一种鼓风机变频器故障保护电路、方法及其集散控制系统与流程

本发明涉及焦炉煤气处理技术领域，具体涉及一种鼓风机变频器故障保护电路、方法及其集散控制系统。

背景技术：

焦炉煤气是炼焦的过程中，在产出焦炭和焦油产品的同时所得到的可燃气体，是炼焦过程中作重要的副产品。焦炉煤气处理的重要设备之一是鼓风机，鼓冷系统由两台鼓冷风机和相互配套独立的变频系统组成。在正常生产情况下，焦炉产生的荒煤气量为60000nm³/h左右，产生的荒煤气由鼓风机吸出。

每年因变频器故障、供电系统电压暂降造成低电压引起的变频器停机，大约为5次左右。运行中的鼓风机因停电或变频故障停止运行后，焦炉顶部集气管压力瞬间升高，造成焦炉煤气泄漏，从而造成生产大面积停产，严重影响正常生产的进行。每次启用备用风机大约需要30分钟左右，在此过程中，大约有30000nm³左右焦炉煤气排放到空气中，引起严重环境污染和经济损失。

公开号为cn2735411y的专利提供了一种锅炉风机的变频器旁路装置，具体公开了该旁路装置包括变频器、入口开关、旁路开关、高压电动机、风机档板及档板执行器；在变频器与风机电机之间设有出口开关，出口开关的进线端与变频器相连接，其出线端与高压电动机相连接；变频器故障信号输出至程控装置输入端子，程控装置控制信号端子分别与入口开关、出口开关、旁路开关和风机档板执行器的信号端子相连接；风机档板执行器通过机械连接带动风机档板。其优点是可在变频器发生故障时使风机档板快速动作，减小吸/送风量波动，从而减少对锅炉燃烧的影响，防止锅炉灭火。

发明人在实践中，发现上述现有技术存在以下缺陷：

上述专利能够解决的技术问题是，能够在变频器发生故障时，迅速控制挡板动作，减少吸风量波动，从而减少对锅炉燃烧的影响，但是正因为吸风量的减少会导致焦炉顶部集气管压力瞬间升高，造成焦炉煤气泄漏，不仅影响正常的生产，而且严重环境污染。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种鼓风机变频器故障保护电路、方法及其集散控制系统，该保护电路所采用的技术方案如下：

一种鼓风机变频器故障保护电路，该保护电路包括：

第一驱动电路，包括依次串联的电源、第一变频器、第一开关模块和第一鼓风机，用于通过第一变频器驱动第一鼓风机运行；

第二驱动电路，包括依次串联的所述电源、第二变频器、第二开关模块和第二鼓风机，用于通过第二变频器驱动第二鼓风机运行；

第一保护电路，包括依次与所述第一鼓风机串联的第三开关模块和保护电源，用于在所述第一变频器故障时，通过所述第三开关模块导通第一保护电路，通过保护电源驱动相应的鼓风机正常运行；和

第二保护电路，包括依次与所述第二鼓风机串联的第四开关模块和所述保护电源，用于在所述第二变频器故障时，通过所述第四开关模块导通第二保护电路，通过保护电源驱动相应的鼓风机正常运行；

其中，所述第一开关模块和第二开关模块构成第一互锁开关，用于导通第一驱动支路或者第二驱动支路；所述第三开关模块和第四开关模块构成第二互锁开关，在所述第一驱动支路或者第二驱动支路故障时，用于导通相应的第一保护支路或者第二保护支路。

