调车备用变频控制系统的改造

摘 要：介绍了调车变频器两用一备系统的改造设计方案。当变频器发生故障后，能通过简易的操作及时将控制回路切换至备用变频器。在最短的时间内恢复装车生产作业。

关键词：变频器；备用切换；控制系统；PLC

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.239

1 改造实施的背景

天津港远航国际装车楼系统，包括装车楼1座（楼内装车设施2套）、调车系统2套，可同时对两列火车进行装车作业。其中，每套调车系统配备1个操作台、1套主控PLC、1台变频柜以及1台绞车电机。调车系统采用的是远程/就地双控制方式。在远程控制模式下，操作人员可以在装车楼的操作台直接对绞车系统进行远程操作。操作台中的I/O分站会将操作信号通过光电转换最终传递给控制主PLC，再由PLC把变频器控制信号传递给相应的变频器柜，最终达到驱动绞车电机的功能。

2 改造实施的原因

调车系统在装车楼装车作业过程中主要承担了控制铁牛牵引列车、对作业车厢快速定位等重要功能。一旦调车系统出现问题无法及时修复，将导致整列火车长时间滞留在作业区铁道沿线。尤其是在冬季作业中，由于绞车故障无法运转造成大量的矿石物料长时间积存在仓内，极易造成仓内发生粘料、冻料的情况。对清扫作业造成极大困难的同时，也对设备自身造成较大的损伤，可能给公司造成经济损失。

3 改造方案

在绞车系统中，由于变频器设备相对结构更复杂、部件较多、发热量大，在运行中若发生故障难以在短时间内修复。[1]为提高排除故障的效率，我公司提出改造原有变频控制柜并增加一套备用柜的改造计划，并制定了如下改造方案：

3.1 变频柜供配电部分的改造

（1）原来2台变频柜采用铜母排并柜连接。由于当初设计施工时未考虑预留新柜体的事项，故造成原母牌长度不足，新增备用变频柜并柜难度较大。为此，新增备用柜进线改为采用电缆连接方式。经核算，最终选用以6根单芯95的电缆双拼使用，替代原有母排进行连接。

（2）原调车系统中变频柜至电机间电缆余量充足，足够在主备用变频器之间切换连接。当变频器进行切换时，直接将变频柜端出线换接到备用变频柜即可。所以，此部分不做任何改动。

3.2 变频柜控制部分的改造

（1）为了最简便的改造新增变频器，并使两台变频器能在最短的时间内进行互换使用。参照调车系统原有设计，新增备用变频柜配备一套同型号ABB品牌ACS800型变频器。且变频柜柜体内部电器元件型号、规格、接线做到与原柜一致，从而保证新增变频器的所有外接信号及控制参数与原有变频器的相同。

（2）在以出现故障时能便捷、快速切换变频柜的前提下，我方提出如图1所示改造方案。将原有3台变频柜的控制回路与原系统连接处端子排全部拆除，替换为可靠性更高、操作更便捷的重载连接器的方案。当任意1台变频器出现故障时，只需要将原变频柜上的3个重载连接器插头卸下，按照对应关系插在备用柜上的3个重载连接器插座上即可完成主备用变频柜间控制部分的切换。

（3）如图2所示，其中1UF为ASC800变频器主控板，与1QF1变频柜主断路器以及绞车电机相连接，1QF2、1KM2分别为控制电机风扇的断路器与接触器，1QF3、1KM3则分别为控制电机制动器的断路器与接触器。由于变频柜控制部分线路较多，故需采用3对重载连接器进行端子排的替换工作。为了维护起来比较简易，在改造过程中按功能和电压等级将控制部分线路分为三个部分。其中，变频柜送电信号、变频器运行信号、变频器故障信号、风扇运行信号、风扇故障信号、制动器运行信号、制动器故障信号、绞车正转输出、绞车反转输出、故障复位信号、高低速选择选择、风扇启动信号、制动器启动信号等数字量信号以及变频电流反馈的模拟量信号传输线路编入24芯重载连接器（A）。变频频率反馈以及频率给定信号等模拟量输入输出信号的传输线路编入6芯重载连接器（B）。由于电机风扇与制动器与现场电机相连，且两者均是由变频柜进行供电，切换变频柜时需将电机风扇与制动器电源同时切换至备用变频柜。为此，将原动力缆分成两段分别接入6芯重载连接器（C），以此为电机风扇和制动器提供380V动力电源。

4 改造效果

本系统自改造完成后至今有6个月时间，累计切换备用变频柜3次。缩短故障停时达144小时，有效降低了绞车变频器故障排修的时间成本。故障发生后能及时进行主备用变频器间的相互切换，避免长时间影响铁路装车作业生产，得到公司以及铁路相关部门的一致认可。

参考文献：

[1]胡林，颜纲要.风机变频改造及自动切换功能的应用[J].电力科技与环保，2011（04）：60-62.

作者简介：姜弘（1989-），男，河北乐亭人，本科，助理工程师。