孟 靜

（河南九力科技有限公司，河南 焦作454174）

工、變頻泵聯(lián)鎖的控制實(shí)現(xiàn)

孟 靜

（河南九力科技有限公司，河南 焦作454174）

循環(huán)水崗位的冷水泵此前為工頻方式運(yùn)行，為節(jié)電節(jié)水，將其改造為工、變頻方式同時(shí)運(yùn)行。通過對(duì)其運(yùn)行方式的討論分析，實(shí)現(xiàn)設(shè)備改造，內(nèi)容包括工頻轉(zhuǎn)工、變頻運(yùn)行以及相關(guān)聯(lián)鎖的實(shí)現(xiàn)，即無論泵為工頻或者變頻模式，當(dāng)工、變頻運(yùn)行信號(hào)丟失時(shí)，均聯(lián)鎖切斷高壓合閘DL信號(hào)的功能，最終變頻泵改造后產(chǎn)生的直接、間接經(jīng)濟(jì)效益很顯著。

高壓合閘DL；工頻；變頻

能源公司二環(huán)循環(huán)水崗位的自動(dòng)控制系統(tǒng)為羅克韋爾自動(dòng)化（中國）有限公司的ControlLogix5000系統(tǒng)，循環(huán)水崗位1#熱水泵和12#冷水泵由原有的工頻控制需改造為工、變頻控制，以實(shí)現(xiàn)節(jié)電節(jié)水、降本增效的目的。在實(shí)際的改造過程中，發(fā)生了8#冷水泵跳停事故，造成送往蒸發(fā)工序的水量大幅度下降，給生產(chǎn)造成了一定程度上的影響。如圖1所示，圖中熱水及冷水均送往蒸發(fā)工序。經(jīng)過各方討論判斷，8#冷水泵跳停最根本的原因，是變頻運(yùn)行信號(hào)丟失后，未及時(shí)切斷該泵的高壓合閘DL信號(hào)，因而導(dǎo)致外部的硬聯(lián)鎖（啟動(dòng)11#備用冷水泵）未啟用。11#冷水泵為備用泵，僅當(dāng)投入聯(lián)鎖的任意臺(tái)冷水泵DL信號(hào)斷開時(shí)，硬啟動(dòng)11#備用冷水泵（不在組態(tài)軟件中設(shè)定）。圖1中按鈕即為硬連鎖投入按鈕，當(dāng)按鈕方向均為豎向時(shí)，硬聯(lián)鎖為投入狀態(tài)，按鈕方向?yàn)闄M向時(shí)，硬聯(lián)鎖為解除狀態(tài)。由此及彼，舉一反三，同時(shí)對(duì)蒸發(fā)工序供水的1#冷水泵、5#冷水泵、8#熱水泵、12#熱水泵，均需要進(jìn)行聯(lián)鎖修改，以實(shí)現(xiàn)工變頻運(yùn)行信號(hào)丟失，立即切斷高壓合閘斷路器，簡稱DL），如此才能實(shí)現(xiàn)冷水泵跳停硬聯(lián)鎖啟動(dòng)11#冷水備用泵，完善熱水泵的穩(wěn)定運(yùn)行，并且不會(huì)影響后序工藝指標(biāo)的穩(wěn)定。

圖1 熱水、冷水泵工藝流程示意圖

1 工、變頻泵控制分析

由于此次改造牽涉到的泵較多，以12#冷水泵改造為例說明。改造后的12#變頻泵與普通變頻泵內(nèi)部控制邏輯不同，結(jié)合電機(jī)啟動(dòng)原理圖來看，冷水泵主要分為變頻啟動(dòng)和工頻啟動(dòng)兩部分，如圖2所示。

圖2 變頻電機(jī)啟動(dòng)原理圖

1.1 工、變頻器啟動(dòng)條件

必須首先有高壓合閘DL信號(hào)到位。它是由舊有工頻啟動(dòng)命令發(fā)出高壓合閘指令，從而返回的高壓合閘DL信號(hào)[1]。高壓合閘信號(hào)置位后，一次脈沖信號(hào)發(fā)出，可以參與工頻啟動(dòng)和變頻啟動(dòng)回路。

1.2 變頻器啟動(dòng)條件

為組態(tài)考慮，需要建立對(duì)應(yīng)的程序標(biāo)簽，約定如下：所有標(biāo)簽都帶有前綴LSB12意為12#冷水泵，所有帶后綴BP的代表當(dāng)臺(tái)設(shè)備為變頻設(shè)備，中間的標(biāo)簽名SA代表設(shè)備的手自動(dòng)信號(hào)，帶C符號(hào)為命令信號(hào)，帶MR符號(hào)為高壓指示信號(hào)，QS12對(duì)應(yīng)的是圖2中的QS1和QS2信號(hào)。

