淺談變頻“一拖二”控制系統(tǒng)改造的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

許泗博

山東聊城信源集團(tuán)有限公司

摘要：本文簡(jiǎn)單介紹了聊城信源電廠660MW機(jī)組乏汽回收輸水泵變頻“一拖二”技改設(shè)計(jì)方案。實(shí)踐證明，改造方案可行，不僅節(jié)約了成本，而且輸水泵安全可靠，經(jīng)濟(jì)效果明顯。為工程中變頻同時(shí)拖動(dòng)并列的兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用提供了一定的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：變頻控制;一拖二;技術(shù)改造;節(jié)能高效

聊城信源電廠配備有六臺(tái)660MW超臨界機(jī)組，每臺(tái)均設(shè)置一套乏汽回收系統(tǒng)，其中，原設(shè)計(jì)的乏汽凝結(jié)輸水泵由兩臺(tái)帶接觸器的抽屜開(kāi)關(guān)控制，電機(jī)功率45KW，輸水負(fù)荷由泵的節(jié)流控制來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，即通過(guò)它的閥門(mén)開(kāi)度，來(lái)改變系統(tǒng)輸水流量和壓力，以此來(lái)滿足生產(chǎn)工藝要求，這不僅給整個(gè)系統(tǒng)帶來(lái)很多不穩(wěn)定因素，而且閥門(mén)控制耗能大，頻繁啟動(dòng)對(duì)設(shè)備損耗也大。由于本廠輸水泵有“一用一備”兩臺(tái)電機(jī)，從節(jié)約成本考慮，決定實(shí)行配備一臺(tái)ABBACS510變頻器，采用“一拖二”的控制方式進(jìn)行調(diào)速，對(duì)乏汽回收輸水泵進(jìn)行變頻改造，使電機(jī)驅(qū)動(dòng)泵變速運(yùn)行。系統(tǒng)改造后節(jié)能效果顯著，且運(yùn)行可靠性高。

1技術(shù)分析

1.1 輸水泵工頻運(yùn)行能耗問(wèn)題

輸水泵正常運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)運(yùn)行一臺(tái)備用，輸水是通過(guò)調(diào)節(jié)出口閥門(mén)的開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝。在輸水泵設(shè)計(jì)時(shí)，水泵的選型是根據(jù)最不利的工況選定的，即按最大設(shè)計(jì)流量和揚(yáng)程來(lái)選定的，而在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，流量都是隨機(jī)變化的，在絕大多數(shù)時(shí)間里其流量都小于最大流量。當(dāng)凝結(jié)水箱水位漲高，必須采用出口調(diào)節(jié)閥來(lái)截流，出口調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟不足，節(jié)流引起輸送水泵壓力損失嚴(yán)重，電機(jī)偏離經(jīng)濟(jì)區(qū)域運(yùn)行，造成額外的耗電損失，影響系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

1.2 輸水泵工頻運(yùn)行損壞設(shè)備問(wèn)題

由流體學(xué)原理可知，水泵的流量和電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，水泵的揚(yáng)程和電機(jī)轉(zhuǎn)速的平方成反比，水泵消耗的軸功率跟電機(jī)轉(zhuǎn)速的立方成正比。當(dāng)不需要滿負(fù)荷輸水時(shí)，出口閥門(mén)不能全開(kāi)，必須截流，導(dǎo)致泵的出口壓力升高，容易造成泵的出口管道爆管和損壞閥門(mén)等現(xiàn)象，影響安全生產(chǎn)，并加大設(shè)備檢修維護(hù)壓力。

1.3 采用變頻“一拖二”控制的優(yōu)點(diǎn)

1.3.1增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性

ABB變頻有高、中、低三個(gè)轉(zhuǎn)速設(shè)置，可以設(shè)置0-50HZ三檔轉(zhuǎn)速，可在任意范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)線性調(diào)節(jié)。由于水泵的流量和電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，當(dāng)不需要滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，可以控制為電機(jī)低速運(yùn)行，以減少輸水流量，達(dá)到低負(fù)荷運(yùn)行的目的。

1.3.2延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命

由于變頻控制是根據(jù)不同負(fù)荷對(duì)水泵流量的要求，來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，電機(jī)低速運(yùn)行，減少輸水流量，水泵出口壓力降低，從而達(dá)到保護(hù)管道和閥門(mén)的目的。而變頻啟動(dòng)為低頻啟動(dòng)，達(dá)到保護(hù)電機(jī)的目的，極大改善了設(shè)備運(yùn)行工況，延長(zhǎng)設(shè)備使用時(shí)間。

2變頻器“一拖二”控制方式的設(shè)計(jì)方案

2.1一次回路設(shè)計(jì)

