發(fā)射機(jī)雙臺(tái)水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)的探析

劉祝勇

摘 要：在大功率發(fā)射機(jī)中，一次水冷卻系統(tǒng)是保證機(jī)器正常運(yùn)行的必要條件。而水泵的主備用切換是冷卻系統(tǒng)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。本文通過(guò)兩種水泵主備用切換電路的分析、比較，提出了一種更加科學(xué)和合理的解決方法，并提出了水泵的主備用切換采用壓力信號(hào)控制為主、電流控制為輔的理念。

關(guān)鍵詞：發(fā)射機(jī)；水泵；繼電器；自動(dòng)控制

冷卻系統(tǒng)是大功率發(fā)射機(jī)的重要組成部分，而水泵是冷卻系統(tǒng)中的心臟。為了提高整個(gè)冷卻系統(tǒng)的可靠性，在冷卻系統(tǒng)中，通常會(huì)設(shè)置備用水泵，并且其工作能力通常不小于一臺(tái)主用泵。增設(shè)備用泵能夠增加整個(gè)系統(tǒng)的安全性、可靠性，冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中，主備用泵的切換是實(shí)現(xiàn)冷卻備用泵投入工作的重要手段，也是冷卻系統(tǒng)可靠、安全運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。

1 100kW發(fā)射機(jī)水泵自動(dòng)倒換的原理

1.1 電路結(jié)構(gòu)

以靶式流量計(jì)、繼電器和倒換開(kāi)關(guān)為關(guān)鍵器件，構(gòu)成主備水泵電源控制電路。

1.2 主要作用

對(duì)水壓實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)水壓去控制水泵運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.3 工作過(guò)程

見(jiàn)圖1，當(dāng)水泵電源接觸器1K3動(dòng)作，控制電流經(jīng)過(guò)已閉合的S3-S4接點(diǎn)，使延時(shí)繼電器5K1得電，開(kāi)始延時(shí)。

控制電流通過(guò)5K1的4-1接點(diǎn)、倒備用水泵豆開(kāi)關(guān)5S1的6-2接點(diǎn)和備用水泵接觸器5K2的常閉接點(diǎn)使主用水泵接觸器5K3得電動(dòng)作，主用水泵得電運(yùn)轉(zhuǎn)。

水路水壓正常后，靶式流量計(jì)的感應(yīng)壓力開(kāi)關(guān)5WC1動(dòng)作，其常開(kāi)接點(diǎn)C-CX閉合，此時(shí)延時(shí)繼電器5K1延時(shí)結(jié)束，并動(dòng)作，4-1接點(diǎn)打開(kāi)，5-8接點(diǎn)閉合。因?yàn)榘惺搅髁坑?jì)的常開(kāi)接點(diǎn)C-CX已閉合，5K1的4-1接點(diǎn)打開(kāi)已不能影響主用水泵接觸器5K3的得電通路，主用水泵得電控制過(guò)程結(jié)束。

當(dāng)因水泵故障或其他原因造成水路壓力過(guò)低，靶式流量計(jì)5WC1動(dòng)作，C-CX接點(diǎn)打開(kāi)，切斷主用水泵接觸器5K3的得電通路，5K3釋放，主用水泵失電。同時(shí)5K3的常閉接點(diǎn)閉合，控制電流經(jīng)過(guò)S3-S4接點(diǎn)、5K1的5-8接點(diǎn)、倒備用水泵豆開(kāi)關(guān)5S1的4-1接點(diǎn)和主用水泵接觸器5K3的常閉接點(diǎn)使備用水泵接觸器5K2得電動(dòng)作，備用水泵得電運(yùn)轉(zhuǎn)，倒備過(guò)程結(jié)束。

此時(shí)將倒備豆開(kāi)關(guān)5S1倒動(dòng)，使其接點(diǎn)3-1和5-2均閉合，電路將進(jìn)入從備用泵倒回主用泵的待機(jī)狀態(tài)。

1.4 原電路的總結(jié)

