|一用一备式冷凝水泵应急电源的设计与实现
为保障山西通州集团兴益化工有限公司10万吨甲醇工程一用一备式冷凝水泵的安全运行 ， 专门设计动力负载应急电源 。 作者阐述了动力负载应急电源基本原理及其控制系统设计 ， 经现场调试运行 ， 动力负载应急电源很好满足生产现场要求 。
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山西通州集团兴益化工有限公司10万吨甲醇工程冷凝水泵在生产过程中需24小时无间断工作 ， 冷凝水泵电机设有两台 ， 采用一用一备式设计 ， 电机容量：185kW；额定电流：323A；额定转速：2980r/min 。
项目现场一路市电供电 ， 当市电正常时 ， 电机由配电系统中的软起动装置实现冷凝水泵正常运行模式 。 当主用电机检修或发生故障时 ， 由手动转入备泵运行 ， 在市电正常时备泵的运行方式与主泵相同 。 此时电机仍在市电情况下运行并且在市电情况下两台电机仅运行一台 ， 不存在市电情况下两台电机同时运行的情况 。
当市电断电时 ， 由于没有备用电源 ， 将造成凝水泵停转 ， 可能引发生产事故 ， 生产现场需要一台应急电源 ， 当市电断电时 ， 要求由EPS拖动在市电断电前正在运行的电机继续运行 ， 保障冷凝水泵应急运行 ， 根据要求 ， 我公司设计动力负载应急电源 ， 以满足现场的生产要求 。
1 动力负载应急电源基本原理
【|一用一备式冷凝水泵应急电源的设计与实现】动力负载应急电源的基本原理是将直流电能（如蓄电池）通过逆变器件变成交流电能 ， 供交流动力负载使用 。 凝水泵属于动力负载 ， 电网故障后 ， 失去动力的凝水泵由于受到阻力作用 ， 转速将下降 ， 如果直接提供凝水泵稳频稳压380V 50Hz的交流应急电源 ， 将产生巨大的冲击电流 ， 对应急电源不利 ， 所以 ， 针对动力负载应采用频率和电压变化的200kW动力负载应急电源 。 控制原理图如图1所示 。
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图1 动力负载应急电源原理图
市电正常时 ， 控制系统控制接触器KM3、KM5吸合 ， 电机M1、M2由配电系统中的软起动装置实现冷凝水泵正常运行模式 ， 配电控制系统进行两路输出ACI1、ACI2电流检测 ， 作为电源系统辨识主、备泵运行的依据 。
另外 ， 市电给充电机供电 ， 给蓄电池组充电储能；市电故障时 ， 控制系统控制KM3、KM5接触器断开 ， 通过辨识运行的主、备泵 ， 分别控制KM4或KM6接触器闭合 ， 再启动变频电源 ， 实现冷凝水泵应急运行模式 。
为方便应急电源正常检验与维护 ， 增加手动旁路系统断路器QF1与QF1 ，， QF2与QF2 ，， 当电源系统正常运行时 ， 电源通过QF1、QF2向冷凝水泵供电 ， 当应急电源需要维护时 ， 开关切换至QF1 ， 、QF2 ，， 市电通过QF1 ， 、QF2 ， 向冷凝水泵供电 。
2 动力负载应急电源控制设计
2.1 系统控制电源设计
由于市电故障时 ， 整个系统只有蓄电池的直流电能 ， 电源系统中KM3、KM4、KM5、KM6的控制线圈电压为交流220V ， 所以 ， 电源系统设计单独的应急电源（EPS）提供交流220V控制电源供接触器使用 。
在市电故障时 ， 动力负载应急电源控制存在市电故障判断及KM3、KM4、KM5、KM6接触器切换过程 ， 客观上存在2-3秒的切换时间 ， 允许控制电源有间断切换；当市电恢复时 ， 如果EPS控制电源存在切换断电时间 ， KM3、KM4、KM5、KM6接触器将因为控制电源的断电 ， 而将全部断开 ， 这样影响到设备的运行 。
如果采用UPS电源给控制系统供电 ， 无论有无市电 ， UPS电源的整流与逆变一直持续工作 ， 存在器件老化等因素 ， 影响UPS供电质量 。
所以 ， 控制系统的EPS电源采用特殊的控制方法设计 ， 如图2所示 。 当市电故障时 ，KM1先断开 ， KM2后吸合 ， EPS电源将蓄电池的直流电能逆变成交流电能 ， 通过KM2向控制线圈供电；市电恢复正常时 ， 采用逆变同步技术 ， 将市电和逆变两路交流电源的幅度、频率和相位差应控制在一定的范围内 ， 通过“KM1先吸合 ， KM2再断开”的切换方法 ， 实现从逆变电源到电网电源之间不间断转换 ， 这样解决了普通EPS存在恢复市电时的切换有间断时间问题 。
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