水电之家讯：工业锅炉给水泵采用变频调速时，给水控制系统大多输出4-2OmA电流做频率给定信号。且频率给定信号与变频器输出频率成正比关系，生产中如果自控系统断电或变频器出故障，都会使变频器的给定频率信号为0，而导致变频器的输出频率为0Hz，使给水泵停转中断给水，这对锅炉安全是极不利的。因此应采取一定的措施，以避免断水事故的发生。
有的变频器有“模拟信号输入端子断线检出”功能，该功能控制的是一个触点信号，因此可充分应用该触点信号来实现冗余。但早期的变频器或有的变频器没有这一功能。对于安全要求较高的应用场合，可设计模拟给定信号断线检测和仪表电源供电检测电路，来实现安全冗余。本文以富士P9S变频器为例，对锅炉给水变频器自控系统和电气系统的冗余作一介绍。
锅炉给水变频器自控系统的冗余
【锅炉给水变频器自控系统方案一】
锅炉水位控制通常选用PID调节器，该类仪表具有下限限幅及报警输出功能，图1的电路可监视自控系统供电、PID调节器、手动操作器无输出及连接导线断路等故障，为便于跟踪操作，选用YR-GFY型智能手动操作器，该仪表输入输出为4-2OmA信号，具有自动、手动、强制手动三种工作方式。图1中检测手操器信号的仪表是一台智能显示控制仪（输入4-20mA，变送输出4-20mA）出或电流信号报警设定器（输入4-20mA，输出4-20mA），关键是电流检测报警点的选取。自动正常工作时，由于有电流信号输入变频器，R两端压降大于报警点，继电器KA1不动作，当由于某种原因使输入变频器的电流小于4mA时，继电器K吸合，使触点KA1-1断开，将操作器切换至强制手动，操作器手动状态指示灯闪亮，提醒司炉工注意。如果操作器正常，则切至强制手动后，按上升、下降键，将有控制电流输出，则R两端电压恢复正常，继电器K复原，触点KA1-1闭合，KA1-2断开；此时通过手动操作器手动方式来对变频器进行操作，如果是手动操作器断电或故障原因引起的电流小于4mA，则KA1无法复原，KA1-2闭合使变频器Xl、CM端子接通，变频器将按设定的第一速度运行(要将变频器20号参数设定为50Hz、32号参数设定为0000)，保证了锅炉供水不中断。
锅炉给水变频器自控系统安全冗余示意图
【说明】
示意图中11和C1为变频器频率设定电流端子；11、12和13为变频器频率设定电位器端子；X1和CM为变频器控制1输入端子；X4和CM为变频器控制4输入端子；30B和30C为变频器跳闸或故障报警输出（常开触点）端子。
当PID调节器输入信号线断路时，其输出电流为故障安全输出值的设定电流值，此值以≥75%较妥，此时不会报警。当PID调节器无电流输出，或操作器的导线断路时，操作器仍有输出，但其电流值小于4mA，智能显示控制仪报警，作用过程同上。为避免正常时的误动作，因此应对PID调节器输出下限的限幅值进行设定，且设定值应≥4mA。
【锅炉给水变频器自控系统方案二】
采取对变频器的频率给定信号在自动时用电流给定，手动时用电压给定。即增加一只电位器W来调整变频器的给定频率，当变频器00号参数频率命令设定为2时，变频器的给定频率信号为电流和电压两者之和，由于有两种频率设定信号输入变频器，提高了冗余度，但也存在问题，如果用电流作自动控制时，有人调动了电位器，使原给定频率信号发生变化，对系统造成扰动。为此可采取正常时变频器只接收电流信号，异常时接收电压信号；可使用转换开关，来实现自动时接入电流信号，手动时接入电压信号。而转换开关功能由变频器来担任，如图1中的虚线接法，并将变频器32号参数设置为0010，正常时继电器K不会动作，其常闭触点KA1-3使变频器X4、CM端子接通，使变频器的给定频率只接收电流信号，而调动电位器不起作用，当电流信号小于4mA时，继电器K吸合，触点KA1-4接通报警信号提醒司炉工注意、同时触点KA1-3断开，改由电位器手动来控制变频器的输出频率。保证锅炉供水不中断。
【锅炉给水变频器自控系统方案三】
考虑到仪表供电电源更易出故障，也可只监视控制器和PID调节器的供电是否正常。只需选择与仪表供电电压一致的一只继电器，与仪表接同一电源，并将其常闭触点接至变频器的X1、CM端子，变频器的20号、32号参数设定值同方案一，当仪表供电中断时，继电器线圈失压，常闭触点复原，发报警信号的同时，变频器输出频率为50Hz，使给水泵全速运转，水位通过调节阀门手动来控制。如果控制器与操作器的供电电源不一致时，可分别选用继电器，将其常闭触点并联接至变频器的X1、CM端子即可。
锅炉给水变频器电气系统的冗余
电气系统应设置变频器跳闸的声光报警信号，可在变频器30C、30B端子串入一个继电器KA2，作为变频器跳闸检测和报警用，继电器KA2触点接入闪光报警仪，以提醒司炉工来采取措施。即变频器跳闸后复位无效或变频器发生故障时，启动备用水泵或将水泵供电切换至工频电源，使供水不中断。
几乎所有的工业锅炉给水泵都设计和装备用水泵。因此直接启动备用水泵是最有效的方法，备用泵的供电多数用工频电源，设置一只备用水泵的电源正常指示灯很有必要。而变频、工频电源自动切换装置，可根据需要来设置，在设置时，有两个问题是必须注意的，即：
①变频与工频主交流接触器之间应设置可靠的电气互锁。如对电气元件的可靠性不太放心时，不如装一把双掷式三相刀闸，采取停机后人工切换电动机主电路，更安全可靠。
②需要电动机工频、变频电源自动切换时，在控制电路中还应考虑加装时间继电器，用来避开变频减速时间和电动机自由停机时间。
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