启动闭锁信号，其他电机的电机控制器在接收到启动闭锁信号后保持向软启动控制器不发出启动工作信号的状态。即本发明在一拖一软启动控制所采用的单一电机启动模式中增加了闭锁条件，由待启动电机的电机控制器利用闭锁控制继电器将闭锁信号送至其他电机的电机控制器，保证待启动电机启动过程中软启动控制器不会因其他电机的启动信号的发出而报错。
优选的，所述启动信号为通过用电设备远程启动控制界面(例如工艺DCS后台)或设备现场的启动按钮向相应电机控制器发出的信号；启动工作信号为电机控制器在接收到启动信号后与启动闭锁信号同时发出的用于向软启动控制器确认由软启动器开始启动相应电机的信号。即一旦启动信号发出(发出时间最早的电机即待启动电机)并经过电机控制器到达软启动器时即开始相应电机的启动过程。
优选的，所述步骤2)具体包括以下步骤：当待启动电机的电机控制器在接收到启动信号并据此将启动工作信号发送至软启动器的软启动控制器时，软启动控制器根据其接收该启动工作信号的通道信息选择与待启动电机相匹配的启动参数，根据该启动参数对待启动电机进行启动控制。
优选的，所述步骤2)中，软启动控制器在选择所述启动参数的同时还选择与待启动电机相匹配的保护参数，根据保护参数判定启动过程发生故障时中止待启动电机的启动，从而避免了由于保护参数单一而难以对不同大小电机的启动提供保护的问题(电机控制器在电机启动过程中需要对电机的励磁、转速、功率因数、信号的控制进行执行，软启动控制器在电机启动过程中控制电机的转速由零到额定、励磁增加、电流增加，以及通过与电机控制器通讯，获得用于判断电机是否正常启动的信息)。
优选的，所述步骤3)具体包括以下步骤：当待启动电机启动完成后，软启动器的软启动控制器向待启动电机的电机控制器发送启动完成信号(可用于使电机控制器生成释放闭锁信号)，使得接入该电机控制器的闭锁控制继电器停止向其他电机的电机控制器发送启动闭锁信号，其他电机此时即具备启动条件(例如，在接收到启动信号后即可通过电机控制器向软启动控制器发出启动工作信号)。
优选的，所述软启动控制器在待启动电机启动完成或启动过程中止后由工作模式切换为备用模式，在该模式下软启动控制器接收到其他电机的相应启动工作信号后再切换为工作模式。
一种大型同步电机软启动一拖多控制系统，包括软启动控制器、与软启动控制器相连的多个电机控制器以及与每个电机控制器单独相连的闭锁控制继电器，其中，任意电机控制器所接入的闭锁控制继电器分别与其他电机控制器相连；
所述闭锁控制继电器用于在其所接入的电机控制器向软启动控制器发出与电机启动信号相应的启动工作信号的同时，向其他电机控制器发出启动闭锁信号，或者用于根据其所接入的电机控制器接收到的释放闭锁信号停止向其他电机控制器发出启动闭锁信号，从而解除对其他电机的启动信号的闭锁；
所述软启动控制器在接收到启动工作信号后调用预设参数组，使得相应电机进行启动，在该电机启动完成或中止启动后，软启动控制器向相应的电机控制器发送释放闭锁信号。
优选的，当一台电机正在启动时，软启动控制器处于工作模式，使系统不进行下一台电机的启动；当一台电机启动完成或中止启动后，软启动控制器切换至备用模式，等待下一台电机的相应启动工作信号。
优选的，当接收到一台电机的相应启动工作信号时，软启动控制器确定该启动工作信号输入的通道，并根据通道信息选择及触发对应通道的电机控制参数(包括启动参数和保护参数等)，根据启动参数可以对所述电机进行启动控制，一旦启动过程中发生故障时，根据保护参数可以对电机进行保护并由软启动控制器向相应的电机控制器发出中止启动信号(可用于使电机控制器生成释放闭锁信号)，同时由软启动控制器向用电设备远程启动控制界面(例如工艺DCS后台)发送电机启动故障信号。
本发明的有益效果体现在：
本发明在电机启动信号基础上引入启动闭锁信号作为进行电机软启动的启动条件，通过闭锁其他电机的启动信号，避免发生多台电机同时启动，从而将多个用电设备的电机的启动(在一台电机启动完成后再进行下一台电机的启动)采用一个软启动控制器(例如，内含于一个软启动器)予以实现，从而将软启动器的利用率最大化，可以应用于对大型同步电机的启动进行快捷、平稳的一拖多控制，显著提高能源利用率，取得可观的经济效益。
进一步，本发明通过在软启动控制器中设置不同的电机控制通道，可以根据不同电机的启动信号选择不同电机的控制参数，实现电机控制参数的自动选择和切换，更好的适应不同电机的配置和启动要求，既能满足一机(指一个软启动器)多用，且能有效的提供对启动过程的保护。
