工、變頻泵聯鎖的控制實現

孟 靜

（河南九力科技有限公司，河南 焦作454174）

工、變頻泵聯鎖的控制實現

孟 靜

（河南九力科技有限公司，河南 焦作454174）

循環水崗位的冷水泵此前為工頻方式運行，為節電節水，將其改造為工、變頻方式同時運行。通過對其運行方式的討論分析，實現設備改造，內容包括工頻轉工、變頻運行以及相關聯鎖的實現，即無論泵為工頻或者變頻模式，當工、變頻運行信號丟失時，均聯鎖切斷高壓合閘DL信號的功能，最終變頻泵改造后產生的直接、間接經濟效益很顯著。

高壓合閘DL；工頻；變頻

能源公司二環循環水崗位的自動控制系統為羅克韋爾自動化（中國）有限公司的ControlLogix5000系統，循環水崗位1#熱水泵和12#冷水泵由原有的工頻控制需改造為工、變頻控制，以實現節電節水、降本增效的目的。在實際的改造過程中，發生了8#冷水泵跳停事故，造成送往蒸發工序的水量大幅度下降，給生產造成了一定程度上的影響。如圖1所示，圖中熱水及冷水均送往蒸發工序。經過各方討論判斷，8#冷水泵跳停最根本的原因，是變頻運行信號丟失后，未及時切斷該泵的高壓合閘DL信號，因而導致外部的硬聯鎖（啟動11#備用冷水泵）未啟用。11#冷水泵為備用泵，僅當投入聯鎖的任意臺冷水泵DL信號斷開時，硬啟動11#備用冷水泵（不在組態軟件中設定）。圖1中按鈕即為硬連鎖投入按鈕，當按鈕方向均為豎向時，硬聯鎖為投入狀態，按鈕方向為橫向時，硬聯鎖為解除狀態。由此及彼，舉一反三，同時對蒸發工序供水的1#冷水泵、5#冷水泵、8#熱水泵、12#熱水泵，均需要進行聯鎖修改，以實現工變頻運行信號丟失，立即切斷高壓合閘斷路器，簡稱DL），如此才能實現冷水泵跳停硬聯鎖啟動11#冷水備用泵，完善熱水泵的穩定運行，并且不會影響后序工藝指標的穩定。

圖1 熱水、冷水泵工藝流程示意圖

1 工、變頻泵控制分析

由于此次改造牽涉到的泵較多，以12#冷水泵改造為例說明。改造后的12#變頻泵與普通變頻泵內部控制邏輯不同，結合電機啟動原理圖來看，冷水泵主要分為變頻啟動和工頻啟動兩部分，如圖2所示。

圖2 變頻電機啟動原理圖

1.1 工、變頻器啟動條件

必須首先有高壓合閘DL信號到位。它是由舊有工頻啟動命令發出高壓合閘指令，從而返回的高壓合閘DL信號[1]。高壓合閘信號置位后，一次脈沖信號發出，可以參與工頻啟動和變頻啟動回路。

1.2 變頻器啟動條件

為組態考慮，需要建立對應的程序標簽，約定如下：所有標簽都帶有前綴LSB12意為12#冷水泵，所有帶后綴BP的代表當臺設備為變頻設備，中間的標簽名SA代表設備的手自動信號，帶C符號為命令信號，帶MR符號為高壓指示信號，QS12對應的是圖2中的QS1和QS2信號。

變頻器啟動條件為：必須首先將變頻器端KM1和KM2兩個接觸器合上，發出變頻合KM1/KM2指令后（LSB12_C2_BP），此時合 KM1/KM2后 LSB12_QS12運行返回信號就位，其他相關變頻信號就位的同時，才可以順序啟動變頻器RUN/STOP命令（LSB12_C_BP）（LSB12_C_BP）。變頻器啟動回路結束后，變頻器運行返回（LSB12_R_BP）信號就位，標志著變頻器正常啟動，如圖3所示。

圖3 變頻啟動命令發出

1.3 工頻啟動

此次變頻泵的改造，要求實現在操作站端自由切換工變頻，邏輯回路中，啟動工頻需要有5個條件，變頻器的兩個返回信號無，流程圖上工頻啟動按鈕按下，高壓合閘DL信號有，變頻合KM1/KM2指令沒有發出，之后工頻啟動命令（LSB12_C3_BP）才會發出。

1.4 工、變頻停車回路工、變頻器在操作工按停車按鈕時，正常使工、變頻器停車，此時停變頻器有個要求，變頻器的轉速須在60%以下。同時，變頻器啟動無運行返回報警（變頻器啟動命令發出后10 s，無變頻運行返回信號）和變頻器重故障信號就位后，也會聯鎖跳停變頻器。

1.5 變頻停車

在上述變頻器停車條件滿足后，發出變頻停車指令（LSB12_C5_BP），3 s后，順序發出工頻 KM3/變頻 KM1/KM2停車指令（LSB12_C4_BP），此時，變頻器停車回路，才算徹底完成變頻停車過程。

