变频器恒压供水在沧炼消防水系统中的应用

图中，SB3为故障复位按钮，KH为热继电器，1KM和2KM为变频和工频接触器。
我们在试运行中发现：一旦发生火灾事故启动消防系统，消防水水压短时间内下降很快，一台160KW的电动机可能无法满足要求，所以要求2台变频器电动机能够互为备用，一台不满足消防水压要求时，自动启动另一台。这样既可在短时间内满足消防用水，又争取了时间启动另2台250KW消防泵电动机。
目前，国内消防水系统一般是由一台变频泵和几台工频泵构成，通过一专用控制设备（如：PLC）控制泵的职守和自启动，其中变频泵根据压力信号自动调节转速，保持管线压力恒定，一旦发生火灾，管线压力会骤降，自动启动工频泵，保持恒压；用水停止则压力回升，自动停止工频泵。而我厂消防供水系统的构成不能满足上述要求，需进行软硬件的改造。
二、设计目标与对策
在发生火灾事故启动消防系统时，消防泵能够按照要求自动运行，保证足够的消防水压，确保消防系统及时发挥作用。
根据安环部门对消防系统的要求，我们认真研究了设计图纸和变频柜的随机图纸，并确定了在原设计基础上的改造方案，增加若干电气元件，根据电流或频率是否到达某一预定的数值来确定是否启动或停止备用电动机，根据这一原则，我们提出了两套设计方案供选择：
1、在原电路中增加测量用互感器、电流继电器和中间继电器等电气元件，根据电流值来确定是否启动或停止备用机。
2、在原电路中只增加中间继电器，改变变频器参数值，使变频器在频率到达一定数值时，输出继电器动作，根据变频器本身输出继电器的状态可以确定是否启动或停止备用机。
对比两套方案，我们认为第一套方案控制原理容易实现，但增加的元器件较多，控制回路改变较大，而且变频柜内的空间较小，不容易安装；第二套方案安装的元器件较少，原有控制回路几乎不用改变，但变频器参数改变较多，而且变频器在转换过程中能否达到要求也是一个未知数。经过我们反复论证，选择了第二套方案，因为该方案既可以充分发挥变频器的各种功能，又可增长我们应用变频器的知识，使变频器获得更广泛的应用。
下图为原变频控制柜的控制原理图：

图2 原变频控制柜的控制原理图

上图中，1KM为变频控制接触器，2KM为工频控制接触器，SA2为工频/变频转换开关，SB1、SB2为现场起动和停止按钮，SA1为现场转换开关，整个控制电路控制电机的工频/变频转换，并不涉及两台电动机之间连锁自启动问题。根据变频器本身具有3个输出继电器的功能，改变变频器参数，使其中两个输出继电器分别控制自动启动和自动停止。由于变频器本身输出继电触点容量较小，所以增加两个中间继电器。改造后的电器控制原理图如下所示：

图3 改造后电器控制原理图

上图中，CR1，CR2，CR3为变频器本身的输出继电器，CR1，CR2可通过变频器参数的设定在特定的频率下动作，使动合触点闭合，进而KA1，KA3（KA1，KA3为增加的中间继电器）动作，控制备用电机的自动启动和自动停止，KA1′和KA3′为备用电机上的继电器触点。从控制原理上看，此电路能够满足两台电机的连锁自启自停的功能。
三、查出的问题与解决方案
根据上述控制电路我们对原变频器控制电路进行改造，但试运行中发现，在变频器送电过程中，中间继电器KA1动作异常，有“抖动”现象，造成备用电动机接触器频繁动作。经过分析和对变频器厂家技术人员咨询得知：变频器在送电过程中，要进行自检，时间大约十几秒，在此过程中，输出继电器会无规律地动作。针对这种情况，我们对电路又增加了一时间继电器，以避开继电器的自检过程。控制原理图如下:
其中，KT′和KA3′为备用电机控制回路中的继电器接点，用于当主电机为备用时，延时自动启动或自动停机。经过上述改造后，试运行期间正常，并通过了沧炼机动部和安环部验收。
四、结论与问题
通过对电路的改造，两台变频电动机可以实现互为备用，基本满足消防供水系统的要求，但在变频器故障情况下，只是在变频器柜上有指示，而操作室缺少声光报警措施，这无疑是消防供水系统可靠运行的一大隐患。因为变频器作为一种较为先进的电力设备，对各种故障的保护都比较灵敏，有时暂时的故障都会导致变频器停止运行，而操作室又离消防泵房较远，可能造成变频器停机而无人知道的情况，应在必要情况下增加声光报警设施。