淺談變頻“一拖二”控制系統改造的設計和應用

許泗博

山東聊城信源集團有限公司

摘要：本文簡單介紹了聊城信源電廠660MW機組乏汽回收輸水泵變頻“一拖二”技改設計方案。實踐證明，改造方案可行，不僅節約了成本，而且輸水泵安全可靠，經濟效果明顯。為工程中變頻同時拖動并列的兩臺電動機的應用提供了一定的經驗。

關鍵詞：變頻控制;一拖二;技術改造;節能高效

聊城信源電廠配備有六臺660MW超臨界機組，每臺均設置一套乏汽回收系統，其中，原設計的乏汽凝結輸水泵由兩臺帶接觸器的抽屜開關控制，電機功率45KW，輸水負荷由泵的節流控制來進行調節，即通過它的閥門開度，來改變系統輸水流量和壓力，以此來滿足生產工藝要求，這不僅給整個系統帶來很多不穩定因素，而且閥門控制耗能大，頻繁啟動對設備損耗也大。由于本廠輸水泵有“一用一備”兩臺電機，從節約成本考慮，決定實行配備一臺ABBACS510變頻器，采用“一拖二”的控制方式進行調速，對乏汽回收輸水泵進行變頻改造，使電機驅動泵變速運行。系統改造后節能效果顯著，且運行可靠性高。

1技術分析

1.1 輸水泵工頻運行能耗問題

輸水泵正常運行時，一臺運行一臺備用，輸水是通過調節出口閥門的開度來實現生產工藝。在輸水泵設計時，水泵的選型是根據最不利的工況選定的，即按最大設計流量和揚程來選定的，而在系統實際運行時，流量都是隨機變化的，在絕大多數時間里其流量都小于最大流量。當凝結水箱水位漲高，必須采用出口調節閥來截流，出口調節閥開啟不足，節流引起輸送水泵壓力損失嚴重，電機偏離經濟區域運行，造成額外的耗電損失，影響系統的運行經濟性。

1.2 輸水泵工頻運行損壞設備問題

由流體學原理可知，水泵的流量和電機轉速成正比，水泵的揚程和電機轉速的平方成反比，水泵消耗的軸功率跟電機轉速的立方成正比。當不需要滿負荷輸水時，出口閥門不能全開，必須截流，導致泵的出口壓力升高，容易造成泵的出口管道爆管和損壞閥門等現象，影響安全生產，并加大設備檢修維護壓力。

1.3 采用變頻“一拖二”控制的優點

1.3.1增強系統穩定性

ABB變頻有高、中、低三個轉速設置，可以設置0-50HZ三檔轉速，可在任意范圍內實現線性調節。由于水泵的流量和電機轉速成正比，當不需要滿負荷運行時，可以控制為電機低速運行，以減少輸水流量，達到低負荷運行的目的。

1.3.2延長設備使用壽命

由于變頻控制是根據不同負荷對水泵流量的要求，來調節電機轉速，電機低速運行，減少輸水流量，水泵出口壓力降低，從而達到保護管道和閥門的目的。而變頻啟動為低頻啟動，達到保護電機的目的，極大改善了設備運行工況，延長設備使用時間。

2變頻器“一拖二”控制方式的設計方案

2.1一次回路設計

此方案采用一臺變頻器控制兩臺電機的控制方式

2.2變頻器接線方式

變頻器接線采用通用的電壓控制方式，KM1和KM3任何一個接觸器閉合均能讓變頻啟動，而高、中、低速通過DCS來連鎖控制，而高、中、低速為變頻定值0-50HZ范圍內任何頻率設定，利用DCS邏輯判斷來選擇高、中、低速，閉合繼電器使變頻相應的頻率啟動，實現頻率選擇的自動控制，來控制輸水的流量。

2.3二次控制回路設計

2.3.1電機工頻運行

若讓電機工頻運行，此時KM2吸合，KM1斷開，將轉換開關SAC1打至手動位置，按下工頻按鈕SB2，則KM2得電，同時KM2常閉觸點斷開，則KM1回路斷開，KM2閉鎖KM1不會吸合，此時電機工頻運行。工頻運行指示燈HG1得電亮。熱繼電器KH1的常閉點作為電機過流保護串在啟動回路上。按下停止按鈕SB1則電機工頻停止。

2.3.2電機變頻運行

將轉換開關SAC1打至自動位置，則工頻/變頻閉鎖繼電器KM5吸合，常閉點斷開，閉鎖KM2手動不會吸合，常開點閉合，則KM1遠方可以吸合，則電機可以變頻運行，同時，電機的變頻運行的接觸器KM3閉鎖KM1，即若電機變頻運行，KM1不會吸合。同樣，KM2的常閉觸點也閉鎖KM1。電機的變頻啟停用DCS來控制，當DCS發出啟動指令，繼電器KA1吸合且自保持，常開點閉合給KM1送電，KM1吸合則電機變頻運行，閉鎖KM2不吸合，閉鎖KM3不吸合，即電機禁止工頻運行，電機禁止變頻運行。此時電機變頻運行指示HY1得電亮。而遠方停止時，DCS發停止指令，KA2得電，其常閉點斷開，KA1失電，斷開KM1回路，則電機變頻停止運行。

2.3.3電機工頻運行

若讓電機工頻運行，此時需KM4吸合，KM3斷開，將轉換開關SAC1打至手動位置，按下工頻按鈕SB4，則KM4得電，同時KM4常閉觸點斷開，則KM3回路斷開，KM4閉鎖KM3不會吸合，此時電機工頻運行。工頻運行指示燈HG2得電亮。熱繼電器KH2的常閉點作為電機過流保護串在啟動回路上。按下停止按鈕SB3則電機工頻停止。

2.3.4電機變頻運行

將轉換開關SAC1打至自動位置，則工頻/變頻閉鎖繼電器KM5吸合，常閉點斷開，閉鎖KM4手動不會吸合，常開點閉合，則KM3遠方可以吸合，則電機可以變頻運行，同時，電機的變頻運行的接觸器KM1閉鎖KM3，即若#1電機變頻運行，KM3不會吸合。同樣，KM4的常閉觸點也閉鎖KM3。電機的變頻啟停用DCS來控制，當DCS發出啟動指令，繼電器KA3吸合且自保持，常開點閉合給KM3送電，KM3吸合則電機變頻運行，閉鎖KM4不吸合，閉鎖KM1不吸合，即電機禁止工頻運行，電機禁止變頻運行。此時電機變頻運行指示HY2得電亮。而遠方停止時，DCS發停止指令，KA4得電，其常閉點斷開，KA3失電，斷開KM3回路，則電機變頻停止運行。

由上述改造方案可以看出，應用變頻“一拖二”的控制方式，節能、穩定、維護方便，這種改造方案徹底改善了“一用一備”電機的運行方式，并消除了系統安全隱患，有一定的借鑒意義。

參考文獻

[1]ACS510變頻器低壓交流傳動用戶手冊.北京：ABB電氣傳動有限公司，2010

[2]魏召剛.工業變頻器原理及應用.北京：電子工業出版社，2006