變頻器恒壓供水在滄煉消防水系統(tǒng)中的應(yīng)用
變頻器恒壓供水在滄煉消防水系統(tǒng)中的應(yīng)用
一、引言：
2004年10月，某廠進(jìn)行了消防水系統(tǒng)改造，整個(gè)消防水線由2臺(tái)160KW的電動(dòng)機(jī)（變頻器控制）和2臺(tái)250KW的電動(dòng)機(jī)（降壓?jiǎn)?dòng)）供水，原設(shè)計(jì)2臺(tái)變頻器電動(dòng)機(jī)中一臺(tái)工作，恒壓供水，另一臺(tái)變頻器電動(dòng)機(jī)和2臺(tái)250KW電動(dòng)機(jī)則處于備用。兩臺(tái)由變頻器控制的電機(jī)參數(shù)如下：
型號(hào)：Y315L1-2 功率：160KW 額定電壓：380V 額定轉(zhuǎn)速：2890r/min
變頻器采用ABB公司生產(chǎn)的ACS600 型變頻器。
電動(dòng)機(jī)主回路如下：
SB3為故障復(fù)位按鈕，KH為熱繼電器，1KM和2KM為變頻和工頻接觸器。
我們?cè)谠囘\(yùn)行中發(fā)現(xiàn)：一旦發(fā)生火災(zāi)事故啟動(dòng)消防系統(tǒng)，消防水水壓短時(shí)間內(nèi)下降很快，一臺(tái)160KW的電動(dòng)機(jī)可能無(wú)法滿足要求，所以要求2臺(tái)變頻器電動(dòng)機(jī)能夠互為備用，一臺(tái)不滿足消防水壓要求時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)另一臺(tái)。這樣既可在短時(shí)間內(nèi)滿足消防用水，又爭(zhēng)取了時(shí)間啟動(dòng)另2臺(tái)250KW消防泵電動(dòng)機(jī)。
目前，國(guó)內(nèi)消防水系統(tǒng)一般是由一臺(tái)變頻泵和幾臺(tái)工頻泵構(gòu)成，通過(guò)一專(zhuān)用控制設(shè)備（如：PLC）控制泵的職守和自啟動(dòng)，其中變頻泵根據(jù)壓力信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，保持管線壓力恒定，一旦發(fā)生火災(zāi)，管線壓力會(huì)驟降，自動(dòng)啟動(dòng)工頻泵，保持恒壓；用水停止則壓力回升，自動(dòng)停止工頻泵。而該廠消防供水系統(tǒng)的構(gòu)成不能滿足上述要求，需進(jìn)行軟硬件的改造。
二、設(shè)計(jì)目標(biāo)與對(duì)策
在發(fā)生火災(zāi)事故啟動(dòng)消防系統(tǒng)時(shí)，消防泵能夠按照要求自動(dòng)運(yùn)行，保證足夠的消防水壓，確保消防系統(tǒng)及時(shí)發(fā)揮作用。
根據(jù)安環(huán)部門(mén)對(duì)消防系統(tǒng)的要求，我們認(rèn)真研究了設(shè)計(jì)圖紙和變頻柜的隨機(jī)圖紙，并確定了在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上的改造方案，增加若干電氣元件，根據(jù)電流或頻率是否到達(dá)某一預(yù)定的數(shù)值來(lái)確定是否啟動(dòng)或停止備用電動(dòng)機(jī)，根據(jù)這一原則，我們提出了兩套設(shè)計(jì)方案供選擇：
1、 在原電路中增加測(cè)量用互感器、電流繼電器和中間繼電器等電氣元件，根據(jù)電流值來(lái)確定是否啟動(dòng)或停止備用機(jī)。
2、 在原電路中只增加中間繼電器，改變變頻器參數(shù)值，使變頻器在頻率到達(dá)一定數(shù)值時(shí)，輸出繼電器動(dòng)作，根據(jù)變頻器本身輸出繼電器的狀態(tài)可以確定是否啟動(dòng)或停止備用機(jī)。
對(duì)比兩套方案，我們認(rèn)為第一套方案控制原理容易實(shí)現(xiàn)，但增加的元器件較多，控制回路改變較大，而且變頻柜內(nèi)的空間較小，不容易安裝；第二套方案安裝的元器件較少，原有控制回路幾乎不用改變，但變頻器參數(shù)改變較多，而且變頻器在轉(zhuǎn)換過(guò)程中能否達(dá)到要求也是一個(gè)未知數(shù)。經(jīng)過(guò)我們反復(fù)論證，選擇了第二套方案，因?yàn)樵摲桨讣瓤梢猿浞职l(fā)揮變頻器的各種功能，又可增長(zhǎng)我們應(yīng)用變頻器的知識(shí)，使變頻器獲得更廣泛的應(yīng)用。