进一步，所述第二互锁开关包括第三互锁支路和第四互锁支路；

第三互锁支路是由第五交流接触器的常闭触点、第六交流接触器的线圈和控制器串联组成，所述第五交流接触器的常开触点接入所述第一保护电路；

第四互锁支路是由第六交流接触器的常闭触点、第五交流接触器的线圈和控制器串联组成，所述第六交流接触器的常开触点接入所述第二保护电路。

进一步，所述第一互锁开关中的第一开关模块包括第一驱动支路和第一保护检测支路，第二开关模块包括第二驱动支路和第二保护检测支路；

所述第一驱动支路是由第一交流接触器的线圈、第二交流接触器的常闭触点和控制器串联组成；

所述第一保护检测支路是由第二交流接触器的线圈、第一交流接触器的常闭触点、第四交流接触器的常闭触点和控制器串联组成；

所述第二驱动支路是由第三交流接触器的线圈、第四交流接触器的常闭触点和控制器串联组成；

所述第二保护检测支路是由第四交流接触器的线圈、第三交流接触器的常闭触点、第二交流接触器的常闭触点和控制器串联组成；

其中，所述第一交流接触器的常开触点接入所述第一驱动电路；所述第三交流接触器的常开触点接入第二驱动电路。

进一步，所述第二互锁开关还包括第三保护指示支路和第四保护指示支路；

所述第三保护指示支路是由第一继电器的线圈、第二继电器的第二继电器常闭触点和控制器串联后组成；所述第一继电器的常开触点接入所述第三互锁支路，常闭触点接入所述第四互锁支路，所述第三互锁指示支路与所述第三互锁支路并联；

所述第四保护指示支路是由所述第二继电器的线圈、第一继电器的常闭触点和控制器串联后组成；所述第二继电器的常开触点接入所述第四互锁支路，常闭触点接入所述第三互锁支路，所述第四互锁指示支路与所述第四互锁支路并联；

其中，在所述第三互锁指示支路或者第四互锁指示支路导通时，所述控制器控制相应的指示灯亮。

进一步，所述第一开关模块包括由第三继电器和第四继电器组成的第一驱动指示支路；所述第二开关模块包括由第五继电器和第六继电器组成的第二驱动指示支路；

所述第一驱动指示支路是由第三继电器的线圈与第一交流接触器的线圈并联，所述第三继电器的常闭触点接入所述第一保护检测支路，所述第四继电器的线圈与第二交流接触器的线圈并联，所述第四继电器的常闭触点接入所述第一驱动支路；

所述第二驱动指示支路是由第五继电器的线圈与第三交流接触器的线圈并联，所述第五继电器的常闭触点接入所述第二保护检测支路，所述第六继电器的线圈与第四交流接触器的线圈并联，所述第六继电器的常闭触点接入所述第二驱动支路；

其中，在所述第一驱动指示支路或者第二驱动指示支路导通时，所述控制器控制相应的指示灯亮。

本发明的另一个目的在于提供一种集散控制方法，该方法所采用的技术方案如下：

一种集散控制方法，该方法包括以下步骤：

通过开关模块控制第一变频器驱动第一鼓风机运行或者开关模块控制第二变频器驱动第二鼓风机运行；

在第一变频器故障时，通过第三开关模块导通第一保护电路，保护电源驱动第一鼓风机正常运行，在第二互锁开关的作用下，断开第二保护电路；

在第二变频器故障时，通过第四开关模块导通第二保护电路，所述保护电源驱动第二鼓风机正常运行，在第二互锁开关的作用下，断开第一保护电路。

进一步，该方法还包括以下步骤：

开关模块通过第一互锁开关导通驱动第一变频器与第一鼓风机之间的连接，断开保护电源与第一鼓风机之间的连接；或者

导通保护电源驱动第一鼓风机运行，断开第一变频器与第一鼓风机之间的连接。

进一步，该方法还包括以下步骤：

开关模块通过第一互锁开关导通驱动第二变频器与第二鼓风机之间的连接，断开保护电源与第二鼓风机之间的连接；或者

导通保护电源驱动驱动第二鼓风机运行，断开第二变频器与第二鼓风机之间的连接。

本发明的另一个目的在于提供一种集散控制系统，该系统所采用的技术方案如下：

一种集散控制系统，该控制系统采用上述鼓风机变频器故障保护电路。

本发明具有如下有益效果：

本发明实施例通过设置两个独立鼓风机，并由两个独立的驱动支路来控制，通过第一互锁开关来实现一备一用防止煤气放散的目的，在鼓风机的驱动支路上分别设置保护电路，在相应的驱动支路中的变频器故障时，通过开关模块导通相应的保护电路，继续为鼓风机提供相应的电源和标准的工作频率，能够防止在变频器故障时导致的安全事故，设置的两个保护电路通过第二互锁开关来保证在切换到保护电路之后，第一保护电路或者第二保护单路导通，保证煤气无放散。

