中心議題：

• 假撚機和廠區供電係統分析
• PLC和UPS在假撚機雙電源切換中的應用

• 將一個較大供電係統雙電源切換分割成若幹小的用電單元

一 引言

假撚機是化纖行業生產滌綸低彈絲的主要設備，每台設備由240個錠位組成，該設備自動化程度高，生產工藝複雜，具有連續生產、單批產品生產周期長（根據品種不同，時間在8～16小時之間）
、開kai停ting機ji複fu雜za及ji開kai停ting機ji損sun耗hao大da等deng特te點dian。近jin年nian來lai，我wo國guo部bu分fen地di區qu在zai用yong電dian高gao峰feng季ji節jie電dian力li短duan缺que，出chu現xian拉la閘zha限xian電dian現xian象xiang，自zi備bei發fa電dian機ji的de企qi業ye在zai電dian源yuan切qie換huan過guo程cheng中zhong需xu要yao停ting機ji才cai能neng進jin行xing備bei用yong電dian源yuan切qie換huan。要yao安an裝zhuang一yi套tao大da型xing UPS不間斷電源，投資將達上百萬元
，且要求配套發電機功率是係統負載的2 倍bei
，自zi備bei發fa電dian機ji的de企qi業ye都dou采cai用yong了le停ting機ji切qie換huan備bei用yong電dian源yuan方fang法fa


，無wu論lun停ting電dian多duo長chang時shi間jian，每mei次ci發fa電dian時shi間jian不bu能neng少shao於yu生sheng產chan一yi批pi產chan品pin的de時shi間jian，一yi天tian停ting限xian電dian兩liang次ci以yi上shang時shi
，隻zhi能neng連lian續xu發fa電dian，這zhe種zhong方fang法fa不bu能neng靈ling活huo切qie換huan備bei用yong電dian源yuan
，給gei企qi業ye造zao成cheng不bu必bi要yao的de損sun失shi。本ben係xi統tong是shi根gen據ju企qi業ye的de裝zhuang機ji容rong量liang大da、設備型號相同、數量多、有計劃停限電的特點，利用現有發電機組設計出一套在不停機的情況下，進行逐台假撚機雙電源切換的控製係統。

二 假撚機和廠區供電係統分析

全廠共有型號相同RPR假撚機4台，單機裝機功率為120kw

，由三部分用電係統組成：1

、傳動係統60kw（由變頻器控製）;2、電加熱係統55kw;3
、輔助係統5kw（風機）。經分析
，生產時不能瞬間斷電的隻有傳動係統

，電加熱和風機都可以在短時間內停電1-2分鍾

，電源切換隻需用幾秒鍾時間，在電源切換過程中隻要傳動係統不斷電，就能在正常生產情況下進行雙電源切換。

廠區供電係統是由一台630kw變壓器和一台800kwbeiyongfadianjizuzucheng，bianyaqihefadianjideqiehuanfangshishitongguoyigeshuangtoudaozhajinxingqiehuande
，yaozaizhengchangshengchanqingkuangxiaduisitaijianianjitongshijinxingdianyuanqiehuan，xuyaoyitai480kw 或四台120kw 的UPS不間斷電源;發電機在空載時，最大能同時加載負載是發電機功率的50%，需要配備發電機的功率為1200kw，現有發電機滿足不了要求
，隻能采取逐台切換方法。

三 設計方案

3.1 UPS的特性及選擇
本係統設計利用美國山特公司3C3 UPS的特性，該UPS有一個內部電子旁路檢修開關，UPS在關機狀態下

，電源是通過UPS內部電子旁路直接輸出供電。外部再加一個旁路開關（圖1），外部旁路開關與內部電子旁路開關形成並聯。UPS加入供電係統時， UPS必須在關機狀態下
，接通UPS輸入輸出端開關，UPS與外部旁路開關形成並聯接通，然後斷開外部旁路開關，再將UPS開機。UPS退出供電係統時

，必須先將UPS關機，接通外部旁路開關（若UPS未在關機狀態下，相當於UPS在開機時輸出端加入反向電壓
，UPS可能燒毀），斷開UPS輸入輸出端開關， UPS退出供電係統。這樣就很容易做到將UPS加入和退出供電係統中。

