双电源双变频冗余系统在加热炉炉辊驱动中的应用
佟永刚
摘 要 在加热炉热运行时,加热炉炉辊应处于不间断运行状态,若停止运行则可能将炉辊烧化,造成严重的设备事故.本文给出一种高效稳定的加热炉炉辊运行方案.
主题词 加热炉 变频 冗余 互锁
1前言
目前,我厂热扎流体管生产线主体设备加热炉是由38个独立的加热炉紧密结合而成,每个加热炉均有一个火焰烧嘴和一个悬臂炉辊,这38个悬臂炉辊共由4台电机驱动,在改造前4台电磁调速电机分别由4台电磁调速器驱动,正反转通过接触器切换相序实现.由于4台电磁调速电机分别独立控制故很难实现同速且由于控制系统复杂导致故障率较高设备使用率较低.由于使用单电源供电故在停电时急易造成设备事故.
2改造方案
考虑到由单电源供电故在停电时急易造成设备事故，所以在改造时引入两路源自非同一变压器的两路电源。又因为要求炉辊速度可调，则用通用变频器同时驱动4台炉辊电机，考虑到冗余度问题又设置另一台变频器处于高度备用状态。如何将两路电源、两路变频、同一负载高效的有机结合在一起，同时又能方便快捷的互相切换成了需首要解决的问题，经过结合现场的实际情况最终确立了最佳方案，其主回路简图如下图一：

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图一
主回路原理图
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由图一所示：两路电源分别经由断路器Q1、Q2与接触器KM1、KM2之后做了归一处理，这里第一个要注意的地方是：此两路电源要保持相同的相序，这样在两路电源在切换时由于相同的相序危险性大大降低。此两路电源不能同时接通，应是任意时刻仅有一路电源接通，这就要求在两路电源接触器做一下互锁处理，控制电源分别取自本路电源。在做互锁处理时要尽量多用到接触器的辅助触点可确保切换的稳定性。这样当两路电源上电后接通第一路电源的断路器后，接触器吸合分别给两路变频器供电，这时再接通第二路电源的断路器后，接触器由于互锁而不会吸合。当第一路电源由于某原因停电后接触器断开经短暂延时接通第二路电源的接触器，继续给两路变频器供电，此双电源部分设置了自动与手动两种工作方式，自动方式可自动进行电源切换。由于变频器具有瞬时断电记忆得电再启动功能，所以短时切换并不会影响变频器的运行。
两路变频器的输出分别经过接触器后做归一处理后供给同一个负载，其工作方式为两路变频器同时工作但只有一个输出电能通过输出接触器KM3、KM4。两路变频器一起控制正反转，一起进行速度给定。正反转要做一下互锁，速度给定（输出频率）要同步。两路变频器输出接触器控制思想如下，首先确定一台为首选，另一台为备用。即首选优先工作，仅当首选出现故障时被用启动。控制原理为通过使能（正传/反转）发出指令至首选变频器的编程继电器启动首选变频器的输出接触器。两路变频器输出接触器也作互锁。
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图二
同步给定共轴双电位器
当首选变频器出现故障时立即停止输出，此时“工作编程继电器”（变频器工作时节点闭合，停止工作或故障时节点打开）断开，“故障编程继电器”闭合（工作时序与工作编程继电器相反）。 通过这两个继电器的动作来断开首选变频器输出接触器，接通备用变频器输出接触器，这样便实现了切换。注：控制线路简单，可按控制思想制作。此外也可设置成手动及自动两用模式。由于没有配置热保护元件，要设定变频器的电子热保护。需要指出的是在双电源切换瞬间变频器能检测到失压并报警输出，故障编程继电器要动作，故要将首选变频器的此项报警功能屏蔽，并且输出接触器的合闸电源要从双电源的归一部分取得。当首选变频器出现故障并已转换到备用变频器时，此时便可断开（图一Q3），进行检修工作。在两路变频器输出归一点至四台负载电机之间分别安装断路器（图一Q4—Q7）这样可在加热炉热运行时更换烧坏的电机而不必影响其他正常电机的运行。

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3、结语
改造后，经历了两次停电事故：一次是钢达公司在施工时挖断了高压电缆，另一次是我厂纵剪毛刺弹起造成滑线断路；在两次停电事中此系统均实现了正常切换运行良好。











参考文献：
通用变频器原理及应用 韩安荣 机械工业出版社 2000.6
富士逆变器5000G11S说明手册
森兰变频器SB60S说明手册