變頻器啟動(dòng)條件為：必須首先將變頻器端KM1和KM2兩個(gè)接觸器合上，發(fā)出變頻合KM1/KM2指令后（LSB12_C2_BP），此時(shí)合 KM1/KM2后 LSB12_QS12運(yùn)行返回信號(hào)就位，其他相關(guān)變頻信號(hào)就位的同時(shí)，才可以順序啟動(dòng)變頻器RUN/STOP命令（LSB12_C_BP）（LSB12_C_BP）。變頻器啟動(dòng)回路結(jié)束后，變頻器運(yùn)行返回（LSB12_R_BP）信號(hào)就位，標(biāo)志著變頻器正常啟動(dòng)，如圖3所示。

圖3 變頻啟動(dòng)命令發(fā)出

1.3 工頻啟動(dòng)

此次變頻泵的改造，要求實(shí)現(xiàn)在操作站端自由切換工變頻，邏輯回路中，啟動(dòng)工頻需要有5個(gè)條件，變頻器的兩個(gè)返回信號(hào)無，流程圖上工頻啟動(dòng)按鈕按下，高壓合閘DL信號(hào)有，變頻合KM1/KM2指令沒有發(fā)出，之后工頻啟動(dòng)命令（LSB12_C3_BP）才會(huì)發(fā)出。

1.4 工、變頻停車回路工、變頻器在操作工按停車按鈕時(shí)，正常使工、變頻器停車，此時(shí)停變頻器有個(gè)要求，變頻器的轉(zhuǎn)速須在60%以下。同時(shí)，變頻器啟動(dòng)無運(yùn)行返回報(bào)警（變頻器啟動(dòng)命令發(fā)出后10 s，無變頻運(yùn)行返回信號(hào)）和變頻器重故障信號(hào)就位后，也會(huì)聯(lián)鎖跳停變頻器。

1.5 變頻停車

在上述變頻器停車條件滿足后，發(fā)出變頻停車指令（LSB12_C5_BP），3 s后，順序發(fā)出工頻 KM3/變頻 KM1/KM2停車指令（LSB12_C4_BP），此時(shí)，變頻器停車回路，才算徹底完成變頻停車過程。

2 聯(lián)鎖切斷高壓合閘DL信號(hào)

變頻啟動(dòng)停車回路完成后，為了避免再次出現(xiàn)8#冷水泵的停車事故，本文將工變頻運(yùn)行返回信號(hào)丟失聯(lián)鎖斷高壓合閘DL信號(hào)，做到了邏輯回路當(dāng)中。

12#冷水泵原先的控制邏輯中，沒有將工、變頻運(yùn)行返回信號(hào)聯(lián)鎖斷高壓合閘DL信號(hào)控制邏輯做進(jìn)去。因此，在這次的改造過程中，將此聯(lián)鎖增加進(jìn)來。4臺(tái)泵的聯(lián)鎖修改邏輯里面，需要聯(lián)鎖斷掉高壓合閘DL信號(hào)，這里共有三個(gè)信號(hào)參與這段聯(lián)鎖，它們是：LSB12_R_BP/變頻運(yùn)行返回、LSB12_QS12/變頻允許（合KM1/KM2后）、LSB12_GKM/工頻運(yùn)行。分別測(cè)試每個(gè)信號(hào)的丟失，均聯(lián)鎖斷掉DL信號(hào)，8#和12#冷水變頻泵此時(shí)在投入硬聯(lián)鎖后，即時(shí)啟動(dòng)11#冷水泵。

這段聯(lián)鎖切斷高壓DL信號(hào)的回路，因?yàn)閰⑴c聯(lián)鎖的是三個(gè)返回信號(hào)，因此在做此類聯(lián)鎖時(shí)，需采用100矩陣模式，如圖4所示，將所需聯(lián)鎖信號(hào)送出。這樣在變頻運(yùn)行時(shí)，任何一個(gè)運(yùn)行信號(hào)丟失，就會(huì)觸發(fā)LSB12_BKM_LOCK置位，再觸發(fā)一個(gè)脈沖信號(hào)，16 s后，觸發(fā)高壓分閘停車指令，斷掉高壓合閘DL信號(hào)。這樣在崗位人員投入硬聯(lián)鎖時(shí)，聯(lián)鎖自動(dòng)啟動(dòng)11#備用冷水泵。

