付俊安 王明軍

（1.同方股份有限公司 北京 2.淮安同方水務(wù)有限公司 江蘇淮安）

一、羅茨鼓風(fēng)機電氣系統(tǒng)控制電路

北京排水集團酒仙橋污水處理廠污水深度處理改造工程BAF工藝段反沖洗羅茨鼓風(fēng)機采用變頻控制（施耐德ATV61系列90 kW變頻器）。變頻電機后部有1臺冷卻風(fēng)扇，整個風(fēng)機及變頻電機安裝在隔音罩中，隔音罩上有1臺風(fēng)扇，羅茨風(fēng)機正常啟動反洗時，冷卻風(fēng)扇及隔音罩風(fēng)扇運行，風(fēng)機停止后兩臺風(fēng)扇停止運行（圖1、圖2、圖3）。圖1中主線路、二次控制線路及變頻器安裝在MCC。風(fēng)機就地操作箱（就地箱）在風(fēng)機現(xiàn)場，內(nèi)有啟動按鈕、停止按鈕、急停按鈕、風(fēng)機軸承超溫保護器和調(diào)頻電位器等電氣元件。SA可在就地、MCC、停止和遠控4個位置之間轉(zhuǎn)換，其中就地控制操作過程如下。

合上羅茨風(fēng)機主回路空開QF及控制回路空開QF1（圖1），合上隔音罩風(fēng)扇電機主回路空開QF及控制回路保險FU（圖2），合上冷卻風(fēng)扇電機主回路空開QF及控制回路保險FU（圖3），將SA轉(zhuǎn)動到就地位置，按動就地操作箱啟動按鈕SBF，則中間繼電器KA1得電，其常開觸點閉合；繼電器1KA得電吸合（圖2），隔音罩風(fēng)扇電機控制接觸器1KM得電吸合并自保，風(fēng)扇電機運轉(zhuǎn)；同理冷卻風(fēng)扇控制接觸器2KM得電吸合并自保，冷卻風(fēng)扇電機運行。變頻器可編程輸出繼電器R2設(shè)定為運行輸出（變頻器運行時，R2吸合），R1設(shè)定為故障輸出（變頻器檢測到內(nèi)部故障后，R1吸合）。1KM和2KM吸合后，若未按動就地操作箱急停按鈕、風(fēng)機軸承超溫保護器未動作（KA4未吸合），則延時斷開繼電器KT1得電，其瞬動常開觸點立即閉合，延時斷開常開觸點也立即閉合，KT1線圈得電并自鎖。由圖1可看出，KT1延時斷開常開觸點閉合后KM得電吸合，變頻器主電源輸入端即得電。同時KT1的瞬動常開觸點閉合也把啟動命令送給變頻器，變頻器主回路得電與變頻器啟動運行同時發(fā)生。LI4為變頻器可編程邏輯輸入端，本例中作為變頻器啟動命令通道及頻率給定信號通道選擇激活端。ATV61系列變頻器有兩路命令輸入（啟動/停止命令），AI1和AI2兩路頻率給定信號。當LI4為一個狀態(tài)時，激活變頻器1路啟停命令及1個頻率給定，LI4為另外一個狀態(tài)時激活變頻器另外一路啟停命令及頻率給定信號。在變頻器參數(shù)中可編程設(shè)定第一路啟停命令為LI1，第二路啟停命令也為LI1，第一路頻率給定信號為AI1，第二路頻率給定信號為AI2。變頻器主回路得電，同時啟動運行指令也輸入到LI1，變頻器運行，可通過旋轉(zhuǎn)就地操作箱上的調(diào)頻電位器（第一路給定AI1）調(diào)節(jié)頻率。

二、存在的問題

1.變頻器預(yù)熱時間不夠

由圖1可看出，無論SA在現(xiàn)場、MCC還是遠程位置，每給1個啟動命令，變頻器進線接觸器即接通，同時變頻器啟動運行的命令也輸入到LI1端，變頻器通電和啟動運行同步。通常變頻器的電解電容容量值均較大（一般和變頻器功率成正比），充電時間常數(shù)較大。如果通電和啟動運行指令同時加給變頻器，則可能會因電解電容未充足電，變頻器啟動時報無電源電壓故障而無法啟動（與ATV61系列變頻器參數(shù)設(shè)置及控制方式有關(guān)）。ATV61系列變頻器可以兩線控制啟停也可三線控制啟停，本例就是兩線控制方式。兩線控制時，可以選擇電平控制啟?；蛎}沖（0到1上升沿啟動，1到0下降沿停止）控制啟停。如果變頻器參數(shù)設(shè)置為兩線電平控制，雖然在剛開始啟動瞬間，電解電容還未充足電，但很快電容器也就充足電了，由于啟動命令一直有效，這種參數(shù)設(shè)置及控制方式也能啟動變頻器。如果將變頻器參數(shù)設(shè)置為二線脈沖控制方式，由于啟動命令只在啟動輸入端（本例中LI1）的上升沿有效，此時電解電容器還未充電，變頻器根本無法啟動，每按一次啟動按鈕即報一次無電源電壓故障代碼（ATV61系列變頻器三線控制時只能是脈沖啟停，選用該控制方式根本無法啟動變頻器）。變頻器中其他元件也因沒有一定預(yù)熱時間而影響壽命。

