火電廠循環(huán)水泵雙速電機(jī)不能自動(dòng)控制的案例設(shè)計(jì)分析

循環(huán)水泵電機(jī)系統(tǒng)是火電廠很重要的一個(gè)子系統(tǒng)，當(dāng)循環(huán)水泵電機(jī)設(shè)備方案選定后，在進(jìn)行具體施工安裝圖設(shè)計(jì)時(shí)，要了解所選設(shè)備性能，熟悉設(shè)備說明書，方能有針對(duì)性的設(shè)計(jì)出一套可行、可用、可靠的控制方案。否則會(huì)發(fā)生差錯(cuò)，事倍功半，給生產(chǎn)、制造、安裝、運(yùn)行帶來不必要的麻煩及安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失。
二、案例
（一）可行的設(shè)計(jì)方案
例如：河南省某新建2×135MW熱電聯(lián)產(chǎn)火電廠工程，循環(huán)水泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較充分考慮了運(yùn)行期節(jié)約二次能源，提高綜合經(jīng)濟(jì)效益的措施，把過去常規(guī)的每臺(tái)發(fā)電機(jī)組配兩臺(tái)單功率、單速相同型號(hào)規(guī)格的循環(huán)水泵電機(jī)(6kV、710kW、593轉(zhuǎn)/分)改為一臺(tái)單功率、單速、高壓循環(huán)水泵電機(jī)(6kV、710kW、593轉(zhuǎn)/分)，另一臺(tái)為雙功率、雙速、單繞組、高壓循環(huán)水泵電機(jī)(6kV、710/450kW、593/495轉(zhuǎn)/分、2Y/△、10/12)，采用在集中控制室用DCS集中控制的節(jié)能控制方案。
（二）誤解的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)時(shí)，由于某種原因未能了解設(shè)備性能、熟悉設(shè)備說明，把雙速、雙功率、單繞組、高壓電機(jī)誤解為雙繞組的雙速電機(jī)。把雙速6kV高壓電機(jī)一次主接線錯(cuò)誤設(shè)計(jì)為圖1，也造成了二次控制原理圖出錯(cuò)誤。一旦投運(yùn)將帶來嚴(yán)重安全隱患。
（三）不良的后果
由于設(shè)計(jì)人員的誤解，設(shè)計(jì)6kV高壓開關(guān)柜為2面，實(shí)際應(yīng)為3面柜，使每臺(tái)雙速水泵電機(jī)6kV高壓開關(guān)柜訂貨時(shí)均少訂一臺(tái)。經(jīng)過幾個(gè)月設(shè)備廠家生產(chǎn)，循環(huán)水泵電機(jī)已到貨并按圖紙(兩臺(tái)機(jī)組)安裝到位。四面6kV高壓真空開關(guān)柜也已到貨并安裝到位。一次高壓電纜及二次控制電纜也已放到位。接線時(shí)，施工安裝單位未看設(shè)備廠家說明，也未與施工安裝圖紙進(jìn)行核實(shí)，下結(jié)論電機(jī)廠家把雙速雙功率高壓循環(huán)水泵電機(jī)發(fā)錯(cuò)。其實(shí)循環(huán)水泵電機(jī)廠家發(fā)來的是雙速雙功率單繞組6kV高壓電機(jī)，且也符合合同技術(shù)要求。
（四）設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的分析
單速高壓電機(jī)的接線盒出線只有U2、V2、W2三個(gè)，另外的三個(gè)接線端子U1、V1、W1已在電機(jī)內(nèi)部按2Y接線已接好。
雙速電機(jī)接線盒見圖2。
U1、V1、W1被一段銅板短接，U2、V2、W2接電源，相當(dāng)于2Y中性點(diǎn)接線，此實(shí)際接線盒接法是雙速電機(jī)在高速運(yùn)行時(shí)的一次主接線方法。如圖3所示。
　當(dāng)在時(shí)，U1、V1、W1接6kV電源，U2、V2、W2應(yīng)斷開，定子繞組相當(dāng)于一個(gè)△接法，見圖4。其實(shí)到貨型號(hào)為YKSLD560-10/12的電機(jī)﹙功率:710/450kW，接法:2Y/△，轉(zhuǎn)速:593/495r/Min，定子電壓:6kV，定子電流:92.8/68A，功率因素:cosΦ=0.8/0.7﹚是雙速雙功率單繞組高壓電機(jī)，高低速轉(zhuǎn)換時(shí)定子接線相當(dāng)于一個(gè)2Y/△轉(zhuǎn)換，并非一個(gè)真正意義上的Y/△轉(zhuǎn)換。設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)時(shí)，用兩面開關(guān)柜是不能實(shí)現(xiàn)高低速運(yùn)行的，見圖1。
①當(dāng)k高2DL斷開，k低1DL合上時(shí)，只能實(shí)現(xiàn)低速運(yùn)行。見圖4。
②當(dāng)k高2DL合閘、k低1DL斷開時(shí)，依產(chǎn)品說明書電機(jī)不能高速也不能低速運(yùn)行，原因是內(nèi)部接線形成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互抵消，電機(jī)不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