圖1

UPS在電源切換過程中工作隻有幾秒鍾的時間
，其它時間不在係統中運行，假撚機的裝機容量為120kw/台，但除了傳動係統外，電加熱和風機都允許短時間停電，若要配備120kw的UPS顯然是很浪費，選擇能滿足假撚機傳動係統功率的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。它的主要特點是：在120%超載的情況下可工作10分鍾
，同時它具有內部電子旁路開關，適合本係統設計要求。
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3.2 設計思路
本(ben)係(xi)統(tong)主(zhu)要(yao)是(shi)利(li)用(yong)現(xian)有(you)發(fa)電(dian)機(ji)組(zu)在(zai)不(bu)停(ting)機(ji)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)進(jin)行(xing)雙(shuang)電(dian)源(yuan)切(qie)換(huan)。原(yuan)來(lai)電(dian)源(yuan)切(qie)換(huan)是(shi)在(zai)主(zhu)供(gong)電(dian)回(hui)路(lu)上(shang)通(tong)過(guo)一(yi)個(ge)雙(shuang)頭(tou)刀(dao)閘(zha)切(qie)換(huan)，現(xian)在(zai)將(jiang)用(yong)電(dian)係(xi)統(tong)分(fen)割(ge)成(cheng)四(si)個(ge)單(dan)元(yuan)
，在(zai)每(mei)個(ge)分(fen)路(lu)上(shang)各(ge)安(an)裝(zhuang)一(yi)個(ge)雙(shuang)頭(tou)刀(dao)閘(zha)
，分(fen)別(bie)對(dui)假(jia)撚(nian)機(ji)進(jin)行(xing)逐(zhu)台(tai)切(qie)換(huan)。雙(shuang)頭(tou)刀(dao)閘(zha)切(qie)換(huan)是(shi)人(ren)工(gong)操(cao)作(zuo)
，刀(dao)閘(zha)在(zai)轉(zhuan)換(huan)過(guo)程(cheng)中(zhong)會(hui)出(chu)現(xian)瞬(shun)間(jian)斷(duan)電(dian)現(xian)象(xiang)
，這(zhe)樣(yang)就(jiu)會(hui)造(zao)成(cheng)假(jia)撚(nian)機(ji)停(ting)機(ji)
，這(zhe)是(shi)電(dian)源(yuan)切(qie)換(huan)不(bu)能(neng)連(lian)續(xu)生(sheng)產(chan)的(de)原(yuan)因(yin)，解(jie)決(jue)這(zhe)個(ge)問(wen)題(ti)是(shi)本(ben)方(fang)案(an)設(she)計(ji)關(guan)鍵(jian)。所(suo)以(yi)，在(zai)電(dian)源(yuan)切(qie)換(huan)前(qian)先(xian)將(jiang)要(yao)切(qie)換(huan)電(dian)源(yuan)假(jia)撚(nian)機(ji)的(de)電(dian)加(jia)熱(re)和(he)風(feng)機(ji)停(ting)下(xia)來(lai)降(jiang)低(di)負(fu)荷(he)，然(ran)後(hou)將(jiang)不(bu)間(jian)斷(duan)電(dian)源(yuan)UPS串聯在要切換的電路中，雙頭刀閘轉換時用UPS的電池組為假撚機提供傳動係統的電源，就不會出現斷電現象，可以對該假撚機進行電源切換。切換完成後將UPS退出供電係統，再將電加熱和風機開啟
，這樣就完成了一台假撚機的切換。再進行下一台的切換，以此循環便可完成全部假撚機的切換（圖2）。

圖2

3.3控製流程
用一台UPS輪流切換，安全地將UPS加入和退出供電電路中
，保證發電機組和變壓器不會出並網現象
，這是控製方案中安全切換的關鍵。在控製回路中選用了PLC作為控製單元，我們選用了日本歐姆龍公司的CPM1A-30CDR-A可編程控製器，該產品抗幹擾能力強;適合工業現場工作環境;故障率低;編程簡單;擴展功能強，本身具有18路輸入和12路輸出，最高可擴展到90點。

電源切換控製過程中（圖3），首先PLC判(pan)斷(duan)備(bei)用(yong)電(dian)源(yuan)是(shi)否(fou)供(gong)到(dao)現(xian)場(chang)
，備(bei)用(yong)電(dian)源(yuan)沒(mei)有(you)供(gong)到(dao)現(xian)場(chang)不(bu)能(neng)切(qie)換(huan)。由(you)於(yu)采(cai)用(yong)循(xun)環(huan)切(qie)換(huan)方(fang)法(fa)，若(ruo)兩(liang)台(tai)假(jia)撚(nian)機(ji)同(tong)時(shi)切(qie)換(huan)，供(gong)電(dian)電(dian)源(yuan)不(bu)是(shi)一(yi)個(ge)電(dian)源(yuan)時(shi)，兩(liang)台(tai)假(jia)撚(nian)機(ji)供(gong)電(dian)電(dian)源(yuan)與(yu)UPS連接的接觸器同時閉合，兩個不同電源短路相連，發電機和變壓器出現並網（圖2）。PLC檢測是否有其它假撚機在切換
，沒有其它機台切換時，UPS輸入輸出端的接觸器閉合，UPS與該機台的輸入總電源接觸器形成並聯（以下稱外部旁路開關）。

