本文介紹的變頻器調(diào)速控制典型接線方式, 是在石油、石化、煤液( 氣) 化等裝置中所接觸到的, 各個廠商生產(chǎn)的中壓、低壓變頻器類型比較多, 調(diào)速控制接線方式也比較多。下面介紹的只是幾種典型接線方式, 希望能夠供大家在選擇和應(yīng)用變頻器調(diào)速控制方案上作為參考。
一、低壓變頻器調(diào)速控制帶有工頻旁路停機(jī)切換方式
如圖1 的變頻器調(diào)速控制接線方式, 是一種在各類企業(yè)中應(yīng)用比較普遍的典型接線方式, 對于變頻器故障情況下緊急可以工頻起動、運(yùn)行的機(jī)組非常適用。該接線方式的變頻運(yùn)行方式是斷路器qf合閘, 變頻與工頻運(yùn)行方式通過變頻、工頻轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇, 選擇變頻位置時(shí)接觸器km1 吸合, 變頻器上電自檢, 按起動按鈕接觸器km2 吸合后, 變頻器起動輸出, 通過改變調(diào)速信號改變變頻器的輸出頻率調(diào)整電動機(jī)轉(zhuǎn)速。當(dāng)變頻器故障需要維修、更換時(shí),將選擇開關(guān)選到工頻位置, 接觸器km1、km2 都釋放, 按起動按鈕接觸器km3 吸合, 電動機(jī)工頻起動、運(yùn)行, 此時(shí)電動機(jī)通過低壓馬達(dá)控制器或者熱繼電器作為保護(hù)。該接線方式的優(yōu)點(diǎn)是切換時(shí)間相對較短, 變頻器可以脫離電源維修、更換等, 造價(jià)相對較低, 缺點(diǎn)是變頻與工頻之間必須停機(jī)切換。
圖1
二、低壓雙變頻器調(diào)速控制短時(shí)間切換方式
這種控制方式比較特殊, 如圖2 的變頻器調(diào)速控制主接線方式, 主要應(yīng)用在煉油企業(yè)加氫穩(wěn)定裝置和煤直接液化裝置懸浮床反應(yīng)器循環(huán)泵上, 工藝條件比較苛刻, 要求正在運(yùn)行的一路電源系統(tǒng)失壓或者變頻器故障情況下, 從故障一路切換到處于熱備狀態(tài)的變頻器調(diào)速控制, 切換時(shí)間要求控制在5秒以內(nèi), 并且要保持機(jī)組在原速度連續(xù)運(yùn)行。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)配置中主要設(shè)備選用西門子產(chǎn)g130 型雙變頻器,雙冗余s7- 300 plc 及通訊模塊。國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中壓系統(tǒng)電壓等級是6( 10) kv, 本控制方案中變頻器電壓等級是0. 6 kv, 需要選擇兩臺6(10) / 0. 6 kv 變壓器, 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)配置復(fù)雜、成本很高。
圖2
該控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行方式是0. 6 kv 兩段母線分段運(yùn)行, 母聯(lián)斷路器52b 備自投熱備, 斷路器52b1、52b2 以及斷路器cb- 1、隔離開關(guān)g1 和斷路器cb- 2、隔離開關(guān)g2 都合閘, 變頻器vfd- 1、vfd- 2 上電, 兩臺變頻器直流側(cè)有電壓輸出。如果選擇變頻器vfd- 1 引導(dǎo), 按起動按鈕接觸器m1 吸合, 變頻器vfd- 1 起動輸出, 通過改變調(diào)速信號改變變頻器的輸出頻率調(diào)整電動機(jī)轉(zhuǎn)速, 同時(shí)變頻器vfd- 2 一直跟蹤調(diào)速信號, 處于熱備等待狀態(tài)。當(dāng)0. 6kv ⅰ段母線失壓, 母聯(lián)斷路器52b 備自投時(shí)間小于2 秒恢復(fù)電壓, 由于變頻器直流環(huán)節(jié)電容電壓的存在, 變頻器v fd- 1 仍然繼續(xù)運(yùn)行; 當(dāng)52b 備自投時(shí)間大于2 秒時(shí), 判斷為系統(tǒng)失壓故障, 或者變頻器vfd- 1 發(fā)生故障, 接觸器m1 釋放后, 接觸器m2吸合, 自動切換到變頻器vfd- 2 跟蹤原速度運(yùn)行。斷開斷路器cb- 1 和隔離開關(guān)g1, 使變頻器vfd-1 脫離電源, 能夠維修、更換部件或更換變頻器。該系統(tǒng)也可以使用手動切換指令使運(yùn)行的變頻器自動切換到另外一臺變頻器運(yùn)行。