进一步的，本发明中软启动控制器可以通过由工作模式切换为备用模式而实现待机状态，软启动控制器的模式切换全部由该控制器自主完成，避免人为因素造成软启动器损坏。
附图说明
图1是大型同步电机软启动一拖多控制系统原理图(电机正常启动)；图中1,2,3…,N表示电机及其所匹配的通道的编号。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。所述实施例仅用于解释本发明，而非对本发明保护范围的限制。
参见图1，本发明提出的大型同步电机软启动一拖多控制系统的核心是自主开发的一拖多控制方式，包括在启动回路中设置闭锁信号，作为启动电机的条件，以及自动选择切换要启动的电机的控制参数。同时，与传统软启动采用的一拖一控制方式相比，增加了联锁条件、联锁动作结果，具体如下：
(1)在一拖一的软启动回路中设置闭锁控制继电器，闭锁控制继电器的控制信号由其接入的电机控制器发出。当需要启动某电机(例如，1号大型同步电机)时，在工艺DCS后台或现场点击某设备(例如，大型压缩机)的启动按钮，利用闭锁控制继电器同时闭锁其余设备的电机启动信号，该电机(1号大型同步电机)进入启动模式。
其中，闭锁控制继电器在每个大型同步电机控制柜内单独安装；在每个大型同步电机控制柜内设置用于发出闭锁其他电机启动信号的启动闭锁信号线路，将该线路接入其余大型同步电机控制柜内的电机控制器处。对于已建成工艺，对每个大型同步电机控制柜内的软启动器继续使用，另外增加一个具有多通道信号输入和处理功能的控制器进行参数选择和切换。对于新建成工艺，则将所有大型同步电机的电机控制器接入同一个软启动器的控制器(即软启动控制器)中。
(2)电机(1号大型同步电机)启动信号由电机控制器以工作信号的形式送至软启动器时，软启动器的控制器转为工作状态，根据接收启动工作信号的通道调用及触发该电机的启动参数，利用该参数对电机进行启动，同时在启动中为保护电机，利用保护参数进行故障判定，通过中止启动过程避免故障造成电机损坏。当故障排除后可按照步骤1)从新进入启动模式。
(3)电机(1号大型同步电机)启动完成后，该电机切工频运行，软启动器的控制器切换为备用状态(待机状态)，同时软启动器的控制器生成启动完成信号，使电机(1号大型同步电机)的控制器释放闭锁信号(即控制接入的闭锁控制继电器不再发出启动闭锁信号)，其他电机可进入启动模式。
(4)在电机(1号大型同步电机)运行情况下，若该电机再次收到启动信号，软启动器的控制器自身闭锁，不会再次对该电机进行启动，且由于该电机的控制器已经释放闭锁信号，其余电机的启动工作信号的发出不会受到影响。
目前，本发明已应用在LDPE/EVA装置的一二次机(即电机台数N＝2；一次机功率6100kW，二次机功率25900kW)启动控制中，而且对于其他电机台数情况下的多台大型同步电机的启动也同样适用(例如，根据闭锁继电器的规格，可实现8台电机的一拖多软启动)。
总之，本发明在启动回路设置闭锁控制继电器，将不同电机的启动信号和继电器信号(闭锁信号)作为电机启动的条件，当某电机启动完成后，闭锁信号释放，系统可以接收其他电机的启动信号，实现了一拖多软启动控制下不同电机启动次序的自主选择；同时，本发明可以根据不同电机的启动信号并利用软启动控制器的不同通道，对不同电机的控制参数进行选择，实现不同电机软启动的参数自动切换，具有适用性广、方便灵活的特点。实际应用结果表明，本发明具有以下优点：
(1)本发明实现了大型同步电机的一拖多控制，控制过程能够自动切换电机控制参数，具有适用性广、方便灵活的特点。
(2)本发明在一拖一控制系统基础上，通过引入闭锁控制继电器以及相应线路，使得所开发形成的一拖多控制系统简单、实用，能节省投资、减少配电室设备占用面积。
(3)本发明采用的大型同步电机启动的一拖多控制方式，当选择一台电机启动时，自动闭锁其余电机启动信号，不会造成多台设备的电机同时启动，从而减少了软启动器的故障。
(4)本发明使用一台软启动器，将大型同步电机从零转速直接拖动到工频转速，并保证每台电机在17～20s的时间内完成正常启动，降低设备启动时电量的损耗，提高了多台电机启动效率、稳定性，降低用电设备故障率，带来可观的经济效益。