原電路只能單向切換水泵，但水泵切換后，想要再切回原來(lái)水泵運(yùn)行，必須人工干預(yù)豆開(kāi)關(guān)更不能定周期自動(dòng)輪換水泵工作，這對(duì)于水泵長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行是不利的；原電路僅設(shè)計(jì)用一種空氣開(kāi)關(guān)做保護(hù)，電路設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮電機(jī)的短路、過(guò)載、過(guò)壓、缺相、欠壓、過(guò)熱等保護(hù)功能。保護(hù)措施明顯不完備，缺少熱繼電器、熔斷保險(xiǎn)絲、過(guò)壓欠壓保護(hù)等；此外還缺少必要的故障指示和聲光報(bào)警系統(tǒng)，值班員只能根據(jù)電磁閘的吸合狀態(tài)來(lái)觀察水泵運(yùn)行情況，這給值班當(dāng)中的正常巡視和應(yīng)急預(yù)案處置帶來(lái)了難度。

2 改造后的電路工作原理

2.1 電路設(shè)計(jì)原則

手動(dòng)、自動(dòng)雙重原則；回路互鎖原則；無(wú)間隙切換水泵原則；定周期自動(dòng)輪換水泵工作原則；其中一臺(tái)水泵故障時(shí)，自動(dòng)輪換退出原則；水壓壓力控制和電流控制兼顧原則。

2.2 重點(diǎn)器件簡(jiǎn)介

KT1、 KT2--通電延時(shí)的時(shí)間繼電器，工作原理是：通電開(kāi)始計(jì)時(shí)，此時(shí)觸點(diǎn)狀況并不立即發(fā)生變化，達(dá)到設(shè)定時(shí)間時(shí)，觸點(diǎn)狀態(tài)切換（即常閉觸點(diǎn)變?yōu)閿嚅_(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合），斷電后觸點(diǎn)狀態(tài)立即復(fù)位。其工作特點(diǎn)是通電延時(shí)，斷電不延時(shí)。這類(lèi)繼電器有多種類(lèi)型，這里采用的是“秒振蕩信號(hào)”計(jì)數(shù)的電子型繼電器。

5K1--斷電延時(shí)時(shí)間繼電器，其工作機(jī)制是：當(dāng)繼電器通電后觸點(diǎn)狀態(tài)立即切換，直到斷電后，延時(shí)常開(kāi)接點(diǎn)并不立刻動(dòng)作，而是開(kāi)始計(jì)時(shí)，達(dá)到設(shè)定時(shí)間時(shí)觸點(diǎn)狀態(tài)才復(fù)位，延時(shí)接通常閉接點(diǎn)，斷開(kāi)常開(kāi)接點(diǎn)。其工作特點(diǎn)是通電不延時(shí)，斷電延時(shí)。

萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)主要用于各種控制線路的轉(zhuǎn)換、切換等，還可以用于直接控制小容量繼電器的起動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)打向手動(dòng)模式（左旋45°）時(shí)，觸點(diǎn)1-2、3-4、5-6閉合，其余觸點(diǎn)打開(kāi)；打向0°時(shí)，沒(méi)有觸點(diǎn)閉合；置于自動(dòng)模式（右旋45°）時(shí)，觸點(diǎn)7-8、9-10、11-12閉合，其余打開(kāi)。

2.3 電路工作原理

2.3.1 手動(dòng)工作狀態(tài)：以1#泵為例（見(jiàn)圖2），當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于手動(dòng)位置時(shí)，電流流經(jīng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的9-10，手動(dòng)停泵按鈕S1B，至手動(dòng)合泵常開(kāi)按鈕S1A，當(dāng)按下啟泵按鈕后，電流流經(jīng)熱繼電器常閉接點(diǎn)FR1，至繼電器線圈，繼電器KM1、KA1、KT1得電動(dòng)作，至此1#水泵開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。其中KM1的一對(duì)接點(diǎn)使繼電器自保，KA1的一對(duì)接點(diǎn)使1#水泵啟動(dòng)指示燈亮起。2#水泵工作原理和1#水泵相同，在此不再詳述。