③當(dāng)k高2DL、k低1DL均合上時(shí)，見圖5，雙速電機(jī)定子繞組接線相當(dāng)于U2、U1合為一點(diǎn)，V2、V1合為一點(diǎn)，W2、W1合為一點(diǎn)，即可能過電壓，過電流燒壞電機(jī)，不能實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行，，此時(shí)定子線圈U2U1-V2V1，V2V1-W2W1，W2W1-U1U2上的電壓提高一倍，阻抗減少一倍，與電機(jī)廠說明要求不相符。這種型號(hào)的雙速電機(jī)定子內(nèi)部接線生產(chǎn)廠家是以技術(shù)保密不公開的。
當(dāng)雙速電機(jī)采用圖6一次主接線，也不能雙速運(yùn)行，只能實(shí)現(xiàn)電機(jī)高速運(yùn)行。
①當(dāng)k高2DL，K低1DL均合上時(shí)，雙速電機(jī)可以高速運(yùn)行，見圖3。此時(shí)接線符合廠家說明書要求。
②當(dāng)K高2DL合上、K低1DL斷開時(shí)，雖然從圖7上看雙速電機(jī)定子接線也相當(dāng)于一個(gè)△接法，但雙速電機(jī)不能運(yùn)轉(zhuǎn)。因?yàn)槎ㄗ泳€圈中的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)互相抵消不能實(shí)現(xiàn)低速運(yùn)轉(zhuǎn)（這種型號(hào)的雙速電機(jī)定子內(nèi)部線圈接線是特種的10/12磁極轉(zhuǎn)換接線并非真正意義上的Y/△轉(zhuǎn)換）。
（五）設(shè)計(jì)正確的一次主接線分析
正確的雙速電機(jī)一次主接線如圖8所示：
K高2DL是高速運(yùn)行開關(guān)；K低1DL是低速運(yùn)行開關(guān)；K中3DL是2Y/△高、低速中性點(diǎn)轉(zhuǎn)換開關(guān)。
高、低速轉(zhuǎn)換即10/12極磁極對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換，﹙相當(dāng)于2Y/△轉(zhuǎn)換﹚應(yīng)在中性點(diǎn)高壓開關(guān)柜中完成。
①當(dāng)K高2DL，K中3DL均合上，K低1DL斷開時(shí)可實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行（10極電機(jī)）。見圖3。
②當(dāng)K高2DL，K中3DL均斷開，K低1DL合上時(shí)可實(shí)現(xiàn)雙速電機(jī)低速運(yùn)行（12極電機(jī)）。見圖4。
（六）二次控制回路方案設(shè)計(jì)分析
由于雙速雙功率電機(jī)一次回路控制方案設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤，導(dǎo)致雙速雙功率電機(jī)二次回路控制方案設(shè)計(jì)圖紙也是錯(cuò)誤的。
在雙速雙功率單繞組高壓電機(jī)一次控制回路方案按圖8正確確定后，就要對(duì)二次控制回路方案設(shè)計(jì)。當(dāng)雙速電機(jī)用DCS分散集中控制考慮，在設(shè)計(jì)時(shí)首先要明確：
①合上1DL低速開關(guān)前，2DL、3DL均必須斷開、不能合上，否則合不上低速1DL開關(guān)。見圖9。
②合上2DL高速開關(guān)前，低速開關(guān)1DL必須先斷開，中性點(diǎn)開關(guān)3DL必須合上。見圖10、圖11。且要有防誤合2DL高速開關(guān)的功能。
③雙速電機(jī)低速運(yùn)行時(shí)，高速開關(guān)2DL合不上，中性點(diǎn)開關(guān)3DL也合不上；雙速電機(jī)高速運(yùn)行時(shí)，低速開關(guān)1DL合不上，中性點(diǎn)開關(guān)3DL也斷不開，即有防誤操作功能。見圖9、圖案10、圖案11可實(shí)現(xiàn)上述功能要求。
④對(duì)于跳閘二次控制回路也要有防誤操作功能，高速開關(guān)2DL沒有斷開，中性點(diǎn)開關(guān)3DL也斷不開，見圖11。
每臺(tái)雙速雙功率單繞組電機(jī)一、二次控制回路分別由高速開關(guān)柜、中性點(diǎn)開關(guān)柜、低速開關(guān)柜組成。
三、結(jié)論
總而言之，在進(jìn)行具體設(shè)備施工、安裝圖設(shè)計(jì)時(shí)，要了解所選設(shè)備性能，熟悉設(shè)備說明書，方能有針對(duì)性的設(shè)計(jì)出一套行之有效的控制方案。否則，會(huì)發(fā)生差錯(cuò)、事倍功半，給生產(chǎn)、制造、安裝、運(yùn)行帶來不必要的麻煩及安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失。