唐 榮

(中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所，上海 200092)

水產(chǎn)養(yǎng)殖是我國重要的水產(chǎn)品來源。養(yǎng)魚先養(yǎng)水，為了保證魚、蝦、蟹等水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物的生存和生長(zhǎng)需要，必須保持良好的水質(zhì)環(huán)境，其中水體中溶氧含量是最關(guān)鍵的指標(biāo)。在高密度的集約化養(yǎng)殖池塘或養(yǎng)殖車間水池內(nèi)，往往配置有許多增氧機(jī)進(jìn)行機(jī)械增氧，以保持養(yǎng)殖水體充足的溶氧，同時(shí)還會(huì)配套專用的電控柜和控制系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)大量增氧機(jī)的集中控制和運(yùn)行監(jiān)管。增氧機(jī)一般是由三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的。電動(dòng)機(jī)剛啟動(dòng)、轉(zhuǎn)速為零時(shí)，其瞬間的電流稱為啟動(dòng)電流。異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流是從小至大增加，然后又回落到額定電流。異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)，其啟動(dòng)電流最大可達(dá)到額定電流的4～7 倍。因此，當(dāng)多臺(tái)增氧機(jī)同時(shí)啟動(dòng)時(shí)，其瞬間的沖擊電流非常大。在變壓器和總開關(guān)容量小、電機(jī)功率較大的情況下，會(huì)使電網(wǎng)電壓瞬間下降，這會(huì)影響到供電線路上其他設(shè)備的正常運(yùn)行，特別是遇到停電后又恢復(fù)供電時(shí)，大量增氧機(jī)在電網(wǎng)恢復(fù)供電的瞬間同時(shí)啟動(dòng)，產(chǎn)生的沖擊電流往往遠(yuǎn)超供電系統(tǒng)額定容量，會(huì)對(duì)線路和設(shè)備造成損害，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)龤ё儔浩骰蚩傞_關(guān)，對(duì)養(yǎng)殖生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。為此，本文提出了一種解決方法，在不改變?cè)泄╇娤到y(tǒng)的情況下，通過對(duì)增氧機(jī)電控箱中控制電路的改進(jìn)，避免大量增氧機(jī)同時(shí)啟動(dòng)。

一、原有電路及問題分析

常見的增氧機(jī)電控箱內(nèi)部電路包括主回路和控制回路，如圖1和圖2所示。主回路主要包括斷路器、接觸器和增氧機(jī)的電機(jī)。三相電源線依次連接斷路器觸點(diǎn)、接觸器觸點(diǎn)和電機(jī)線圈繞組，同時(shí)增氧機(jī)的金屬外殼與接地線相連以保證安全。當(dāng)斷路器和接觸器觸點(diǎn)都閉合時(shí)電機(jī)線圈繞組通電，增氧機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工作。接觸器觸點(diǎn)的閉合或斷開由控制回路來控制。

圖1 增氧機(jī)電控箱主回路

圖2 增氧機(jī)電控箱控制回路

控制回路由手動(dòng)按鈕、自動(dòng)控制器輸出觸點(diǎn)、切換開關(guān)和接觸器線圈組成。另外，一般每個(gè)電控箱都有一個(gè)總開關(guān)。控制回路具有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作模式，通過切換開關(guān)來選擇不同模式。切換開關(guān)是一種單刀雙擲開關(guān)，包含兩個(gè)通道(圖2)，當(dāng)切換開關(guān)左側(cè)通道接通時(shí)，控制回路為手動(dòng)模式，由手動(dòng)按鈕來控制增氧機(jī)啟停。此時(shí)按下手動(dòng)按鈕后接觸器線圈通電，主回路中對(duì)應(yīng)的接觸器觸點(diǎn)閉合，增氧機(jī)通電啟動(dòng)。當(dāng)切換開關(guān)至右側(cè)通道接通時(shí)，控制回路為自動(dòng)模式，由自動(dòng)控制器來控制增氧機(jī)啟停，此時(shí)如果自動(dòng)控制器輸出觸點(diǎn)閉合，則接觸器線圈通電，主回路中對(duì)應(yīng)的接觸器觸點(diǎn)閉合，增氧機(jī)通電啟動(dòng)。在自動(dòng)控制模式下，增氧機(jī)啟停由自動(dòng)控制器程序或遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)軟件控制，可以通過軟件程序參數(shù)設(shè)置來避免多個(gè)增氧機(jī)同時(shí)啟動(dòng)。在手動(dòng)控制模式下，如果多個(gè)手動(dòng)按鈕都處在閉合狀態(tài)，操作人員直接合上總開關(guān)時(shí)多臺(tái)增氧機(jī)會(huì)同時(shí)啟動(dòng)。同時(shí)，如果電網(wǎng)停電后又恢復(fù)供電，此時(shí)手動(dòng)按鈕又都處在閉合狀態(tài)，電網(wǎng)恢復(fù)供電的瞬間，所有增氧機(jī)也會(huì)同時(shí)啟動(dòng)，由此造成的沖擊電流可能會(huì)損壞供電系統(tǒng)。

