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、油路系統和控制系統。水壓機的基本工作原理是帕斯卡定律，利用水為工作介質，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，環境污染較小。鋼管傳送裝置負責鋼管的進出傳送，水路系統負責鋼管進行靜水壓試驗時向鋼管里充水打壓，油路系統負責鋼管靜水壓試驗時控制封頭實現管端油水壓力平衡，控制系統負責整個設備的自動運行控制和試驗數據的自動保存和歷史數據的管理。本文主要介紹2000噸水壓機系統的水路系統，如圖1所示。

1. 技術參數

1.1 試驗鋼管規格

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 穩壓時間： 5～10s

1.6 密封形式： 內徑向密封 （塞密封圈）

1.7試驗介質： 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。它的主要構成是串接于電源與被控電機之間的三相反并聯閘管及其電子控制電路。運用不同的方法，控制三相反并聯閘管的導通角，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，控制其內部晶閘管的導通角，使電機輸入電壓從零以預設函數關系逐漸上升，直至起動結束，賦予電機全電壓，即為軟起動，在軟起動過程中，電機起動轉矩逐漸增加，轉速也逐漸增加。電動機屬感性負載，電流滯后電壓，大多數用電器都屬此類。為了提高功率因數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（HPS2節能功能，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） 過大的起動轉矩產生機械沖擊，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。

人們為了解決以上問題，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的高科技產品，是計算機技術和電力技術相結合的產物，可以根據不同的應用情況設置初始轉矩、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，使用最新的全數字技術，可控制最大至800KW，三相400V標準的鼠籠式電機實現光滑斜坡軟啟動功能。堅固耐用號稱’黑金剛’的雪普全數字中文軟啟動器。

該產品其核心部分利用數字控制技術和電子控制技術，控制晶閘管實現交流電機的軟起動，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） 起動電流倍數可根據負載情況調整，減小起動損耗，以最小的電流產生最佳轉矩，是一種節能產品。

（5） 自由停車和軟停車可選，軟停車時間可調。

（6） 軟起時間可調，初始電壓可調。

（7）對于重載起動而設計了突跳起動脈沖，根據重載大小可調整突跳次數。

（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品比較，系統的功能檢查非常方便。

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

雪普軟啟動器使用最新的全數字控制與驅動芯片技術，可控制最大至800KW，三相400V標準的鼠籠式電機實現光滑斜坡軟啟動性能。不象傳統的軟啟動器，靠電壓控制斜坡，而是在啟動時，持續不斷地監測和控制電機電流。軟起動器 安裝調節方便，所有控制連接及參數調節均在正面上完成。該軟起動器在安裝后用戶仍可方便就地改造，如：附加限流功能和內接/外接轉換選擇。該軟起動器可不帶旁路持續在線運行。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均通過面板上的三只旋鈕電位計和一只拔碼開關設定，直觀準確。它甚至可以工作在有振動和環境溫度較高的應用場合。當該軟起動器用于內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型軟起動器內接應用時可以負載100A的電機。

在勝利油田鋼管廠電控系統中使用的數字型軟啟動器，型號分別是：

（1） 6SSD-0085-0045 這種機型應用領域為液壓閥，就象上面所提到數字型軟啟動器的優點，在此應用領域，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矩，延長機器使用壽命

（2） 6SSD-0145-0075 這種機型應用領域為高壓水泵

（3） 6SSD-0205-0110 這種機型應用領域為低壓水泵

四、參數設定

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，放氣閥關閉，這是高壓水泵開始向鋼管內充填高壓水。

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：

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%內設點）

4、 起動時間：15s（可以在10s～240s內設定）

5、 停車時間：10s （可以在5s～90s內設定）

6、 電流極限：150% （可以在100～600%內設點）

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：

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%內設點）

4、 起動時間：15s（可以在10s～240s內設定）

5、 停車時間：10s （可以在5s～90s內設定）

6、 電流極限：150% （可以在100～600%內設點）

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，平穩起動，無電流沖擊，減小了機械負載的沖擊轉矩，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，因而減小了電網電壓波動及對其它用電部門的影響；

3、 能實現軟停車，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，可為用戶節約大量基建投資。

雪普全數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，至今運行已經半年時間了，效果良好，堅固耐用獲得石油行業客戶的好評，被譽為黑金剛（合金鋼）產品。全數字智能型軟啟動器具有優良的啟動和0~60S的軟停止時間可調功能，其性能可靠，參數設定方便。