2.3.2 自動(dòng)工作狀態(tài)：（見(jiàn)圖2）當(dāng)發(fā)射機(jī)合主控以后，此時(shí)水泵還未轉(zhuǎn)動(dòng)，所以流量計(jì)的常閉接點(diǎn)是接通的，電流流經(jīng)它后使延時(shí)繼電器5K1得電動(dòng)作，其常開(kāi)接點(diǎn)5K1接通。當(dāng)水泵轉(zhuǎn)動(dòng)使水壓升高后，流量計(jì)的常開(kāi)接點(diǎn)會(huì)斷開(kāi)，當(dāng)由于斷電延時(shí)繼電器5K1的存在，5K1的常開(kāi)接點(diǎn)會(huì)在達(dá)到設(shè)定時(shí)間后才斷開(kāi)。繼電器5K1在這里的作用是：當(dāng)水泵水壓沒(méi)達(dá)到正常值前，為KM1控制回路提供一個(gè)回路，直至水壓正常后5WC1常開(kāi)接點(diǎn)閉合。

當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于自動(dòng)模式時(shí)，1-2接通，電流流經(jīng)5WC1接點(diǎn)，KA3常閉接點(diǎn)，KM2常閉接點(diǎn)，熱繼電器FR1常閉接點(diǎn)，使繼電器KM1、KA1、KT1得電工作。此時(shí)的2#泵回路里，雖然轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)3-4及流量計(jì)壓力開(kāi)關(guān)是接通的，但由于KM1常閉接點(diǎn)的互鎖作用，2#泵回路是不會(huì)得電工作的。

2.3.3 自動(dòng)周期輪換：（見(jiàn)圖3）當(dāng)1#泵回路正常工作后，KT1繼電器得電開(kāi)始計(jì)時(shí)，達(dá)到設(shè)定時(shí)間后KT1動(dòng)作，其附屬接點(diǎn)接通，此時(shí)KT2和FR2是接通的，繼電器KA3從而得電吸合，同時(shí)自保持。KA3吸合后，其常閉接點(diǎn)斷開(kāi)，使1#泵控制回路失電停止工作；同時(shí)另一對(duì)附屬常開(kāi)接點(diǎn)接通，使2#泵回路接通工作，從而完成了由1#泵倒2#泵的自動(dòng)切換過(guò)程。同樣的道理，當(dāng)繼電器KT2工作夠設(shè)定的時(shí)間時(shí)，其常閉接點(diǎn)會(huì)斷開(kāi)KA3回路，使繼電器KA3釋放，從而又使2#泵停轉(zhuǎn)而1#泵開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。如此周而復(fù)始，達(dá)到定期自動(dòng)輪換水泵的目的。

2.4 改造后電路的總結(jié)

針對(duì)原電路的不足，主要增設(shè)了兩臺(tái)水泵自動(dòng)定周期輪換工作，增加了電流控制式保護(hù)電路來(lái)保護(hù)電機(jī)，具備手動(dòng)自動(dòng)兩種工作模式，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，功能健全，特點(diǎn)突出，優(yōu)點(diǎn)明顯。

2.5 思考

根據(jù)實(shí)際應(yīng)用，可以引入雙臺(tái)水泵并行同步工作的機(jī)制；還可以增加水壓自控，水溫聯(lián)控，高壓連鎖、遠(yuǎn)程遙控等功能。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)新舊兩種電路的分析、比較，我們能清晰地看到，改造后的電路，無(wú)論從系統(tǒng)的角度看，還是從可靠性角度看，都有著原電路無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。新電路功能完善，保護(hù)更加完備，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單而新穎獨(dú)特，易于實(shí)現(xiàn)，有利于改造，投入少而成效大。改造后，能有效防范責(zé)任性事故的發(fā)生，極大提高設(shè)備的可靠性，在實(shí)際應(yīng)用中有實(shí)用價(jià)值和重要意義。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：國(guó)家新聞出版廣電總局724臺(tái)）