在使用该保护电路之前鼓冷风机每年由于变频引起的鼓冷风机跳机次数约为5次，每次煤气放散约为30000nm³。在使用该保护电路之后，每年减少煤气放散量约为150000nm³/年，减少了环境污染，社会环保贡献巨大。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的一种鼓风机变频器故障保护电路的结构框图；

图2为关于第二互锁开关中的第三互锁支路和第四互锁支路的结构示意图；

图3为关于第一互锁开关中的驱动支路和保护检测支路的结构示意图；

图4为关于第二互锁开关中的保护指示支路的结构示意图；

图5为关于第一互锁开关中的驱动指示支路的结构示意图；

图6为本发明另一个实施例提供的一种鼓风机变频器故障保护电路的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例结合附图来详细说明本发明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，本发明的保护范围并不限于此。

应当说明的是，本发明实施例中所涉及到的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。术语“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例中所采用的控制器采用plc或者是dcs系统的微处理作为控制器进行控制。

在正常工作时，为了达到连续生产、可靠稳定、达到安全生产的目的，也为了防止鼓风机本身出现故障，因此，设置两台独立的鼓风机变频运行，其中一个鼓风机作为备用鼓风机，防止安全事故的产生。但是为了排除由于变频器的故障，导致安全生产事故的发生，需要进一步完善安全保护电路。

请参阅图1，其示出了本发明实施例所提供的一种鼓风机变频器故障保护电路的结构框图，该保护电路包括第一驱动支路、第二驱动支路、第一保护电路和第二保护电路。

第一驱动电路是由电源100、第一变频器200、第一开关模块30和第一鼓风机400依次串联组成。在正常工作时，该第一驱动支路，在第一开关模块30导通的情况下，通过第一变频器200驱动第一鼓风机400正常运行。

第二驱动电路是由所述电源100、第二变频器500、第二开关模块31和第二鼓风机600依次串联组成。与第一驱动电路相同，在正常工作时，该第二驱动电路，在第二开关模块31导通的情况下，通过第二变频器500驱动第二鼓风机600运行。

第一保护电路包括依次与所述第一鼓风机400串联的第三开关模块80和保护电源700。在所述第一驱动电路中的第一变频器故障时，由第一保护电路向第一鼓风机提供电源，该电源所提供的频率为正常的工作频率，防止由于第一变频器故障导致第一鼓风机无法工作，导致安全事故的发生。在第一变频器200故障时，通过导通开关模块80导通第一保护电路，通过保护电源700驱动相应的鼓风机正常运行。

第二保护电路包括依次与所述第二鼓风机600串联的第四开关模块81和所述保护电源700。该第二保护电路与所述第一保护电路的电路结构相同，共用同一个保护电源，该保护电源所提供的频率为正常的工作频率。在第二变频器500故障时，通过导通开关模块81导通第二保护电路，通过保护电源700驱动相应的鼓风机正常运行。

为了达到防止煤气放散和鼓风机作一备一用的目的，第一鼓风机和第二鼓风机不同时工作，因此，第一保护电路和第二保护电路也不同时工作。第一开关模块30和第二开关模块31构成第一互锁开关300，在第一开关模块30导通时，第二开关模块31断开，保证在第一驱动电路导通时，第二驱动电路为断开的状态；在第二开关模块31导通时，第一开关模块30断开，保证在第二驱动电路导通时，第一驱动电路为断开的状态。同样的，第三开关模块80和第四开关模块81构成第二互锁开关800，在所述第一驱动电路或者第二驱动电路故障时，用于导通相应的第一保护支路或者第二保护支路。在所述第一驱动电路故障时，第三开关模块80导通时，第四开关模块81断开，保证在第一保护支路导通时，第二保护支路为断开的状态。在所述第二驱动电路故障时，第四开关模块81导通，第三开关模块80断开，保证在第二保护支路导通时，第一保护支路为断开的状态。

综上所述，本发明实施例通过设置两个独立鼓风机，并由两个独立的驱动支路来控制，通过第一互锁开关来实现一备一用的目的，在鼓风机的驱动支路上分别设置保护电路，在相应的驱动支路中的变频器故障时，通过开关模块导通相应的保护电路，继续为鼓风机提供相应的电源和标准的工作频率，能够防止在变频器故障时导致的安全事故，设置的两个保护电路通过第二互锁开关来保证，在切换到保护电路之后，第一保护电路或者第二保护单路导通，达到鼓风机一备一用的目的，保证煤气无放散。

