浅谈变频“一拖二”控制系统改造的设计和应用

许泗博

山东聊城信源集团有限公司

摘要：本文简单介绍了聊城信源电厂660MW机组乏汽回收输水泵变频“一拖二”技改设计方案。实践证明，改造方案可行，不仅节约了成本，而且输水泵安全可靠，经济效果明显。为工程中变频同时拖动并列的两台电动机的应用提供了一定的经验。

关键词：变频控制;一拖二;技术改造;节能高效

聊城信源电厂配备有六台660MW超临界机组，每台均设置一套乏汽回收系统，其中，原设计的乏汽凝结输水泵由两台带接触器的抽屉开关控制，电机功率45KW，输水负荷由泵的节流控制来进行调节，即通过它的阀门开度，来改变系统输水流量和压力，以此来满足生产工艺要求，这不仅给整个系统带来很多不稳定因素，而且阀门控制耗能大，频繁启动对设备损耗也大。由于本厂输水泵有“一用一备”两台电机，从节约成本考虑，决定实行配备一台ABBACS510变频器，采用“一拖二”的控制方式进行调速，对乏汽回收输水泵进行变频改造，使电机驱动泵变速运行。系统改造后节能效果显著，且运行可靠性高。

1技术分析

1.1 输水泵工频运行能耗问题

输水泵正常运行时，一台运行一台备用，输水是通过调节出口阀门的开度来实现生产工艺。在输水泵设计时，水泵的选型是根据最不利的工况选定的，即按最大设计流量和扬程来选定的，而在系统实际运行时，流量都是随机变化的，在绝大多数时间里其流量都小于最大流量。当凝结水箱水位涨高，必须采用出口调节阀来截流，出口调节阀开启不足，节流引起输送水泵压力损失严重，电机偏离经济区域运行，造成额外的耗电损失，影响系统的运行经济性。

1.2 输水泵工频运行损坏设备问题

由流体学原理可知，水泵的流量和电机转速成正比，水泵的扬程和电机转速的平方成反比，水泵消耗的轴功率跟电机转速的立方成正比。当不需要满负荷输水时，出口阀门不能全开，必须截流，导致泵的出口压力升高，容易造成泵的出口管道爆管和损坏阀门等现象，影响安全生产，并加大设备检修维护压力。

1.3 采用变频“一拖二”控制的优点

1.3.1增强系统稳定性

ABB变频有高、中、低三个转速设置，可以设置0-50HZ三档转速，可在任意范围内实现线性调节。由于水泵的流量和电机转速成正比，当不需要满负荷运行时，可以控制为电机低速运行，以减少输水流量，达到低负荷运行的目的。

1.3.2延长设备使用寿命

由于变频控制是根据不同负荷对水泵流量的要求，来调节电机转速，电机低速运行，减少输水流量，水泵出口压力降低，从而达到保护管道和阀门的目的。而变频启动为低频启动，达到保护电机的目的，极大改善了设备运行工况，延长设备使用时间。

2变频器“一拖二”控制方式的设计方案

2.1一次回路设计

此方案采用一台变频器控制两台电机的控制方式

2.2变频器接线方式

变频器接线采用通用的电压控制方式，KM1和KM3任何一个接触器闭合均能让变频启动，而高、中、低速通过DCS来连锁控制，而高、中、低速为变频定值0-50HZ范围内任何频率设定，利用DCS逻辑判断来选择高、中、低速，闭合继电器使变频相应的频率启动，实现频率选择的自动控制，来控制输水的流量。

2.3二次控制回路设计

2.3.1电机工频运行

若让电机工频运行，此时KM2吸合，KM1断开，将转换开关SAC1打至手动位置，按下工频按钮SB2，则KM2得电，同时KM2常闭触点断开，则KM1回路断开，KM2闭锁KM1不会吸合，此时电机工频运行。工频运行指示灯HG1得电亮。热继电器KH1的常闭点作为电机过流保护串在启动回路上。按下停止按钮SB1则电机工频停止。

2.3.2电机变频运行

将转换开关SAC1打至自动位置，则工频/变频闭锁继电器KM5吸合，常闭点断开，闭锁KM2手动不会吸合，常开点闭合，则KM1远方可以吸合，则电机可以变频运行，同时，电机的变频运行的接触器KM3闭锁KM1，即若电机变频运行，KM1不会吸合。同样，KM2的常闭触点也闭锁KM1。电机的变频启停用DCS来控制，当DCS发出启动指令，继电器KA1吸合且自保持，常开点闭合给KM1送电，KM1吸合则电机变频运行，闭锁KM2不吸合，闭锁KM3不吸合，即电机禁止工频运行，电机禁止变频运行。此时电机变频运行指示HY1得电亮。而远方停止时，DCS发停止指令，KA2得电，其常闭点断开，KA1失电，断开KM1回路，则电机变频停止运行。

2.3.3电机工频运行

若让电机工频运行，此时需KM4吸合，KM3斷开，将转换开关SAC1打至手动位置，按下工频按钮SB4，则KM4得电，同时KM4常闭触点断开，则KM3回路断开，KM4闭锁KM3不会吸合，此时电机工频运行。工频运行指示灯HG2得电亮。热继电器KH2的常闭点作为电机过流保护串在启动回路上。按下停止按钮SB3则电机工频停止。

2.3.4电机变频运行

将转换开关SAC1打至自动位置，则工频/变频闭锁继电器KM5吸合，常闭点断开，闭锁KM4手动不会吸合，常开点闭合，则KM3远方可以吸合，则电机可以变频运行，同时，电机的变频运行的接触器KM1闭锁KM3，即若#1电机变频运行，KM3不会吸合。同样，KM4的常闭触点也闭锁KM3。电机的变频启停用DCS来控制，当DCS发出启动指令，继电器KA3吸合且自保持，常开点闭合给KM3送电，KM3吸合则电机变频运行，闭锁KM4不吸合，闭锁KM1不吸合，即电机禁止工频运行，电机禁止变频运行。此时电机变频运行指示HY2得电亮。而远方停止时，DCS发停止指令，KA4得电，其常闭点断开，KA3失电，断开KM3回路，则电机变频停止运行。

由上述改造方案可以看出，应用变频“一拖二”的控制方式，节能、稳定、维护方便，这种改造方案彻底改善了“一用一备”电机的运行方式，并消除了系统安全隐患，有一定的借鉴意义。

参考文献

[1]ACS510变频器低压交流传动用户手册.北京：ABB电气传动有限公司，2010

[2]魏召刚.工业变频器原理及应用.北京：电子工业出版社，2006