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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，某廠進行了消防水系統(tǒng)改造，整個消防水線由2臺160KW的電動機（變頻器控制）和2臺250KW的電動機（降壓啟動）供水，原設(shè)計2臺變頻器電動機中一臺工作，恒壓供水，另一臺變頻器電動機和2臺250KW電動機則處于備用。兩臺由變頻器控制的電機參數(shù)如下：

型號：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。

電動機主回路如下：

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。

      我們在試運行中發(fā)現(xiàn)：一旦發(fā)生火災(zāi)事故啟動消防系統(tǒng)，消防水水壓短時間內(nèi)下降很快，一臺160KW的電動機可能無法滿足要求，所以要求2臺變頻器電動機能夠互為備用，一臺不滿足消防水壓要求時，自動啟動另一臺。這樣既可在短時間內(nèi)滿足消防用水，又爭取了時間啟動另2臺250KW消防泵電動機。

      目前，國內(nèi)消防水系統(tǒng)一般是由一臺變頻泵和幾臺工頻泵構(gòu)成，通過一專用控制設(shè)備（如：PLC）控制泵的職守和自啟動，其中變頻泵根據(jù)壓力信號自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，保持管線壓力恒定，一旦發(fā)生火災(zāi)，管線壓力會驟降，自動啟動工頻泵，保持恒壓；用水停止則壓力回升，自動停止工頻泵。而該廠消防供水系統(tǒng)的構(gòu)成不能滿足上述要求，需進行軟硬件的改造。 

二、設(shè)計目標與對策

在發(fā)生火災(zāi)事故啟動消防系統(tǒng)時，消防泵能夠按照要求自動運行，保證足夠的消防水壓，確保消防系統(tǒng)及時發(fā)揮作用。

根據(jù)安環(huán)部門對消防系統(tǒng)的要求，我們認真研究了設(shè)計圖紙和變頻柜的隨機圖紙，并確定了在原設(shè)計基礎(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某一預(yù)定的數(shù)值來確定是否啟動或停止備用電動機，根據(jù)這一原則，我們提出了兩套設(shè)計方案供選擇：

1、 在原電路中增加測量用互感器、電流繼電器和中間繼電器等電氣元件，根據(jù)電流值來確定是否啟動或停止備用機?！　?/span>

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一定數(shù)值時，輸出繼電器動作，根據(jù)變頻器本身輸出繼電器的狀態(tài)可以確定是否啟動或停止備用機?！　?/span>

對比兩套方案，我們認為第一套方案控制原理容易實現(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)換過程中能否達到要求也是一個未知數(shù)。經(jīng)過我們反復(fù)論證，選擇了第二套方案，因為該方案既可以充分發(fā)揮變頻器的各種功能，又可增長我們應(yīng)用變頻器的知識，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)換開關(guān)，SB1、SB2為現(xiàn)場起動和停止按鈕，SA1為現(xiàn)場轉(zhuǎn)換開關(guān)，整個控制電路控制電機的工頻/變頻轉(zhuǎn)換，并不涉及兩臺電動機之間連鎖自啟動問題。根據(jù)變頻器本身具有3個輸出繼電器的功能，改變變頻器參數(shù)，使其中兩個輸出繼電器分別控制自動啟動和自動停止。由于變頻器本身輸出繼電觸點容量較小，所以增加兩個中間繼電器。

    CR1，CR2，CR3為變頻器本身的輸出繼電器，CR1，CR2可通過變頻器參數(shù)的設(shè)定在特定的頻率下動作，使動合觸點閉合，進而KA1，KA3（KA1，KA3為增加的中間繼電器）動作，控制備用電機的自動啟動和自動停止，KA1′和KA3′為備用電機上的繼電器觸點。從控制原理上看，此電路能夠滿足兩臺電機的連鎖自啟自停的功能。

三、 查出的問題與解決方案 　　

根據(jù)上述控制電路我們對原變頻器控制電路進行改造，但試運行中發(fā)現(xiàn)，在變頻器送電過程中，中間繼電器KA1動作異常，有“抖動”現(xiàn)象，造成備用電動機接觸器頻繁動作。經(jīng)過分析和對變頻器廠家技術(shù)人員咨詢得知：變頻器在送電過程中，要進行自檢，時間大約十幾秒，在此過程中，輸出繼電器會無規(guī)律地動作。針對這種情況，我們對電路又增加了一時間繼電器，以避開繼電器的自檢過程。

    KT′和KA3′為備用電機控制回路中的繼電器接點，用于當主電機為備用時，延時自動啟動或自動停機。經(jīng)過上述改造后，試運行期間正常，并通過了滄煉機動部和安環(huán)部驗收。

四、 結(jié)論與問題

通過對電路的改造，兩臺變頻電動機可以實現(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警措施，這無疑是消防供水系統(tǒng)可靠運行的一大隱患。因為變頻器作為一種較為先進的電力設(shè)備，對各種故障的保護都比較靈敏，有時暫時的故障都會導(dǎo)致變頻器停止運行，而操作室又離消防泵房較遠，可能造成變頻器停機而無人知道的情況，應(yīng)在必要情況下增加聲光報警設(shè)施。