圖4 變頻運(yùn)行信號(hào)丟失切斷高壓DL信號(hào)回路

在做變頻運(yùn)行信號(hào)丟失聯(lián)鎖時(shí)，由于LSB12_QS12和LSB12_R_BP在啟動(dòng)變頻時(shí)，返回時(shí)有時(shí)間差，LSB12_QS12信號(hào)先到，LSB12_R_BP后到，如果不將LSB12_T9時(shí)間設(shè)成16 s，而把時(shí)間值設(shè)置的偏小，那么在高壓合閘DL信號(hào)到來后，此聯(lián)鎖回路就會(huì)一直觸發(fā)高壓分閘，變頻器永遠(yuǎn)都不會(huì)發(fā)出啟動(dòng)命令。LSB12_T9計(jì)時(shí)器的時(shí)間是由三個(gè)時(shí)間決定的，即變頻啟動(dòng)延遲時(shí)間3 s、變頻器合KM1/KM2的時(shí)間5 s、變頻器啟動(dòng)命令發(fā)出的時(shí)間10 s，只要LSB12_T9計(jì)時(shí)器的時(shí)間大于前兩者之和8 s，小于三者之和18 s（T9計(jì)時(shí)器不易過長，不然會(huì)因?yàn)樾盘?hào)丟失產(chǎn)生的故障造成對(duì)變頻器的損壞），也即在變頻器正常運(yùn)行的情況下，此計(jì)時(shí)器才能觸發(fā)完成，聯(lián)鎖程序才能起作用。

而因?yàn)楣ゎl和變頻是兩套回路，因此在做工頻運(yùn)行信號(hào)丟失聯(lián)鎖時(shí)，采用的是000模式，如圖5所示。這樣在工頻運(yùn)行時(shí)，工頻命令發(fā)出進(jìn)行鎖存信號(hào)LSB12_C3_LOCK，此時(shí)工頻運(yùn)行信號(hào)丟失，就會(huì)觸發(fā)LSB12_GKM_LOCK，此時(shí)觸發(fā)一個(gè)脈沖信號(hào)，在2 s后，觸發(fā)高壓分閘停車指令，斷掉高壓合閘DL信號(hào)，聯(lián)鎖自動(dòng)啟動(dòng)11#備用冷水泵。

圖5 工頻運(yùn)行信號(hào)丟失切斷高壓DL信號(hào)回路

鎖存的信號(hào)LSB12_C3_LOCK必須要進(jìn)行復(fù)位，程序里用LSB12_GKM工頻運(yùn)行信號(hào)的丟失來進(jìn)行復(fù)位。需在LSB12_GKM丟失后延遲3S，才可以將LSB12_C3_LOCK復(fù)位掉。此種設(shè)定，是因?yàn)檠舆t時(shí)間必須要大于LSB12_T10計(jì)時(shí)器的時(shí)間，否則，工頻信號(hào)丟失將永不會(huì)觸發(fā)高壓分閘指令。

3 結(jié)論

工、變頻泵聯(lián)鎖的控制實(shí)現(xiàn)，是在此次改造的實(shí)踐過程中，邊修改邊完善的。采用此種聯(lián)鎖切斷信號(hào)的方式，大大提高了設(shè)備的安全性、可靠性，使崗位操作人員徹底解脫傳統(tǒng)的手動(dòng)停泵的方式[2]。經(jīng)過試車發(fā)現(xiàn)，有效聯(lián)鎖切斷功能達(dá)到100%，從而順利實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖啟動(dòng)11#冷水備用泵。這種同一設(shè)備多個(gè)返回信號(hào)切斷高壓合閘DL信號(hào)的方式，有極大地推廣性，完全滿足了生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求。同時(shí)，此次改造為崗位的降本增效貢獻(xiàn)良多，極大地降低崗位的生產(chǎn)運(yùn)行成本，直接和間接的經(jīng)濟(jì)效益顯著。

[1]梁安江，張寶清.高壓變頻器工變頻切換功能的研究與應(yīng)用[J].電機(jī)與控制應(yīng)用，2013（01）：55-59.

[2]陸 華，計(jì)榮榮.交流特高壓合閘電阻研究[J].能源工程，2011（04）：27-31.

Control of Frequency Conversion Pump Interlocking

MENG Jing
（Henan nine of Science and Technology Co.，Ltd.，Jiaozuo Henan 454174，China）

The way of cold water pump is in the frequency mode for the operation in Circulating water post，the transformation for the work，frequency mode at the same time running，the purpose of saving water.Through the discussion and analysis of its operation mode，the realization of equipment transformation，including frequency conversion，frequency conversion operation and the realization of the associated interlock，that is，regardless of the pump frequency or frequency mode，when the work，frequency operation signal is lost，are interlocked highvoltage closing DL signal function，the final transformation of the pump after the direct and indirect economic benefits are significant.

high-voltage closing DL；frequency；frequency conversion

TK730.7

A

1672-545X（2017）09-0168-03

2017-06-29

孟 靜（1985-），女，河南長葛人，工程碩士，工程師，研究方向：自動(dòng)化控制。