2.變頻器啟動繼電器

圖1 羅茨風(fēng)機變頻系統(tǒng)電路

該風(fēng)機控制電路利用KT1做變頻器啟動繼電器，變頻器接到停止指令（LI1斷開）后不是立即停止工作，而是在停止延時斜坡時間內(nèi)（斜坡時間一般選擇數(shù)秒到十幾秒）頻率逐漸降低到0Hz。若因人為等原因造成KT1的斷電延時時間小于停車斜坡時間，變頻器還沒有結(jié)束斜坡停車KM即斷開，引發(fā)變頻器報無電源故障（此處更不能改用普通中間繼電器）。更為嚴重的是變頻器斷電時IGBT還在工作，對IGBT沖擊很大，嚴重影響其運行壽命，甚至擊穿IGBT。

3.變頻器反復(fù)通、斷電

該BAF工藝段總共有16只DN池和CN池，一般每只池中的濾料運行幾十小時后就需反沖洗一次，每次反沖洗時鼓風(fēng)機運行數(shù)分鐘到數(shù)十分鐘，16只池子逐只反沖洗，反沖洗鼓風(fēng)機1天平均要啟動停止數(shù)十次。盡管目前變頻器可靠性已經(jīng)很高，但由于其內(nèi)部有大容量電解電容等原因，若長期不帶電閑置或反復(fù)通、斷電對其工作壽命影響很大。現(xiàn)場調(diào)試過程中感到變頻器每通一次電就聽到一聲很大的電沖擊“嗡”聲，變頻器每天如此高頻度、短時間反復(fù)通、斷電勢必嚴重影響其工作壽命。

圖2 隔音罩風(fēng)扇電機電路

圖3 冷卻風(fēng)扇電機電路

4.無法實現(xiàn)頻率給定通道轉(zhuǎn)換

ATV61系列變頻器可接受兩個通道的啟停指令、兩個通道的頻率給定信號。本應(yīng)用中通過LI4的通斷確定哪個通道啟停及頻率給定信號激活。由圖1可看出，在選定現(xiàn)場、遠程及MCC控制時，當給變頻器啟動指令時均是KA1得電吸合。在這3個位置時LI4只有一個狀態(tài)，只能激活一個通道的啟停命令及頻率給定信號。無論怎樣設(shè)定變頻器參數(shù)，要么只能通過AI1的給定頻率，要么只能通過AI2的給定頻率，無法實現(xiàn)SA轉(zhuǎn)換到不同位置激活不同通道給定頻率。

5.風(fēng)扇電機無法停止

由圖2可看到當風(fēng)機啟動時，KA1閉合，1KA得電吸合，1KA常開觸點閉合，1KM得電吸合并自保（因其常開觸點閉合）。風(fēng)機停止時KA1斷開后，雖然1KA線圈斷電，常開觸點斷開，但由于1KM自保，隔音罩風(fēng)扇電機仍然在運行，只有按動其停止按鈕或斷開隔音罩風(fēng)扇電機控制電路電源時才能停止運行。同理風(fēng)機停止運行后電機冷卻風(fēng)扇電機無法停止。

三、改進措施

改進圖1、圖2、圖3電路（見虛線框）。查閱ATV61系列變頻器使用說明書發(fā)現(xiàn)，該型變頻器既可在變頻器前端裝進線接觸器，也可不裝接觸器直接接入動力線路。為使控制線路簡潔，不在變頻器前端安裝進線接觸器，合上主線路空開QF，則變頻器始終帶電。根據(jù)施耐德變頻器特點，如果變頻器開機自檢正常及運行過程中無故障，則變頻器內(nèi)部故障繼電器R1動作；如果變頻器故障，則R1釋放。經(jīng)過這樣改進，不會出現(xiàn)變頻器通電和啟動運行指令同時發(fā)生，杜絕了變頻器停機斜坡還未結(jié)束就切斷供電電源和變頻器反復(fù)通、斷電現(xiàn)象。

改進后繼電器KA1所接位置可滿足LI4兩個不同狀態(tài)反映SA不同位置變化的要求，當SA在遠程狀態(tài)時，KA1吸合，通過設(shè)定變頻器參數(shù)可以激活第二頻率（AI2）給定（4～20mA PLC頻率給定），當SA在現(xiàn)場及MCC時KA1斷電，激活第一頻率（AI1）給定，可通過調(diào)節(jié)現(xiàn)場就地箱上的電位器進行頻率調(diào)節(jié)。

冷卻風(fēng)扇電機及隔音罩風(fēng)扇電機聯(lián)動控制時無法停止的原因是由于1KM、2KM自鎖，分別在1KM、2KM自?；芈分写隟A1常閉點，解除SA選定在遠控位置聯(lián)動運行時1KM、2KM自鎖功能。

利用KT1完善聯(lián)動邏輯，使冷卻風(fēng)扇電機及隔音罩風(fēng)扇電機在風(fēng)機停止后延時一段時間停止，以進一步驅(qū)散風(fēng)機運行期間電機及隔音罩內(nèi)產(chǎn)生的熱量。

酒仙橋污水處理廠污水深度處理工程BAF工藝段所有反沖洗羅茨鼓風(fēng)機控制線路經(jīng)過上述改進后，已完成單機帶載運行調(diào)試及遠程聯(lián)動調(diào)試，運行良好，變頻器運行環(huán)境得到很大改善。