工、變頻轉(zhuǎn)換一拖二拖動電路設(shè)計

梁海龍 郭勇 唐澤軍

摘 要： 本文介紹了一種由一臺變頻器切換拖動兩臺電動機(jī)的控制電路，有效提升了油田礦區(qū)現(xiàn)場變頻器的利用率，減少大功率電動機(jī)工頻啟動時對電網(wǎng)的沖擊，提高了電源功率因數(shù)，實現(xiàn)節(jié)能降耗。

關(guān)鍵詞：變頻器;拖動電路

引言

變頻器作為三相異步電動機(jī)主要調(diào)速裝置，憑借其優(yōu)良的啟動特性和平滑調(diào)速能力在油田礦區(qū)被大量推廣使用，但其昂貴的造價和較高的運行環(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)電工一項新的工作目標(biāo)。

1 存在問題分析

1.1 油田礦區(qū)現(xiàn)場機(jī)泵運行方式

油田礦區(qū)為保證生產(chǎn)的平穩(wěn)運行，防止運行機(jī)泵發(fā)生故障時，介質(zhì)長時間無法輸送而產(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)計方式。隨著變頻器的大量投入使用，基本上實現(xiàn)了一臺變頻器控制運行，另一臺工頻備用。有的甚至實現(xiàn)了兩臺均安裝變頻器。

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)，還增強了操作人員對生產(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、一備一用兩臺機(jī)泵都安裝變頻器。如果備用泵長時間不運行，勢必造成該機(jī)泵所帶變頻器閑置，增加前期成本。由于變頻器內(nèi)部電容不能長時間處于潰電狀態(tài)，因此，此備用變頻器必須長時間熱備用，或定期通電維護(hù)，不僅增加了維護(hù)工作量還浪費了電能。

2、一備一用兩臺機(jī)泵只安裝一臺變頻器。這種設(shè)計是較為常見的一種設(shè)計思路，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，會讓崗位操作人員更青睞于使用安裝變頻器的機(jī)泵，勢必造成該機(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，另一臺泵只能工頻使用，又造成工頻啟動時對電網(wǎng)的沖擊，運行中單機(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，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)計思路與實踐

2.1 電路設(shè)計思路

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，同時在變頻器發(fā)生故障時，能夠及時投入工頻運行，就必須在變頻器實現(xiàn)一拖二運行的前提下，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)計有兩個基本方案：

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

2、利用刀開關(guān)進(jìn)行手動切換，僅需要增加兩個相同型號的刀開關(guān)，控制電路較為簡單，針對大容量電動機(jī)的設(shè)計改造，安裝難度低，改造成本小，故障率相對較低。

綜上所述，設(shè)計方案2更經(jīng)濟(jì)實用。

2.2 電路設(shè)計與實踐

2.2.1元件的選用

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

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

2.2.2電路安全保護(hù)的設(shè)計

由于電路涉及手動工、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，通過4個微動開關(guān)組成的電氣互鎖電路實現(xiàn)當(dāng)崗位操作員工倒錯刀開關(guān)時，切斷所有起動電路，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按鈕控制啟動和停止，工頻部分通過按鈕SB11、SB12按鈕控制啟動和停止，工頻、變頻的切換通過三極雙擲刀開關(guān)QS1和QS2來實現(xiàn)。這樣，在原工頻電路的基礎(chǔ)上很容易實現(xiàn)了一備一用機(jī)組工、變頻轉(zhuǎn)換一拖二拖動功能，保證了在任一時刻，兩臺機(jī)泵都可以同時以不同的運行方式投運。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同時合向同一側(cè)，這樣會在同一工作模式下同時啟動兩臺電機(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，利用四個限位開關(guān)SQ1～SQ4來防止QS1和QS2不同時合向同一側(cè)。

3 結(jié)束語

實際安裝、使用時應(yīng)該注意以下幾點：

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)閘刀合入刀口時刀柄能觸發(fā)該側(cè)的限位開關(guān)SQ可靠動作。

2、嚴(yán)禁帶電進(jìn)行電路的切換，切換時必須配戴絕緣手套。

3、合閘后必須到位，保證接觸良好。