对UP5系列空压机自动控制电路的改进探讨

摘要： 文章对UP5系列空压机自动控制电路进行了分析，结合发电厂生产现场的实际需要提出了改进设计的建议。该建议使空压机在电源短时失电恢复后具备自动重启和故障停机闭锁等功能，可提高UP5系列空压机运行的可靠性、安全性和适用性。 关键词： 空压机；自启动；改进；发电厂  　　 　　 　　空压机作为发电厂重要的辅机设备，其可靠运行对确保发电厂安全生产有着重要意义。2004年10月，三和电力公司洪门水电厂对低压空气系统空压机进行更新，采用美国YGSL公司生产的单极螺杆空压机UP5 - 22 - 50Hz，该空压机主机具有运行效率高、节电效果显著、运行噪音低、外部设计合理、工作性能优越、维护量小等优点，但其自动控制电路却存在短时失电后空压机不能自动启动、空压机交流电源保护功能不完善等不足之处。针对其不足，根据发电厂生产现场的实际需要，有必要对该系列空压机的自动控制电路进行改进。

1 UP5系列空压机自动控制电路动作过程

1.1 UP5系列空压机自动控制回路图(见图1)


图1 UP5系列空压机二次控制回路及改进设计图
UP5系列空压机自动控制电路由本机a、c相交流电源通过控制变压器T供电。当a、c相电源正常时，电源信号灯LT1亮。在空压机无故障工作时，紧急停机开关KES处于闭合状态，电机过电流保护元件MDL不动作，常闭接点MDL - 1闭合，空压机排放阀温度正常，常闭接点MAX - T闭合。
1.2 UP5系列空压机启动 - 运行过程
　　 首先必须手动将开关SS选择“分”(SS2合)位置，按“设置”按键RT，继电器K1励磁，常开接点K1 - 1和K1 - 2均闭合，K1保磁，再手动将开关SS选择“合”(SS2断、SS1合)位置，由于常闭接点TM1、KM2、TM处于闭合状态，交流接触器KM3励磁，主触头KM3动作合上，KM3的励磁使常闭接点KM3 - 2断开，常开接点KM3 - 1闭合，交流接触器KM1励磁，主触头KM1动作合上，常开接点KM1 - 1闭合将KM1保磁，电动机进行Y接线起动。由于启动控制电路通电，“星形接线”运行时间继电器TM励磁，经短时延时动作，断开常闭接点TM，交流接触器KM3失磁，主触头KM3动作断开，常开接点KM3 - 1断开，常闭接点KM3 - 2闭合，交流接触器KM2励磁，主触头KM2动作合上，电动机转换至D接线运行。
　　 KM2励磁，使常开接点KM2 - 2闭合，当压缩空气系统气压不足时 ，压力开关PS动作接通A点，加载电磁阀1SV和2SV励磁动作，配合电动排放阀EDV的励磁动作，使得空压机处于供排气运行工作状态。当压缩空气系统气压饱和时，压力开关PS动作接通B点，加载电磁阀1SV和2SV失磁复位，此时，电机延时连续运转计时器TM1励磁，经延时动作(厂家要求6min)，常闭接点TM1断开，交流接触器KM1、KM2失磁，电气主触头KM1、KM2断开，空压机停止运行，常闭接点KM1 - 2闭合，待机信号灯LT2点亮，空压机处于待机自启动状态，其自启动运行由压力开关PS自动控制。继电器H为空压机累计运行时间计时器，FU1、FU2、FU3是熔断器。

2 UP5系列空压机自动控制电路的不足

　　 (1) 短时失电后空压机不能自动启动。由图1分析得知，当交流电源瞬时失电后，继电器K1失磁，常开接点K1 - 1闭合、K1 - 2断开，自启动控制电路失电断开，空压机自动退出运行。但当电源恢复后，由于继电器K1无法自动励磁，致使空压机不能自动恢复到自动启动状态，必须由值班工作人员到现场手动操作重新启动空压机。
　　 (2) 空压机交流电源保护功能不完善。UP5系列空压机无逆相、缺相保护功能，这样将会导致空压机在安装、检修、运行中产生一定的不安全因素。如① 当交流电源相序不正确造成电机逆转时，容易导致空压机机件损坏。 ② 当发生b相断线、断电或电源保险熔断缺相故障时，会导致空压机缺相不对称运行及电机线圈过热，促使电机过电流保护元件MDL动作，常闭接点MDL - 1断开，空压机退出运行。但由于a、c相交流电源及自动控制电路的电源正常，电源信号灯LT1仍亮，而故障信号灯LT3因失电而不亮，因此容易导致值班工作人员因无明显故障显示和告警而不能及时发现空压机故障停机，从而延误处理。