此方案采用一臺(tái)變頻器控制兩臺(tái)電機(jī)的控制方式

2.2變頻器接線方式

變頻器接線采用通用的電壓控制方式，KM1和KM3任何一個(gè)接觸器閉合均能讓變頻啟動(dòng)，而高、中、低速通過(guò)DCS來(lái)連鎖控制，而高、中、低速為變頻定值0-50HZ范圍內(nèi)任何頻率設(shè)定，利用DCS邏輯判斷來(lái)選擇高、中、低速，閉合繼電器使變頻相應(yīng)的頻率啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)頻率選擇的自動(dòng)控制，來(lái)控制輸水的流量。

2.3二次控制回路設(shè)計(jì)

2.3.1電機(jī)工頻運(yùn)行

若讓電機(jī)工頻運(yùn)行，此時(shí)KM2吸合，KM1斷開(kāi)，將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SAC1打至手動(dòng)位置，按下工頻按鈕SB2，則KM2得電，同時(shí)KM2常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，則KM1回路斷開(kāi)，KM2閉鎖KM1不會(huì)吸合，此時(shí)電機(jī)工頻運(yùn)行。工頻運(yùn)行指示燈HG1得電亮。熱繼電器KH1的常閉點(diǎn)作為電機(jī)過(guò)流保護(hù)串在啟動(dòng)回路上。按下停止按鈕SB1則電機(jī)工頻停止。

2.3.2電機(jī)變頻運(yùn)行

將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SAC1打至自動(dòng)位置，則工頻/變頻閉鎖繼電器KM5吸合，常閉點(diǎn)斷開(kāi)，閉鎖KM2手動(dòng)不會(huì)吸合，常開(kāi)點(diǎn)閉合，則KM1遠(yuǎn)方可以吸合，則電機(jī)可以變頻運(yùn)行，同時(shí)，電機(jī)的變頻運(yùn)行的接觸器KM3閉鎖KM1，即若電機(jī)變頻運(yùn)行，KM1不會(huì)吸合。同樣，KM2的常閉觸點(diǎn)也閉鎖KM1。電機(jī)的變頻啟停用DCS來(lái)控制，當(dāng)DCS發(fā)出啟動(dòng)指令，繼電器KA1吸合且自保持，常開(kāi)點(diǎn)閉合給KM1送電，KM1吸合則電機(jī)變頻運(yùn)行，閉鎖KM2不吸合，閉鎖KM3不吸合，即電機(jī)禁止工頻運(yùn)行，電機(jī)禁止變頻運(yùn)行。此時(shí)電機(jī)變頻運(yùn)行指示HY1得電亮。而遠(yuǎn)方停止時(shí)，DCS發(fā)停止指令，KA2得電，其常閉點(diǎn)斷開(kāi)，KA1失電，斷開(kāi)KM1回路，則電機(jī)變頻停止運(yùn)行。

2.3.3電機(jī)工頻運(yùn)行

若讓電機(jī)工頻運(yùn)行，此時(shí)需KM4吸合，KM3斷開(kāi)，將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SAC1打至手動(dòng)位置，按下工頻按鈕SB4，則KM4得電，同時(shí)KM4常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，則KM3回路斷開(kāi)，KM4閉鎖KM3不會(huì)吸合，此時(shí)電機(jī)工頻運(yùn)行。工頻運(yùn)行指示燈HG2得電亮。熱繼電器KH2的常閉點(diǎn)作為電機(jī)過(guò)流保護(hù)串在啟動(dòng)回路上。按下停止按鈕SB3則電機(jī)工頻停止。

2.3.4電機(jī)變頻運(yùn)行

將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SAC1打至自動(dòng)位置，則工頻/變頻閉鎖繼電器KM5吸合，常閉點(diǎn)斷開(kāi)，閉鎖KM4手動(dòng)不會(huì)吸合，常開(kāi)點(diǎn)閉合，則KM3遠(yuǎn)方可以吸合，則電機(jī)可以變頻運(yùn)行，同時(shí)，電機(jī)的變頻運(yùn)行的接觸器KM1閉鎖KM3，即若#1電機(jī)變頻運(yùn)行，KM3不會(huì)吸合。同樣，KM4的常閉觸點(diǎn)也閉鎖KM3。電機(jī)的變頻啟停用DCS來(lái)控制，當(dāng)DCS發(fā)出啟動(dòng)指令，繼電器KA3吸合且自保持，常開(kāi)點(diǎn)閉合給KM3送電，KM3吸合則電機(jī)變頻運(yùn)行，閉鎖KM4不吸合，閉鎖KM1不吸合，即電機(jī)禁止工頻運(yùn)行，電機(jī)禁止變頻運(yùn)行。此時(shí)電機(jī)變頻運(yùn)行指示HY2得電亮。而遠(yuǎn)方停止時(shí)，DCS發(fā)停止指令，KA4得電，其常閉點(diǎn)斷開(kāi)，KA3失電，斷開(kāi)KM3回路，則電機(jī)變頻停止運(yùn)行。

由上述改造方案可以看出，應(yīng)用變頻“一拖二”的控制方式，節(jié)能、穩(wěn)定、維護(hù)方便，這種改造方案徹底改善了“一用一備”電機(jī)的運(yùn)行方式，并消除了系統(tǒng)安全隱患，有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

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