改进风机变频器控制线路

改进风机变频器控制线路改进风机变频器控制线路 解决解决 DCSDCS 系统中风机运行状态显示异常问题系统中风机运行状态显示异常问题 项目完成人：任道成于世学毛红艳 1 1、项目来源、项目来源 我厂风机是由DCS控制变频器来进行调速的， 由于设计上只考虑了正常操作时在风机在DCS 中的状态显示，而没有考虑变频器出现保护停机及故障时在风机在 DCS 中的状态显示，导致当 出现变频器保护停机风机停运时，DCS 系统中风机状态显示仍为运行。风机在DCS 中运行指示， 是操作人员对装置进行操作的依据，由于错误的运行指示，导致操作人员进行错误的操作，产 生错误的运行参数，将严重影响安全生产。为解决此问题，提出控制线路改造方案。 2 2、项目意义、项目意义 由于风机停运不能在 DCS 系统中正常显示， 导致操作人员未能及时未被及时发现风机停运， 而无法及时采取应对措施，将使塔温度、压力在短时间内急剧升高，最终导致塔安全阀起跳， 酿成严重的安全事故。风机变频器的控制线路改造，使 DCS 系统能够正确反应出风机实际运行 状态。当出现风机因变频器故障停运时，DCS 系统立刻显示风机停运并发出报警，使操作人员 能迅速发现并及时进行处理，避免了安全事故的发生，保证了生产的安全平稳运行。 3 3、项目主要内容、项目主要内容 3.1 改造前的电路与系统工作过程 改造前风机电路图： L1 L2 L3 FU KF L11 KMKMKM RD KH FWD TA COM TB KA1KM GN DCS SAKA L11 SB2 KASB1 KM KA1 KH N TD2000 变频器 M KM 去DCS状态显示 图 1 改造前 DCS 系统显示风机运行状态框图： 电源 KM DCS 去DCS状态显示 调 速 信 号 输 出 变频器 风机 图 2 改造前工作过程： 按下启动按钮 SB2 后由 L11→FU→KA→SB1→SB2→→KM→KH→N 形成回路，KM 和 KA1 得电吸合，松开 SB2 后由于 KM 的触点的自锁作用，KM 和 KA1 保持吸合。 变频器 TD2000 得电，FWD 为变频器运行控制输入端， KA1 闭合使变频器进入运行状态，风机得 电运转。 按下停止按钮 SB1，回路断开，KM 失电断开，变频器失电退出运行状态。 KM 的常开触点为 DCS 系统中风机运行状态指示的输入， 当 KM 的常开触点断开时 DCS 系统显 示风机停止，KM 的常开触点闭合时 DCS 系统显示风机运行。 3.2 存在的问题及原因分析 风机运行时由于某些原因： 1.下降气流作用在风机扇叶上； 2.风机电机绕组接地或短路； 3.风机电机绕组受潮，绝缘电阻降低； 4.风机电缆接地或短路。 均可导致电路过载的现象发生。 根据图 1 可知，其设计上的过载保护由KH（热继电器）来负责，当热继电器过载保护动作 时，其触点 KH 断开，交流接触器 KM 断开风机停运，KM 断开 DCS 显示风机停运。 热继电器是由通入热元件的电流产生热量， 使有不同膨胀系数的双金属片发生形变,当形变 达到整定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使交流接触器KM 失电，主电路断 开，实现电动机的过载保护。在这个过程中 ,热继电器的动作时间与通过热元件的电流值存在反 时限关系，即通过的电流越大,其动作的时间越短。热继电器动作时间与电流值的关系如表1 所 示。 表一： 整定电流倍数 1 1.1 1.2 1.5 6 动作时间 长期不动作 2h 20min 2min 5sec 起始状态 从冷态开始 从热态开始 从热态开始 从热态开始 从热态开始 由表一可知，KH 在通过 1.1 倍额定电流时，需要近2 个小时才能断开。而TD2000 变频器 是电子元器件构成，其过载系数小，对过载比较敏感，因此其内部装有灵敏度非常高电子热继 电器，当变频器通过 1.1 倍额定电流时变频器内部电子热继电器瞬间动作，停止输出，风机停 转。 由此可见，在电路发生过载时实际动作的是 TD2000 变频器内部有电子热继电器，KH 并没 有起作用。由此产生一个问题，由于过载发生时动作的是 TD2000 变频器内部有电子热继电，此 时变频器关闭输出，风机停运。在 KH 远远没有动作之前，流过 KH 的电流就降到其动作电流以 下，因此在过载发生时 KH 不会动作。根据电路分析，如果 KH 不动作 KM 保持吸合。由于 KM 是 闭合，所以 DCS 系统中风机的显示状态仍为运行，这就是问题产生的原因。 3.3 改造方案： 经查变频器的技术资料，TD2000 有一个变频器故障输出端子 TA 和 TB，当变频器正常时， TA 和 TB 闭合，当变频器故障时 TA 和 TB 断开。此端子在设计时并没有利用上，可以利用变频 器故障输出端子来达到目的。 KM 状态、变频器状态与风机状态对应表（表二） ： 表二 序号 1 2 3 设设备运行状态为 1，停止状态为 0 将上图转化为逻辑表（表三） ： KM 状态 运行 停止 运行 变频器状态 运行 停止 停止 风机状态 运行 停止 停止 表三 序号 1 2 3 KM 状态 1 0 1 变频器状态 1 1 1 风机状态 1 0 0 根据表三分析得知：风机状态是 KM 状态和变频器状态相与的结果。由于 KM 状态和变频器 状态都是开关量，因此实现功能的最简单的电路就是把 KM 状态和变频器状态串连后作为 DCS 状态显示的输入。 改造后的电路图： L1 L2 L3 FU KF L11 KMKMKM RD KH FWD TA COM TB KA1KM GN DCS SAKA L11 SB2 KASB1 KM KA1 KH N TD2000 变频器 M 改造后 DCS 系统显示风机运行状态框图： 电源 KM 去DCS状态显示 图 3 KM 去DCS状态显示 变频器 3.4 改进后的系统工作过程 ①正常操作时：人工正常操作启动与停止风机时变频器故障输出保持闭合，启动风机KM DCS 调 速 信 号 输 出 风机 图 4 闭合，DCS 显示风机运行；停止风机，KM 断开，DCS 显示风机停止。 ②过载保护动作时：当变频器由于过载保护断开时，风机停止但 KM 保持闭合，此时变频器 故障输出 TA 和 TB 断开，此时 DCS 系统显示风机停止发出声光报警，提醒操作人员处理。 3.5 实物照片：右方蓝色电缆为新增电缆。 4 4 、项目主要经济技术指标、项目主要经济技术指标 改造完成后使风机无论是在正常操作，还是在变频器故障情况下,DCS 系统都可以正确显示 风机的运行状态。改造完成后，可以避免由于风机停运未被发现而导致的系统超温、超压，以 及安全阀起跳等事故的发生，确保安全生产。 5 5、此项目的先进性、创新性、此项目的先进性、创新性 此项目弥补了由于设计人员的疏忽产生的对安全生产有重大影响的失误，可以防止由于风 机停运未被发现而导致的系统超温、超压，以及安全阀起跳等事故的发生，确保了生产安全。 此项目可用于改造 DCS 控制变频器调速系统，可以防止由设备运行状态显示不正常产生的安全 问题。其无需改动 DCS 组态，电路改造方法造简单，投入成本低,具有一定的推广价值。