該接線方式的優(yōu)點(diǎn)是可靠性高, 切換時(shí)間很短,變頻器之間相當(dāng)于不間斷切換, 變頻器可以脫離電源維修、更換部件等, 缺點(diǎn)是系統(tǒng)配置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高。
三、中壓變頻器調(diào)速控制帶有工頻旁路停機(jī)切換方式
中壓調(diào)速控制方式圖3 所示, 類似于圖1 所示的低壓調(diào)速控制方式。同樣這也是一種在各類企業(yè)中應(yīng)用比較普遍的典型接線方式, 發(fā)生變頻器故障情況下對于緊急可以工頻啟動、運(yùn)行的機(jī)組非常適用。該結(jié)構(gòu)配置方式中旁路柜單獨(dú)組柜, 隔離開關(guān)g1、g2 與g3 互鎖, 當(dāng)旁路起動運(yùn)行時(shí), 在中壓柜上安裝保護(hù)繼電器作為電動機(jī)和線路的保護(hù)。變頻與工頻運(yùn)行方式是通過安裝在中壓柜上的變頻、工頻轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇, 選擇變頻位置時(shí), 操作隔離開關(guān)g1、g2合閘, 然后操作斷路器52b 合閘, 變頻器上電自檢,按起動按鈕變頻器起動輸出, 通過改變調(diào)速信號改變變頻器的輸出頻率調(diào)整電動機(jī)轉(zhuǎn)速。當(dāng)變頻器故障需要維修、更換部件, 此時(shí)操作斷路器52b 分閘,將中壓柜上選擇開關(guān)轉(zhuǎn)換到工頻位置, 拉開隔離開關(guān)g1、g2 后, 合上隔離開關(guān)g3, 按起動按鈕斷路器52b 合閘, 電動機(jī)工頻起動、運(yùn)行。這種控制方式可選擇的中壓變頻器比較多, 比如abb 的acs1000、西門子羅賓康完美無諧波變頻器等。該方式的優(yōu)點(diǎn)是切換時(shí)間相對較短, 中壓變頻器可以脫離電源維修、更換部件等, 缺點(diǎn)是變頻與工頻之間必須停機(jī)切換、造價(jià)相對較高。
圖3
四、中壓變頻器調(diào)速控制帶有工頻旁路不停機(jī)切換方式
這種控制方式圖4 所示, 所謂的不停機(jī)切換方式是指變頻器運(yùn)行故障情況下往工頻方式的切換,由工頻回切到變頻需要停機(jī)切換。這種控制方式一般應(yīng)用在液態(tài)含固物料的加壓輸送,比如煤直接液化裝置中的油煤漿進(jìn)料往復(fù)泵電機(jī), 工藝上要求物料在輸送過程中防止停機(jī)物料結(jié)焦, 以及往復(fù)泵不能在停機(jī)情況下工頻起動。工藝上條件比較苛刻, 要求從變頻器切換到工頻時(shí)間越短越好, 利用機(jī)組的慣性轉(zhuǎn)速切換到工頻, 降低對往復(fù)泵的沖擊作用, 防止設(shè)備損壞。
圖4
該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)配置中主要設(shè)備選用羅克維爾pow er flex 7000 變頻器, 成套控制幾臺機(jī)組時(shí), 需要配置雙冗余plc 及通訊模塊。該控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行方式是首先操作變頻器柜上隔離開關(guān)g1、g2、g3、g4 合閘, 操作中壓柜斷路器52b 合閘, 合上變頻器柜內(nèi)真空接觸器di, 變頻器上電自檢, 按起動按鈕變頻回路真空接觸器op 吸合, 同時(shí)變頻器起動輸出, 通過改變調(diào)速信號改變變頻器的輸出頻率調(diào)整電動機(jī)轉(zhuǎn)速。當(dāng)變頻器故障發(fā)出跳閘信號真空接觸器di 釋放, 工頻旁路真空接觸器bp 自動吸合,實(shí)現(xiàn)變頻與工頻的不停機(jī)切換。該方式優(yōu)點(diǎn)是可靠性高, 切換時(shí)間很短, 變頻器與工頻旁路切換相當(dāng)于不間斷切換, 變頻器可以脫離電源維修、更換部件等, 缺點(diǎn)是系統(tǒng)配置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高。