調車備用變頻控制系統的改造

摘 要：介紹了調車變頻器兩用一備系統的改造設計方案。當變頻器發生故障后，能通過簡易的操作及時將控制回路切換至備用變頻器。在最短的時間內恢復裝車生產作業。

關鍵詞：變頻器；備用切換；控制系統；PLC

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.239

1 改造實施的背景

天津港遠航國際裝車樓系統，包括裝車樓1座（樓內裝車設施2套）、調車系統2套，可同時對兩列火車進行裝車作業。其中，每套調車系統配備1個操作臺、1套主控PLC、1臺變頻柜以及1臺絞車電機。調車系統采用的是遠程/就地雙控制方式。在遠程控制模式下，操作人員可以在裝車樓的操作臺直接對絞車系統進行遠程操作。操作臺中的I/O分站會將操作信號通過光電轉換最終傳遞給控制主PLC，再由PLC把變頻器控制信號傳遞給相應的變頻器柜，最終達到驅動絞車電機的功能。

2 改造實施的原因

調車系統在裝車樓裝車作業過程中主要承擔了控制鐵牛牽引列車、對作業車廂快速定位等重要功能。一旦調車系統出現問題無法及時修復，將導致整列火車長時間滯留在作業區鐵道沿線。尤其是在冬季作業中，由于絞車故障無法運轉造成大量的礦石物料長時間積存在倉內，極易造成倉內發生粘料、凍料的情況。對清掃作業造成極大困難的同時，也對設備自身造成較大的損傷，可能給公司造成經濟損失。

3 改造方案

在絞車系統中，由于變頻器設備相對結構更復雜、部件較多、發熱量大，在運行中若發生故障難以在短時間內修復。[1]為提高排除故障的效率，我公司提出改造原有變頻控制柜并增加一套備用柜的改造計劃，并制定了如下改造方案：

3.1 變頻柜供配電部分的改造

（1）原來2臺變頻柜采用銅母排并柜連接。由于當初設計施工時未考慮預留新柜體的事項，故造成原母牌長度不足，新增備用變頻柜并柜難度較大。為此，新增備用柜進線改為采用電纜連接方式。經核算，最終選用以6根單芯95的電纜雙拼使用，替代原有母排進行連接。

（2）原調車系統中變頻柜至電機間電纜余量充足，足夠在主備用變頻器之間切換連接。當變頻器進行切換時，直接將變頻柜端出線換接到備用變頻柜即可。所以，此部分不做任何改動。

3.2 變頻柜控制部分的改造

（1）為了最簡便的改造新增變頻器，并使兩臺變頻器能在最短的時間內進行互換使用。參照調車系統原有設計，新增備用變頻柜配備一套同型號ABB品牌ACS800型變頻器。且變頻柜柜體內部電器元件型號、規格、接線做到與原柜一致，從而保證新增變頻器的所有外接信號及控制參數與原有變頻器的相同。

（2）在以出現故障時能便捷、快速切換變頻柜的前提下，我方提出如圖1所示改造方案。將原有3臺變頻柜的控制回路與原系統連接處端子排全部拆除，替換為可靠性更高、操作更便捷的重載連接器的方案。當任意1臺變頻器出現故障時，只需要將原變頻柜上的3個重載連接器插頭卸下，按照對應關系插在備用柜上的3個重載連接器插座上即可完成主備用變頻柜間控制部分的切換。

（3）如圖2所示，其中1UF為ASC800變頻器主控板，與1QF1變頻柜主斷路器以及絞車電機相連接，1QF2、1KM2分別為控制電機風扇的斷路器與接觸器，1QF3、1KM3則分別為控制電機制動器的斷路器與接觸器。由于變頻柜控制部分線路較多，故需采用3對重載連接器進行端子排的替換工作。為了維護起來比較簡易，在改造過程中按功能和電壓等級將控制部分線路分為三個部分。其中，變頻柜送電信號、變頻器運行信號、變頻器故障信號、風扇運行信號、風扇故障信號、制動器運行信號、制動器故障信號、絞車正轉輸出、絞車反轉輸出、故障復位信號、高低速選擇選擇、風扇啟動信號、制動器啟動信號等數字量信號以及變頻電流反饋的模擬量信號傳輸線路編入24芯重載連接器（A）。變頻頻率反饋以及頻率給定信號等模擬量輸入輸出信號的傳輸線路編入6芯重載連接器（B）。由于電機風扇與制動器與現場電機相連，且兩者均是由變頻柜進行供電，切換變頻柜時需將電機風扇與制動器電源同時切換至備用變頻柜。為此，將原動力纜分成兩段分別接入6芯重載連接器（C），以此為電機風扇和制動器提供380V動力電源。

4 改造效果

本系統自改造完成后至今有6個月時間，累計切換備用變頻柜3次。縮短故障停時達144小時，有效降低了絞車變頻器故障排修的時間成本。故障發生后能及時進行主備用變頻器間的相互切換，避免長時間影響鐵路裝車作業生產，得到公司以及鐵路相關部門的一致認可。

參考文獻：

[1]胡林，顏綱要.風機變頻改造及自動切換功能的應用[J].電力科技與環保，2011（04）：60-62.

作者簡介：姜弘（1989-），男，河北樂亭人，本科，助理工程師。