二、控制電路改進(jìn)設(shè)計(jì)

為了保證增氧設(shè)備和供電系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，需要確保任何情況下不會(huì)有大量增氧機(jī)同時(shí)啟動(dòng)。為此，本文對(duì)增氧機(jī)電控箱控制回路進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了一種新的控制電路，如圖3所示。

圖3 改進(jìn)后的控制電路

在改進(jìn)后的控制回路中，接觸器線圈位置并聯(lián)了延時(shí)繼電器線圈，各個(gè)延時(shí)繼電器的定時(shí)時(shí)間依次增加若干秒，同時(shí)在接觸器線圈前面串聯(lián)了延時(shí)繼電器的常開觸點(diǎn)。以手動(dòng)控制模式為例，在手動(dòng)按鈕閉合的情況下，如果電網(wǎng)停電后又恢復(fù)供電，此時(shí)延時(shí)繼電器的線圈先通電并開始計(jì)時(shí)，延時(shí)繼電器觸點(diǎn)不動(dòng)作。經(jīng)過一段設(shè)定的延時(shí)時(shí)間后，各個(gè)延時(shí)繼電器的常開觸點(diǎn)依次閉合，此時(shí)接觸器線圈依次通電，主回路中各個(gè)接觸器觸點(diǎn)依次閉合，增氧機(jī)按順序通電，從而避免出現(xiàn)多臺(tái)增氧機(jī)同時(shí)啟動(dòng)現(xiàn)象。這是針對(duì)一臺(tái)電控柜內(nèi)的多臺(tái)增氧機(jī)順序啟動(dòng)控制的情況。對(duì)于多臺(tái)電控柜控制的大批量增氧機(jī)，只要將各臺(tái)增氧機(jī)控制回路中延時(shí)繼電器的定時(shí)時(shí)間設(shè)置有一定間隔，即可實(shí)現(xiàn)大量增氧機(jī)的錯(cuò)峰啟動(dòng)，避免了對(duì)供電系統(tǒng)的損害。

三、總結(jié)

在當(dāng)前集約化、高密度池塘養(yǎng)殖模式下，增氧系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于養(yǎng)殖生產(chǎn)具有重要意義。但多數(shù)養(yǎng)殖場(chǎng)的供電系統(tǒng)建設(shè)年代久遠(yuǎn)，沒有考慮增氧設(shè)備的大量增加，供電系統(tǒng)變壓器和總開關(guān)往往難以應(yīng)對(duì)大量增氧機(jī)同時(shí)啟動(dòng)造成的沖擊電流，而供電系統(tǒng)徹底改造的成本又非常高。針對(duì)該問題，本文設(shè)計(jì)了增氧機(jī)錯(cuò)峰啟動(dòng)控制電路，可實(shí)現(xiàn)大量增氧機(jī)順序啟動(dòng)，從而避免大量設(shè)備同時(shí)啟動(dòng)而產(chǎn)生過大的啟動(dòng)電流損壞供電系統(tǒng)。該控制電路對(duì)原有電路的改動(dòng)非常小、成本低、操作簡(jiǎn)便、效果好，避免了財(cái)產(chǎn)損失并保證了養(yǎng)殖增氧系統(tǒng)正常運(yùn)行。