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(chǎng)進(jìn)行了消防水系統改造，整個(gè)消防水線(xiàn)由2臺160KW的電動(dòng)機（變頻器控制）和2臺250KW的電動(dòng)機（降壓?jiǎn)?dòng)）供水，原設計2臺變頻器電動(dòng)機中一臺工作，恒壓供水，另一臺變頻器電動(dòng)機和2臺250KW電動(dòng)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(chǎn)的ACS600 型變頻器。

電動(dòng)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(fā)現：一旦發(fā)生火災事故啟動(dòng)消防系統，消防水水壓短時(shí)間內下降很快，一臺160KW的電動(dòng)機可能無(wú)法滿(mǎn)足要求，所以要求2臺變頻器電動(dòng)機能夠互為備用，一臺不滿(mǎn)足消防水壓要求時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)另一臺。這樣既可在短時(shí)間內滿(mǎn)足消防用水，又爭取了時(shí)間啟動(dòng)另2臺250KW消防泵電動(dòng)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(guò)一專(zhuān)用控制設備（如：PLC）控制泵的職守和自啟動(dòng)，其中變頻泵根據壓力信號自動(dòng)調節轉速，保持管線(xiàn)壓力恒定，一旦發(fā)生火災，管線(xiàn)壓力會(huì )驟降，自動(dòng)啟動(dòng)工頻泵，保持恒壓；用水停止則壓力回升，自動(dòng)停止工頻泵。而該廠(chǎng)消防供水系統的構成不能滿(mǎn)足上述要求，需進(jìn)行軟硬件的改造。 

二、設計目標與對策

在發(fā)生火災事故啟動(dòng)消防系統時(shí)，消防泵能夠按照要求自動(dòng)運行，保證足夠的消防水壓，確保消防系統及時(shí)發(fā)揮作用。

根據安環(huán)部門(mén)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(lái)確定是否啟動(dòng)或停止備用電動(dòng)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(lái)確定是否啟動(dòng)或停止備用機?！　?/span>

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(shí)，輸出繼電器動(dòng)作，根據變頻器本身輸出繼電器的狀態(tài)可以確定是否啟動(dòng)或停止備用機?！　?/span>

對比兩套方案，我們認為第一套方案控制原理容易實(shí)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(guò)程中能否達到要求也是一個(gè)未知數。經(jīng)過(guò)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(fā)揮變頻器的各種功能，又可增長(cháng)我們應用變頻器的知識，使變頻器獲得更廣泛的應用?！　?/span>

    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(kāi)關(guān)，SB1、SB2為現場(chǎng)起動(dòng)和停止按鈕，SA1為現場(chǎng)轉換開(kāi)關(guān)，整個(gè)控制電路控制電機的工頻/變頻轉換，并不涉及兩臺電動(dòng)機之間連鎖自啟動(dòng)問(wèn)題。根據變頻器本身具有3個(gè)輸出繼電器的功能，改變變頻器參數，使其中兩個(gè)輸出繼電器分別控制自動(dòng)啟動(dòng)和自動(dòng)停止。由于變頻器本身輸出繼電觸點(diǎn)容量較小，所以增加兩個(gè)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(guò)變頻器參數的設定在特定的頻率下動(dòng)作，使動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，進(jìn)而KA1，KA3（KA1，KA3為增加的中間繼電器）動(dòng)作，控制備用電機的自動(dòng)啟動(dòng)和自動(dòng)停止，KA1′和KA3′為備用電機上的繼電器觸點(diǎn)。從控制原理上看，此電路能夠滿(mǎn)足兩臺電機的連鎖自啟自停的功能。

三、 查出的問(wèn)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(jìn)行改造，但試運行中發(fā)現，在變頻器送電過(guò)程中，中間繼電器KA1動(dòng)作異常，有“抖動(dòng)”現象，造成備用電動(dòng)機接觸器頻繁動(dòng)作。經(jīng)過(guò)分析和對變頻器廠(chǎng)家技術(shù)人員咨詢(xún)得知：變頻器在送電過(guò)程中，要進(jìn)行自檢，時(shí)間大約十幾秒，在此過(guò)程中，輸出繼電器會(huì )無(wú)規律地動(dòng)作。針對這種情況，我們對電路又增加了一時(shí)間繼電器，以避開(kāi)繼電器的自檢過(guò)程。

    KT′和KA3′為備用電機控制回路中的繼電器接點(diǎn)，用于當主電機為備用時(shí)，延時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)或自動(dòng)停機。經(jīng)過(guò)上述改造后，試運行期間正常，并通過(guò)了滄煉機動(dòng)部和安環(huán)部驗收。

四、 結論與問(wèn)題

通過(guò)對電路的改造，兩臺變頻電動(dòng)機可以實(shí)現互為備用，基本滿(mǎn)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(wú)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(jìn)的電力設備，對各種故障的保護都比較靈敏，有時(shí)暫時(shí)的故障都會(huì )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(wú)人知道的情況，應在必要情況下增加聲光報警設施。