1KM為變頻控制接觸器，2KM為工頻控制接觸器，SA2為工頻/變頻轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，SB1、SB2為現(xiàn)場(chǎng)起動(dòng)和停止按鈕，SA1為現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，整個(gè)控制電路控制電機(jī)的工頻/變頻轉(zhuǎn)換，并不涉及兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)之間連鎖自啟動(dòng)問(wèn)題。根據(jù)變頻器本身具有3個(gè)輸出繼電器的功能，改變變頻器參數(shù)，使其中兩個(gè)輸出繼電器分別控制自動(dòng)啟動(dòng)和自動(dòng)停止。由于變頻器本身輸出繼電觸點(diǎn)容量較小，所以增加兩個(gè)中間繼電器。
CR1，CR2，CR3為變頻器本身的輸出繼電器，CR1，CR2可通過(guò)變頻器參數(shù)的設(shè)定在特定的頻率下動(dòng)作，使動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，進(jìn)而KA1，KA3（KA1，KA3為增加的中間繼電器）動(dòng)作，控制備用電機(jī)的自動(dòng)啟動(dòng)和自動(dòng)停止，KA1′和KA3′為備用電機(jī)上的繼電器觸點(diǎn)。從控制原理上看，此電路能夠滿足兩臺(tái)電機(jī)的連鎖自啟自停的功能。
三、 查出的問(wèn)題與解決方案
根據(jù)上述控制電路我們對(duì)原變頻器控制電路進(jìn)行改造，但試運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，在變頻器送電過(guò)程中，中間繼電器KA1動(dòng)作異常，有“抖動(dòng)”現(xiàn)象，造成備用電動(dòng)機(jī)接觸器頻繁動(dòng)作。經(jīng)過(guò)分析和對(duì)變頻器廠家技術(shù)人員咨詢得知：變頻器在送電過(guò)程中，要進(jìn)行自檢，時(shí)間大約十幾秒，在此過(guò)程中，輸出繼電器會(huì)無(wú)規(guī)律地動(dòng)作。針對(duì)這種情況，我們對(duì)電路又增加了一時(shí)間繼電器，以避開(kāi)繼電器的自檢過(guò)程。
KT′和KA3′為備用電機(jī)控制回路中的繼電器接點(diǎn)，用于當(dāng)主電機(jī)為備用時(shí)，延時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)或自動(dòng)停機(jī)。經(jīng)過(guò)上述改造后，試運(yùn)行期間正常，并通過(guò)了滄煉機(jī)動(dòng)部和安環(huán)部驗(yàn)收。
四、 結(jié)論與問(wèn)題
通過(guò)對(duì)電路的改造，兩臺(tái)變頻電動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)互為備用，基本滿足消防供水系統(tǒng)的要求，但在變頻器故障情況下，只是在變頻器柜上有指示，而操作室缺少聲光報(bào)警措施，這無(wú)疑是消防供水系統(tǒng)可靠運(yùn)行的一大隱患。因?yàn)樽冾l器作為一種較為先進(jìn)的電力設(shè)備，對(duì)各種故障的保護(hù)都比較靈敏，有時(shí)暫時(shí)的故障都會(huì)導(dǎo)致變頻器停止運(yùn)行，而操作室又離消防泵房較遠(yuǎn)，可能造成變頻器停機(jī)而無(wú)人知道的情況，應(yīng)在必要情況下增加聲光報(bào)警設(shè)施。
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