Многозонная система управления группой электроприводов с автоматическим переводом силового электрооборудования в режим холодного резерва

Одним из методов повышения надежности электрооборудования технологических комплексов является холодное резервирование [1], при котором один из технологических механизмов или их группа отключаются от напряжения сети на интервале времени, когда данные механизмы не участвуют в технологическом процессе. Типичным примером подобных систем являются электроприводы насосных станций водоснабжения, содержащие несколько параллельных каналов, работающих по принципу многозонного регулирования [2]. При этом один из каналов осуществляет плавное регулирование заданной величины, например, давления в водной магистрали, а остальные - функционируют в режиме повторно-кратковременных включений в зависимости от результирующего давления в диктующей точке системы водоснабжения. Однако находящиеся в нерабочем состоянии электроприводы и их силовые преобразователи с системой управления остаются постоянно подключенными к напряжению сети, что снижает общий ресурс безотказной работы системы управления в целом.

Ниже рассматривается принцип построения многозонной интегрирующей системы управления группой электроприводов водяных насосов, в которой производится автоматический перевод в режим холодного резерва силового электрооборудования тех каналов регулирования, которые на данном отрезке времени не участвуют в ходе выполнения требований технологического процесса.

Упрощенная структурная схема системы управления (рис. 1) содержит многозонный интегрирующий развертывающий преобразователь (МРП) на основе сумматоров £1, ^2, интегратор И с постоянной интегрирования Ти и нечетное число (п > 3,5,7...) релейных элементов РЭ 1 - РЭ5 (в дальнейшем ограничимся числом п = 5) с симметричной относительно нуля петлей гистерезиса и порогами переключения удовлетворяющими условию jb, | < ]b2 ]<...< jb51, где индекс при «Ь» соот ветствует порядковому номеру РЭ. Подробно режимы работы МРП рассмотрены в работе [3].

В установившемся режиме РЭ2-РЭ5 находятся в статическом положении, причем их выходные сигналы равны ±А/п, а в режиме устойчивых автоколебаний функционирует РЭ1, имеющий наименьшее значение порогов переключения. Скважность выходных импульсов РЭ1 в каждой из модуляционных зон пропорционально сигналу управления и выделяется с помощью сглаживающего фильтра первого порядка Ф. Число модуляционных зон МРП равно z = (n+l)/2 (в данном случае z = 3).

Кроме МРП в состав системы входят исполнительные асинхронные электродвигатели Ml-М3, причем Ml осуществляет плавное регулирование технологического параметра и управляется от преобразователя частоты ПЧ, а М2, М3 реализуют каналы дискретного управления, где функции силового преобразователя выполняют тиристорные регуляторы напряжения ТРН1, ТРН2 с контуром обратной связи по току статора электродвигателя, и производящие плавный пуск М2, М3 с ограничением пускового тока на уровне 2-3 номинальных значений. Сигнал задания для ПЧ формируется с выхода РЭ1 через фильтр Ф. Сигналом запуска ТРИ служит выходной сигнал соответствующего из РЭ2, РЭЗ положительной полярности.

Статическое состояние РЭ2-РЭ5 («+А/п » или «-А/п») определяется величиной входного сигнала, переводящего МРП в соответствующую модуляционную зону. При этих условиях РЭ2-РЭ5 можно рассматривать в качестве источника кода, например, двоичного, где каждой модуляционной зоне выходного сигнала МРП соответствует своя кодовая комбинация или их группа.

Считаем, что положительному знаку сигнала на выходе РЭ2 - РЭ5 соответствует логическая «1», а отрицательному - логический «О». Кроме того, полагаем, что РЭ2 формирует значение младшего разряда, а состояние РЭ5 определяет

Модуля-.ционная зона	РЭ2	РЭЗ	РЭ4	РЭ5	Десятичное число
М31	1	1	0	0	12
	1	0	1	0	10
	1	0	0	1	9
	0	1	1	0	6
	0	1	0	1	5
	0	0	1	1	3
(+)М32	0	1	1	1	7
	1	0	1	1	11
	1	1	0	1	13
	1	1	1	0	14
(+)МЗЗ	1	1	1	1	15

Рис. 1. Структурная схема многозонной системы управления группой электроприводов переменного тока с автоматическим переключением силового электрооборудования в режим холодного резерва

значение старшего разряда двоичного кода. Соответствие возможных кодовых комбинаций РЭ2-РЭ5 определенной модуляционной зоне (М3) МРП приведено в табл. 1. Эти комбинации определяются начальной ориентацией РЭ2 - РЭ5 при включении МРП. В зависимости от знака сигнала задания будем говорить о (+)МЗ и (-)МЗ, имея ввиду второй (ХВх > 0) и четвертый (Хвх > 0) квадраты амплитудной характеристики Yo = Г(Хвх) МРП соответственно. Здесь: Хвх - сигнал задания; Yo -среднее значение выходного сигнала МРП.

Таблица 1

Кодовые состояния релейных элементов МРП

На рис. 2 показано при каких значение кода на входе DC подключены (или отключены) к сети ТРН1 иТРН2.

от РЭ

1	DC
2
4
8

[ Числа (> 1,2,3,4,5,6,8,10,12

(М31,(-)М32. НМЗЗ

^ ПЧ- вкл. ' (JPH1,TPH2 - выкл.

Числа 7,11,13,14 (+) М32

Число 15 (+) мзз

ПЧ, TPH1 - вкл.

ТРН2 - выкл.

ПЧ, ТРН1, ТРН2 - вкл.

Рис. 2. Порядок включения/выключения ПЧ и ТРН

Выключатели АВ1 и АВ2 осуществляют подключение ТРН1, ТРН2 к источнику электропитания. Разрешение на включения АВ1 и АВ2 формируется логическим устройством ЛУ в соответствии с кодом на входе дешифратора DC (рис. 2).

В соответствии с табл. 1 и рис. 2 ПЧ осуществляет плавную регулировку скорости вращения Ml пропорционально сигналу задания МРП во всех модуляционных зонах. В первой модуляционной зоне (+М31) МРП работает только частотнорегулируемый канал ПЧ - Ml, а ТРН1 и ТРН2 -выключены сигналом логического «О» на выходах «1» и «2» ЛУ. Во второй модуляционной зоне (+)М32 второго квадрата амплитудной характеристики МРП на выходе «1» ЛУ появляется разрешение на включение питания для ТРН1, АВ1 замыкается, и ТРН1 запускается. И, наконец, в третьей модуляционной зоне (+)МЗЗ также включается ТРН2.

Таким образом, в рассмотренной системе управления к напряжению сети подключаются лишь те ТРН, которые должны работать в данной модуляционной зоне, другие при этом отключены от источника электропитания, что повышает ресурс безотказной работы системы управления.

Цытович Л.И., Терещина О.Г.

Многозонная система управления группой электроприводов с автоматическим переводом силового электрооборудования...

Следует отметить, что данный принцип построения системы управления электроприводами целесообразно применять лишь в тех случаях, когда частота ее перехода из одной модуляционной зоны в другую, сопровождаемая режимом включения / выключения автоматических выключателей АВ 1 и АВ2, не превышает единиц за сутки. В противном случае эффект повышения надежности системы за счет отключения ТТРН от сети будет утерян из-за снижения срока безотказной работы автоматических выключателей по причине их частой коммутации. ■