圖3

UPS的功率小於假撚機運行負荷


，在外部旁路開關斷開前
，必須將電加熱和風機電源斷開，降低負荷，保證UPS的安全運行。否則係統負荷大於UPS功率的2倍
，UPS自動斷電自我保護，造成切換中的假撚機斷電停機，切換失敗。電加熱和風機電源斷開後，斷開外部旁路開關，UPS已加入到供電係統中
，開啟UPS。為了延長雙頭刀閘的使用壽命，使刀閘在不帶負荷的情況下進行切換，雙頭刀閘切換前，將UPS的輸入端電源斷開， 此時切換中的假撚機已經與外部供電係統全部斷開，假撚機傳動係統由UPS電dian池chi組zu為wei其qi提ti供gong動dong力li電dian源yuan，維wei持chi假jia撚nian傳chuan動dong係xi統tong的de正zheng常chang運yun轉zhuan
，此ci時shi雙shuang頭tou刀dao閘zha已yi經jing空kong載zai，便bian可ke在zai無wu負fu荷he的de情qing況kuang下xia順shun利li切qie換huan。切qie換huan完wan成cheng後hou，接jie通tongUPS輸入端電源
，為UPS供電的電源已經更換為備用電源
，電源切換完成。UPS關機後再接通外部旁路開關
、電加熱和風機電源，將UPS的輸入輸出端接觸器斷開，UPS退出切換係統，這樣一台假撚機的雙電源切換已完成
，再進行下一台假撚機的切換。

四 應用效果

該切換控製係統應用於浙江省海寧市浩遠化纖有限公司
，該公司擁有四台意大利產RPR假撚機，使用該係統前平均每月發電總時間180～200小(xiao)時(shi)
，使(shi)用(yong)該(gai)係(xi)統(tong)後(hou)，可(ke)隨(sui)時(shi)在(zai)不(bu)停(ting)機(ji)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)進(jin)行(xing)雙(shuang)電(dian)源(yuan)切(qie)換(huan)
，停(ting)限(xian)電(dian)多(duo)長(chang)時(shi)間(jian)

，就(jiu)發(fa)電(dian)多(duo)長(chang)時(shi)間(jian)，企(qi)業(ye)再(zai)沒(mei)有(you)因(yin)限(xian)停(ting)電(dian)而(er)停(ting)產(chan)和(he)增(zeng)加(jia)無(wu)謂(wei)發(fa)電(dian)時(shi)間(jian)
，縮(suo)短(duan)了(le)發(fa)電(dian)時(shi)間(jian)，真(zhen)正(zheng)實(shi)現(xian)了(le)連(lian)續(xu)生(sheng)產(chan)，每(mei)月(yue)發(fa)電(dian)總(zong)時(shi)間(jian)不(bu)超(chao)過(guo)30小時，每月減少發電時間150多個小時

，因為發電成本是電網電費成本的兩倍多，所以降低了企業生產成本
，增加了企業經濟效益。

五 結束語

benwendechuangxindianzaiyujiangyigejiaodagongdianxitongshuangdianyuanqiehuanfengechengruoganxiaodeyongdiandanyuan，dadaoshuangdianyuanqiehuanmude
，touzixiao，jianxiaoda。suizhewoguojingjidekuaisufazhan，jinnianlaiwoguobufendiquchuxianledianliduanquexianxiang
，youyixiezhongxiaohuaxianqiyezibeifadianjizu
，zaidianyuanqiehuanshibixutingji，qiefadianshijianbixubaozhengmeipichanpinshengchanzhouqi，wuxingzengjialefadianshijian。gaiqiehuankongzhixitongjiushizhenduizhexieqiyeershejide。yishijiejueledianyuanqiehuanshibutingjibaozhengshengchanlianxuyunxing;二er是shi縮suo短duan發fa電dian時shi間jian
，降jiang低di企qi業ye成cheng本ben增zeng加jia效xiao益yi。該gai係xi統tong可ke擴kuo展zhan至zhi更geng多duo台tai假jia撚nian機ji切qie換huan控kong製zhi
，也ye可ke以yi為wei其qi它ta連lian續xu生sheng產chan的de企qi業ye實shi現xian雙shuang電dian源yuan切qie換huan控kong製zhi。