工、變頻轉(zhuǎn)換一拖二拖動(dòng)電路設(shè)計(jì)

梁海龍 郭勇 唐澤軍

摘 要： 本文介紹了一種由一臺(tái)變頻器切換拖動(dòng)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的控制電路，有效提升了油田礦區(qū)現(xiàn)場(chǎng)變頻器的利用率，減少大功率電動(dòng)機(jī)工頻啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，提高了電源功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

關(guān)鍵詞：變頻器;拖動(dòng)電路

引言

變頻器作為三相異步電動(dòng)機(jī)主要調(diào)速裝置，憑借其優(yōu)良的啟動(dòng)特性和平滑調(diào)速能力在油田礦區(qū)被大量推廣使用，但其昂貴的造價(jià)和較高的運(yùn)行環(huán)境要求也給前期投入和后期維護(hù)保養(yǎng)帶來了很多不便，因此，合理、高效的使用變頻器成為油田礦區(qū)電工一項(xiàng)新的工作目標(biāo)。

1 存在問題分析

1.1 油田礦區(qū)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)泵運(yùn)行方式

油田礦區(qū)為保證生產(chǎn)的平穩(wěn)運(yùn)行，防止運(yùn)行機(jī)泵發(fā)生故障時(shí)，介質(zhì)長(zhǎng)時(shí)間無法輸送而產(chǎn)生停輸、凍堵、冒罐等事故，多數(shù)專用機(jī)泵皆采用一備一用的設(shè)計(jì)方式。隨著變頻器的大量投入使用，基本上實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)變頻器控制運(yùn)行，另一臺(tái)工頻備用。有的甚至實(shí)現(xiàn)了兩臺(tái)均安裝變頻器。

1.2 存在問題

變頻器的大量投入使用，有效提升了機(jī)泵功率因數(shù)，還增強(qiáng)了操作人員對(duì)生產(chǎn)調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性和可靠性，但也存在部分弊端，具體分析如下：

1、一備一用兩臺(tái)機(jī)泵都安裝變頻器。如果備用泵長(zhǎng)時(shí)間不運(yùn)行，勢(shì)必造成該機(jī)泵所帶變頻器閑置，增加前期成本。由于變頻器內(nèi)部電容不能長(zhǎng)時(shí)間處于潰電狀態(tài)，因此，此備用變頻器必須長(zhǎng)時(shí)間熱備用，或定期通電維護(hù)，不僅增加了維護(hù)工作量還浪費(fèi)了電能。

2、一備一用兩臺(tái)機(jī)泵只安裝一臺(tái)變頻器。這種設(shè)計(jì)是較為常見的一種設(shè)計(jì)思路，有效節(jié)省了前期投入，但也給生產(chǎn)調(diào)節(jié)帶來不便。由于變頻器的優(yōu)越性，會(huì)讓?shí)徫徊僮魅藛T更青睞于使用安裝變頻器的機(jī)泵，勢(shì)必造成該機(jī)泵的故障率上升，使用壽命明顯降低。當(dāng)變頻機(jī)泵維修時(shí)，另一臺(tái)泵只能工頻使用，又造成工頻啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，運(yùn)行中單機(jī)能耗上升，生產(chǎn)調(diào)節(jié)不便等不利因素。

3、變頻器一拖二使用。這種設(shè)計(jì)思路有效提升了變頻器的利用率，但當(dāng)變頻器發(fā)生故障時(shí)，必須由專業(yè)電工進(jìn)行快速搶修或更換，鑒于變頻器維修、更換的難度，此方案的可行性大打折扣。

2 電路設(shè)計(jì)思路與實(shí)踐

2.1 電路設(shè)計(jì)思路

根據(jù)上述問題的分析，不難看出，如果要有效提升變頻器的利用率，同時(shí)在變頻器發(fā)生故障時(shí)，能夠及時(shí)投入工頻運(yùn)行，就必須在變頻器實(shí)現(xiàn)一拖二運(yùn)行的前提下，還要能進(jìn)行工、變頻轉(zhuǎn)換。

通過梳理，能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能的電路設(shè)計(jì)有兩個(gè)基本方案：

1、利用交流接觸器進(jìn)行自動(dòng)切換，但需要增加四個(gè)相同型號(hào)的交流接觸器，控制電路較為復(fù)雜，針對(duì)大容量電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)改造，安裝難度較大。改造成本大，故障率相對(duì)較高。

2、利用刀開關(guān)進(jìn)行手動(dòng)切換，僅需要增加兩個(gè)相同型號(hào)的刀開關(guān)，控制電路較為簡(jiǎn)單，針對(duì)大容量電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)改造，安裝難度低，改造成本小，故障率相對(duì)較低。

綜上所述，設(shè)計(jì)方案2更經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

2.2 電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐

2.2.1元件的選用

根據(jù)設(shè)計(jì)思路，對(duì)某聯(lián)合站脫水崗兩臺(tái)75KW工頻脫水泵進(jìn)行工、變頻轉(zhuǎn)換一拖二拖動(dòng)電路設(shè)計(jì)改造。電路主要使用以下電氣元件：

HS11-200/48刀開關(guān)2個(gè);75KW變頻器一臺(tái);SS-5GL微動(dòng)開關(guān)4個(gè)。

2.2.2電路安全保護(hù)的設(shè)計(jì)

由于電路涉及手動(dòng)工、變頻轉(zhuǎn)換，為避免人為操作中出現(xiàn)誤操作，防止將工頻交流電直接反送入變頻器輸出端子，電路增加了安全保護(hù)電路部分的設(shè)計(jì)，通過4個(gè)微動(dòng)開關(guān)組成的電氣互鎖電路實(shí)現(xiàn)當(dāng)崗位操作員工倒錯(cuò)刀開關(guān)時(shí)，切斷所有起動(dòng)電路，有效保證了操作員工、電氣設(shè)備的安全。

2.2.3電路原理圖分析

具體電路如圖所示：變頻器采用三線制控制模式，通過SB1、SB2按鈕控制啟動(dòng)和停止，工頻部分通過按鈕SB11、SB12按鈕控制啟動(dòng)和停止，工頻、變頻的切換通過三極雙擲刀開關(guān)QS1和QS2來實(shí)現(xiàn)。這樣，在原工頻電路的基礎(chǔ)上很容易實(shí)現(xiàn)了一備一用機(jī)組工、變頻轉(zhuǎn)換一拖二拖動(dòng)功能，保證了在任一時(shí)刻，兩臺(tái)機(jī)泵都可以同時(shí)以不同的運(yùn)行方式投運(yùn)。從原理圖上可以看出，該電路嚴(yán)禁將三極雙擲刀開關(guān)QS1和QS2同時(shí)合向同一側(cè)，這樣會(huì)在同一工作模式下同時(shí)啟動(dòng)兩臺(tái)電機(jī)，導(dǎo)致設(shè)備過載，為保證使用安全，控制電路中增加了中間繼電器KA，利用四個(gè)限位開關(guān)SQ1～SQ4來防止QS1和QS2不同時(shí)合向同一側(cè)。

3 結(jié)束語

實(shí)際安裝、使用時(shí)應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：

1、SQ1和SQ2應(yīng)該安裝在QS1的兩端，SQ3和SQ4應(yīng)該安裝在QS2的兩端，并保證當(dāng)閘刀合入刀口時(shí)刀柄能觸發(fā)該側(cè)的限位開關(guān)SQ可靠動(dòng)作。

2、嚴(yán)禁帶電進(jìn)行電路的切換，切換時(shí)必須配戴絕緣手套。

3、合閘后必須到位，保證接觸良好。