2 聯鎖切斷高壓合閘DL信號

變頻啟動停車回路完成后，為了避免再次出現8#冷水泵的停車事故，本文將工變頻運行返回信號丟失聯鎖斷高壓合閘DL信號，做到了邏輯回路當中。

12#冷水泵原先的控制邏輯中，沒有將工、變頻運行返回信號聯鎖斷高壓合閘DL信號控制邏輯做進去。因此，在這次的改造過程中，將此聯鎖增加進來。4臺泵的聯鎖修改邏輯里面，需要聯鎖斷掉高壓合閘DL信號，這里共有三個信號參與這段聯鎖，它們是：LSB12_R_BP/變頻運行返回、LSB12_QS12/變頻允許（合KM1/KM2后）、LSB12_GKM/工頻運行。分別測試每個信號的丟失，均聯鎖斷掉DL信號，8#和12#冷水變頻泵此時在投入硬聯鎖后，即時啟動11#冷水泵。

這段聯鎖切斷高壓DL信號的回路，因為參與聯鎖的是三個返回信號，因此在做此類聯鎖時，需采用100矩陣模式，如圖4所示，將所需聯鎖信號送出。這樣在變頻運行時，任何一個運行信號丟失，就會觸發LSB12_BKM_LOCK置位，再觸發一個脈沖信號，16 s后，觸發高壓分閘停車指令，斷掉高壓合閘DL信號。這樣在崗位人員投入硬聯鎖時，聯鎖自動啟動11#備用冷水泵。

圖4 變頻運行信號丟失切斷高壓DL信號回路

在做變頻運行信號丟失聯鎖時，由于LSB12_QS12和LSB12_R_BP在啟動變頻時，返回時有時間差，LSB12_QS12信號先到，LSB12_R_BP后到，如果不將LSB12_T9時間設成16 s，而把時間值設置的偏小，那么在高壓合閘DL信號到來后，此聯鎖回路就會一直觸發高壓分閘，變頻器永遠都不會發出啟動命令。LSB12_T9計時器的時間是由三個時間決定的，即變頻啟動延遲時間3 s、變頻器合KM1/KM2的時間5 s、變頻器啟動命令發出的時間10 s，只要LSB12_T9計時器的時間大于前兩者之和8 s，小于三者之和18 s（T9計時器不易過長，不然會因為信號丟失產生的故障造成對變頻器的損壞），也即在變頻器正常運行的情況下，此計時器才能觸發完成，聯鎖程序才能起作用。

而因為工頻和變頻是兩套回路，因此在做工頻運行信號丟失聯鎖時，采用的是000模式，如圖5所示。這樣在工頻運行時，工頻命令發出進行鎖存信號LSB12_C3_LOCK，此時工頻運行信號丟失，就會觸發LSB12_GKM_LOCK，此時觸發一個脈沖信號，在2 s后，觸發高壓分閘停車指令，斷掉高壓合閘DL信號，聯鎖自動啟動11#備用冷水泵。

圖5 工頻運行信號丟失切斷高壓DL信號回路

鎖存的信號LSB12_C3_LOCK必須要進行復位，程序里用LSB12_GKM工頻運行信號的丟失來進行復位。需在LSB12_GKM丟失后延遲3S，才可以將LSB12_C3_LOCK復位掉。此種設定，是因為延遲時間必須要大于LSB12_T10計時器的時間，否則，工頻信號丟失將永不會觸發高壓分閘指令。

3 結論

工、變頻泵聯鎖的控制實現，是在此次改造的實踐過程中，邊修改邊完善的。采用此種聯鎖切斷信號的方式，大大提高了設備的安全性、可靠性，使崗位操作人員徹底解脫傳統的手動停泵的方式[2]。經過試車發現，有效聯鎖切斷功能達到100%，從而順利實現聯鎖啟動11#冷水備用泵。這種同一設備多個返回信號切斷高壓合閘DL信號的方式，有極大地推廣性，完全滿足了生產系統的穩定性要求。同時，此次改造為崗位的降本增效貢獻良多，極大地降低崗位的生產運行成本，直接和間接的經濟效益顯著。

[1]梁安江，張寶清.高壓變頻器工變頻切換功能的研究與應用[J].電機與控制應用，2013（01）：55-59.

[2]陸 華，計榮榮.交流特高壓合閘電阻研究[J].能源工程，2011（04）：27-31.

Control of Frequency Conversion Pump Interlocking

MENG Jing
（Henan nine of Science and Technology Co.，Ltd.，Jiaozuo Henan 454174，China）

The way of cold water pump is in the frequency mode for the operation in Circulating water post，the transformation for the work，frequency mode at the same time running，the purpose of saving water.Through the discussion and analysis of its operation mode，the realization of equipment transformation，including frequency conversion，frequency conversion operation and the realization of the associated interlock，that is，regardless of the pump frequency or frequency mode，when the work，frequency operation signal is lost，are interlocked highvoltage closing DL signal function，the final transformation of the pump after the direct and indirect economic benefits are significant.

high-voltage closing DL；frequency；frequency conversion

TK730.7

A

1672-545X（2017）09-0168-03

2017-06-29

孟 靜（1985-），女，河南長葛人，工程碩士，工程師，研究方向：自動化控制。