一 引言
　　假捻機是化纖行業(yè)生產(chǎn)滌綸低彈絲的主要設備，每臺設備由240個(gè)錠位組成，該設備自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)工藝復雜，具有連續生產(chǎn)、單批產(chǎn)品生產(chǎn)周期長(cháng)（根據品種不同，時(shí)間在8～16小時(shí)之間）、開(kāi)停機復雜及開(kāi)停機損耗大等特點(diǎn)。近年來(lái)，我國部分地區在用電高峰季節電力短缺，出現拉閘限電現象，自備發(fā)電機的企業(yè)在電源切換過(guò)程中需要停機才能進(jìn)行備用電源切換。要安裝一套大型 UPS不間斷電源，投資將達上百萬(wàn)元，且要求配套發(fā)電機功率是系統負載的2 倍，自備發(fā)電機的企業(yè)都采用了停機切換備用電源方法，無(wú)論停電多長(cháng)時(shí)間，每次發(fā)電時(shí)間不能少于生產(chǎn)一批產(chǎn)品的時(shí)間，一天停限電兩次以上時(shí)，只能連續發(fā)電，這種方法不能靈活切換備用電源，給企業(yè)造成不必要的損失。本系統是根據企業(yè)的裝機容量大、設備型號相同、數量多、有計劃停限電的特點(diǎn)，利用現有發(fā)電機組設計出一套在不停機的情況下，進(jìn)行逐臺假捻機雙電源切換的控制系統。
　　二 假捻機和廠(chǎng)區供電系統分析
　　全廠(chǎng)共有型號相同RPR假捻機4臺，單機裝機功率為120kw，由三部分用電系統組成：1、傳動(dòng)系統60kw（由變頻器控制）;2、電加熱系統55kw;3、輔助系統5kw（風(fēng)機）。經(jīng)分析，生產(chǎn)時(shí)不能瞬間斷電的只有傳動(dòng)系統，電加熱和風(fēng)機都可以在短時(shí)間內停電1-2分鐘，電源切換只需用幾秒鐘時(shí)間，在電源切換過(guò)程中只要傳動(dòng)系統不斷電，就能在正常生產(chǎn)情況下進(jìn)行雙電源切換。
　　廠(chǎng)區供電系統是由一臺630kw變壓器和一臺800kw備用發(fā)電機組組成，變壓器和發(fā)電機的切換方式是通過(guò)一個(gè)雙頭刀閘進(jìn)行切換的，要在正常生產(chǎn)情況下對四臺假捻機同時(shí)進(jìn)行電源切換，需要一臺480kw 或四臺120kw 的UPS不間斷電源;發(fā)電機在空載時(shí)，大能同時(shí)加載負載是發(fā)電機功率的50%，需要配備發(fā)電機的功率為1200kw，現有發(fā)電機滿(mǎn)足不了要求，只能采取逐臺切換方法。
　　三 設計方案
　　3.1 UPS的特性及選擇
　　本系統設計利用美國山特公司3C3 UPS的特性，該UPS有一個(gè)內部電子旁路檢修開(kāi)關(guān)，UPS在關(guān)機狀態(tài)下，電源是通過(guò)UPS內部電子旁路直接輸出供電。外部再加一個(gè)旁路開(kāi)關(guān)（圖1），外部旁路開(kāi)關(guān)與內部電子旁路開(kāi)關(guān)形成并聯(lián)。UPS加入供電系統時(shí)， UPS必須在關(guān)機狀態(tài)下，接通UPS輸入輸出端開(kāi)關(guān)，UPS與外部旁路開(kāi)關(guān)形成并聯(lián)接通，然后斷開(kāi)外部旁路開(kāi)關(guān)，再將UPS開(kāi)機。UPS退出供電系統時(shí)，必須先將UPS關(guān)機，接通外部旁路開(kāi)關(guān)（若UPS未在關(guān)機狀態(tài)下，相當于UPS在開(kāi)機時(shí)輸出端加入反向電壓，UPS可能燒毀），斷開(kāi)UPS輸入輸出端開(kāi)關(guān)， UPS退出供電系統。這樣就很容易做到將UPS加入和退出供電系統中。
　　
　　圖1
　　UPS在電源切換過(guò)程中工作只有幾秒鐘的時(shí)間，其它時(shí)間不在系統中運行，假捻機的裝機容量為120kw/臺，但除了傳動(dòng)系統外，電加熱和風(fēng)機都允許短時(shí)間停電，若要配備120kw的UPS顯然是很浪費，選擇能滿(mǎn)足假捻機傳動(dòng)系統功率的UPS就可以了。我們選用與負載功率相同的美國山特公司3C3 60 UPS，電池組選用65AH -12V – 32節。它的主要特點(diǎn)是：在120%超載的情況下可工作10分鐘，同時(shí)它具有內部電子旁路開(kāi)關(guān)，適合本系統設計要求。
　　3.2 設計思路
　　本系統主要是利用現有發(fā)電機組在不停機的情況下進(jìn)行雙電源切換。原來(lái)電源切換是在主供電回路上通過(guò)一個(gè)雙頭刀閘切換，現在將用電系統分割成四個(gè)單元，在每個(gè)分路上各安裝一個(gè)雙頭刀閘，分別對假捻機進(jìn)行逐臺切換。雙頭刀閘切換是人工操作，刀閘在轉換過(guò)程中會(huì )出現瞬間斷電現象，這樣就會(huì )造成假捻機停機，這是電源切換不能連續生產(chǎn)的原因，解決這個(gè)問(wèn)題是本方案設計關(guān)鍵。所以，在電源切換前先將要切換電源假捻機的電加熱和風(fēng)機停下來(lái)降低負荷，然后將不間斷電源UPS串聯(lián)在要切換的電路中，雙頭刀閘轉換時(shí)用UPS的電池組為假捻機提供傳動(dòng)系統的電源，就不會(huì )出現斷電現象，可以對該假捻機進(jìn)行電源切換。切換完成后將UPS退出供電系統，再將電加熱和風(fēng)機開(kāi)啟，這樣就完成了一臺假捻機的切換。再進(jìn)行下一臺的切換，以此循環(huán)便可完成全部假捻機的切換（圖2）。