3 对自动控制电路的改进

　　 改进设计方案内容如图1中方框1～4所示。
3.1 短时失电恢复后空压机具备自动重启功能
　　 为满足空压机在发电厂厂用电备自投动作或倒闸操作时，电源短时失电恢复后空压机能够自动重新启动，同时为了避免空压机立即自启动带来的不安全因素，在自动控制电路C点引入分支电路(方框2)，装设时间继电器1SJ，交流电源短时失电时，继电器K1失磁，常闭接点K1 - 4闭合，待电源恢复后，由于开关SS选择在“合”(SS2断、SS1合)位置，电源通过接点K1 - 4与ZJ - 2(闭合)，时间继电器1SJ励磁，常开接点1SJ经过合理延时(发电厂根据生产现场的实际情况整定)动作闭合，将继电器K1励磁，常开接点K1 - 1和K1 - 2均闭合，对继电器K1保磁，并自动重新启动空压机，此时由于常闭接点K1 - 4已断开，时间继电器1SJ失磁复归，常开接点1SJ断开，自动重启控制完毕。
3.2 实现排放阀温度过高保护动作停机闭锁功能
　　 空压机排放阀温度过高时，保护动作(MAX - T断开)停机后，由于温度降低(MAX - T自动闭合)，为避免空压机带故障自动重新启动，在自动控制电路D点引入分支电路(方框3)，装设电压继电器YJ。当空压机排放阀温度过高保护动作(MAX - T断开)时，电压继电器YJ失磁，常闭接点YJ闭合，启动时间继电器2SJ，常开接点2SJ经过短时延时(约整定0.5s左右)动作闭合，中间继电器ZJ励磁，常闭接点ZJ - 2断开，将时间继电器1SJ断电闭锁，空压机无法进行自动重启。同时由于常开接点ZJ - 1闭合，对中间继电器ZJ保磁，使得空压机温度降低(MAX - T自动接闭)后仍无法进行自动重启，只有经过工作人员对空压机进行检查、处理后手动复归(切换选择开关SS)，空压机才能再次启动。从而实现了空压机排放阀温度过高保护动作停机闭锁功能，避免了空压机带故障自动重启。
　　 时间继电器2SJ的设置作用是：避免电源短时失电恢复后，中间继电器ZJ发生偶然性误动作，对时间继电器1SJ断电闭锁，从而导致空压机自动重启失败。
3.3 对空压机三相交流电源增设电源保护功能
　　 为了确保空压机安全、可靠运行，在空压机三相交流电源增设电源保护器ED(见方框1)。当三相交流电源正常时，电源保护器ED内的电源信号灯亮，其接点ED闭合，空压机自动控制电路带电工作。当三相交流电源相序不正确或缺相(如b相断线、断电、保险熔断)故障时，电源保护器ED内的电源信号灯灭(方框1中未画出)，ED动作，使接点ED断开，空压机自动控制电路失电，空压机停止工作，同时使自动控制电源信号灯LT1灭，能促使值班工作人员迅速发现故障，并及时作出正确判定和处理。
3.4 增设空压机工作状态远方监视功能
　　 根据发电厂生产现场的工作需要，从空压机自动控制电路各信号回路中点E、J、F处分别引入分支电路并连至中央控制室(方框4)，使得值班工作人员可随时了解空压机的工作状态，实现了对空压机工作状态的远方监视。

4 结束语

　　 根据实际情况提出了对UP5系列空压机自动控制电路进行改进的建议。该建议可使空压机在电源短时失电恢复后具备自动重启和故障停机闭锁等功能，可提高UP5系列空压机运行的可靠性、安全性和适用性。同时，这种改进设计思路也可为其他低电压(380V)电机解决类似问题提供参考。

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