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變頻器恒壓供水在滄煉消防水系統中的應用

一、引言：

      2004年10月，某廠進行了消防水系統改造，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如下：

型號：Y315L1-2 功率：160KW 額定電壓：380V 額定轉速：2890r/min

變頻器采用ABB公司生產的ACS600 型變頻器。

電動機主回路如下：

SB3為故障復位按鈕，KH為熱繼電器，1KM和2KM為變頻和工頻接觸器。

      我們在試運行中發現：一旦發生火災事故啟動消防系統，消防水水壓短時間內下降很快，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，國內消防水系統一般是由一臺變頻泵和幾臺工頻泵構成，通過一專用控制設備（如：PLC）控制泵的職守和自啟動，其中變頻泵根據壓力信號自動調節轉速，保持管線壓力恒定，一旦發生火災，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的構成不能滿足上述要求，需進行軟硬件的改造。 

二、設計目標與對策

在發生火災事故啟動消防系統時，消防泵能夠按照要求自動運行，保證足夠的消防水壓，確保消防系統及時發揮作用。

根據安環部門對消防系統的要求，我們認真研究了設計圖紙和變頻柜的隨機圖紙，并確定了在原設計基礎上的改造方案，增加若干電氣元件，根據電流或頻率是否到達某一預定的數值來確定是否啟動或停止備用電動機，根據這一原則，我們提出了兩套設計方案供選擇：

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，根據電流值來確定是否啟動或停止備用機。　　

2、 在原電路中只增加中間繼電器，改變變頻器參數值，使變頻器在頻率到達一定數值時，輸出繼電器動作，根據變頻器本身輸出繼電器的狀態可以確定是否啟動或停止備用機。　　

對比兩套方案，我們認為第一套方案控制原理容易實現，但增加的元器件較多，控制回路改變較大，而且變頻柜內的空間較小，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，但變頻器參數改變較多，而且變頻器在轉換過程中能否達到要求也是一個未知數。經過我們反復論證，選擇了第二套方案，因為該方案既可以充分發揮變頻器的各種功能，又可增長我們應用變頻器的知識，使變頻器獲得更廣泛的應用。　　

    1KM為變頻控制接觸器，2KM為工頻控制接觸器，SA2為工頻/變頻轉換開關，SB1、SB2為現場起動和停止按鈕，SA1為現場轉換開關，整個控制電路控制電機的工頻/變頻轉換，并不涉及兩臺電動機之間連鎖自啟動問題。根據變頻器本身具有3個輸出繼電器的功能，改變變頻器參數，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可通過變頻器參數的設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，但試運行中發現，在變頻器送電過程中，中間繼電器KA1動作異常，有“抖動”現象，造成備用電動機接觸器頻繁動作。經過分析和對變頻器廠家技術人員咨詢得知：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部驗收。

四、 結論與問題

通過對電路的改造，兩臺變頻電動機可以實現互為備用，基本滿足消防供水系統的要求，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備，對各種故障的保護都比較靈敏，有時暫時的故障都會導致變頻器停止運行，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，應在必要情況下增加聲光報警設施。