　　
　　圖2
 
　　3.3控制流程
　　用一臺UPS輪流切換，安全地將UPS加入和退出供電電路中，保證發(fā)電機組和變壓器不會(huì )出并網(wǎng)現象，這是控制方案中安全切換的關(guān)鍵。在控制回路中選用了PLC作為控制單元，我們選用了日本歐姆龍公司的CPM1A-30CDR-A可編程控制器，該產(chǎn)品抗干擾能力強;適合工業(yè)現場(chǎng)工作環(huán)境;故障率低;編程簡(jiǎn)單;擴展功能強，本身具有18路輸入和12路輸出，高可擴展到90點(diǎn)。
　　電源切換控制過(guò)程中（圖3），首先PLC判斷備用電源是否供到現場(chǎng)，備用電源沒(méi)有供到現場(chǎng)不能切換。由于采用循環(huán)切換方法，若兩臺假捻機同時(shí)切換，供電電源不是一個(gè)電源時(shí)，兩臺假捻機供電電源與UPS連接的接觸器同時(shí)閉合，兩個(gè)不同電源短路相連，發(fā)電機和變壓器出現并網(wǎng)（圖2）。PLC檢測是否有其它假捻機在切換，沒(méi)有其它機臺切換時(shí)，UPS輸入輸出端的接觸器閉合，UPS與該機臺的輸入總電源接觸器形成并聯(lián)（以下稱(chēng)外部旁路開(kāi)關(guān)）。
　　
　　圖3
　　UPS的功率小于假捻機運行負荷，在外部旁路開(kāi)關(guān)斷開(kāi)前，必須將電加熱和風(fēng)機電源斷開(kāi)，降低負荷，保證UPS的安全運行。否則系統負荷大于UPS功率的2倍，UPS自動(dòng)斷電自我保護，造成切換中的假捻機斷電停機，切換失敗。電加熱和風(fēng)機電源斷開(kāi)后，斷開(kāi)外部旁路開(kāi)關(guān)，UPS已加入到供電系統中，開(kāi)啟UPS。為了延長(cháng)雙頭刀閘的使用壽命，使刀閘在不帶負荷的情況下進(jìn)行切換，雙頭刀閘切換前，將UPS的輸入端電源斷開(kāi)， 此時(shí)切換中的假捻機已經(jīng)與外部供電系統全部斷開(kāi)，假捻機傳動(dòng)系統由UPS電池組為其提供動(dòng)力電源，維持假捻傳動(dòng)系統的正常運轉，此時(shí)雙頭刀閘已經(jīng)空載，便可在無(wú)負荷的情況下順利切換。切換完成后，接通UPS輸入端電源，為UPS供電的電源已經(jīng)更換為備用電源，電源切換完成。UPS關(guān)機后再接通外部旁路開(kāi)關(guān)、電加熱和風(fēng)機電源，將UPS的輸入輸出端接觸器斷開(kāi)，UPS退出切換系統，這樣一臺假捻機的雙電源切換已完成，再進(jìn)行下一臺假捻機的切換。
　　四 應用效果
　　該切換控制系統應用于浙江省海寧市浩遠化纖有限公司，該公司擁有四臺意大利產(chǎn)RPR假捻機，使用該系統前平均每月發(fā)電總時(shí)間180～200小時(shí)，使用該系統后，可隨時(shí)在不停機的情況下進(jìn)行雙電源切換，停限電多長(cháng)時(shí)間，就發(fā)電多長(cháng)時(shí)間，企業(yè)再沒(méi)有因限停電而停產(chǎn)和增加無(wú)謂發(fā)電時(shí)間，縮短了發(fā)電時(shí)間，真正實(shí)現了連續生產(chǎn)，每月發(fā)電總時(shí)間不超過(guò)30小時(shí)，每月減少發(fā)電時(shí)間150多個(gè)小時(shí)，因為發(fā)電成本是電網(wǎng)電費成本的兩倍多，所以降低了企業(yè)生產(chǎn)成本，增加了企業(yè)經(jīng)濟效益。
　　五 結束語(yǔ)
　　本文的創(chuàng )新點(diǎn)在于將一個(gè)較大供電系統雙電源切換分割成若干小的用電單元，達到雙電源切換目的，投資小，見(jiàn)效大。隨著(zhù)我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，近年來(lái)我國部分地區出現了電力短缺現象，有一些中小化纖企業(yè)自備發(fā)電機組，在電源切換時(shí)必須停機，且發(fā)電時(shí)間必須保證每批產(chǎn)品生產(chǎn)周期，無(wú)形增加了發(fā)電時(shí)間。該切換控制系統就是針對這些企業(yè)而設計的。一是解決了電源切換時(shí)不停機保證生產(chǎn)連續運行;二是縮短發(fā)電時(shí)間，降低企業(yè)成本增加效益。該系統可擴展至更多臺假捻機切換控制，也可以為其它連續生產(chǎn)的企業(yè)實(shí)現雙電源切換控制。 
 



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