请参阅图2，其示出了本发明实施例提供的关于第二互锁开关中的第三互锁支路和第四互锁支路的结构示意图，其中，第二互锁开关包括第三互锁支路201和第四互锁支路202，第三互锁支路201是由第五交流接触器4km1的常闭触点、第六交流接触器4km2的线圈和控制器串联组成，所述第五交流接触器4km1的常开触点接入所述第一保护电路；第四互锁支路202是由第六交流接触器4km2的常闭触点、第五交流接触器4km1的线圈和控制器串联组成，所述第六交流接触器的常开触点接入所述第二保护电路。在第三互锁支路201导通时，第六交流接触器4km2的线圈导通，第六交流接触器4km2的常闭触点断开，第四互锁支路202断开，达到互锁的目的。同理，在第四互锁支路202导通时，第五交流接触器4km1的线圈导通，第五交流接触器4km1的常闭触点断开，第三互锁支路201断开，达到互锁的目的。因此，第三互锁支路和第四互锁支路能够达到互锁的目的。

需要说明的是图中的l11和n11接线端子与控制器的相应端口相连，以下附图中的该接线端子与此处的接线端子的连接方式相同，均与控制器的相应端口相连，以下不再赘述。

请参阅图3，其示出了本发明实施例提供的关于第一互锁开关中的驱动支路和保护检测支路的结构示意图，其中，第一互锁开关包括第一开关模块和第二开关模块。其中，第一开关模块包括第一驱动支路301和第一保护检测支路302，第二开关模块包括第二驱动支路303和第二保护检测支路304。

第一驱动支路301是由第一交流接触器1km1的线圈、第二交流接触器1km2的常闭触点和控制器串联组成。第一保护检测支路302是由第二交流接触器1km2的线圈、第一交流接触器1km1的常闭触点、第四交流接触器2km2的常闭触点和控制器串联组成。第二驱动支路303是由第三交流接触器2km1的线圈、第四交流接触器2km2的常闭触点和控制器串联组成。第二保护检测支路304是由第四交流接触器2km2的线圈、第三交流接触器2km1的常闭触点、第二交流接触器1km2的常闭触点和控制器串联组成。其中，所述第一开关模块的第一交流接触器1km1的常开触点接入所述第一驱动电路；所述第二开关模块的第三交流接触器2km1的常开触点接入第二驱动电路。

在第一驱动支路301导通时，第一交流接触器1km1的线圈导通，此时第一交流接触器1km1的常闭触点断开，因此第一保护检测支路302断开，第一交流接触器1km1的常开触点导通，第一驱动电路导通，第一鼓风机正常运行。在变频器故障时，第一保护检测支路302导通，第二交流接触器1km2的线圈导通，此时第二交流接触器1km2的常闭触点断开，因此第一驱动支路301断开，第二保护检测支路304断开，由第一保护检测支路302向第一鼓风机供电，保证第一鼓风机正常运行。

在第二驱动支路303导通时，第三交流接触器2km1的线圈导通，此时第三交流接触器2km1的常闭触点断开，因此第二保护检测支路304断开，第三交流接触器2km1的常开触点导通，第二驱动电路导通，第二鼓风机正常运行。在变频器故障时，第二保护检测支路304导通，第四交流接触器2km2的线圈导通，此时第四交流接触器2km2的常闭触点断开，因此第二驱动支路303和第一保护检测支路302断开，由第二保护检测支路304向第二鼓风机供电，保证第二鼓风机正常运行。

请参阅图4，其示出了本发明实施例提供的关于第二互锁开关中的保护指示支路的结构示意图，第二互锁开关还包括第三保护指示支路401和第四保护指示支路402。

第三保护指示支路401是由第一继电器4ka1的线圈、第二继电器4ka2的第二继电器常闭触点和控制器串联后组成，第一继电器4ka1的常开触点接入第三互锁支路202，第一继电器4ka1的两个常闭触点分别接入第四保护指示支路402和第四互锁支路201，第三保护指示支路401与第三互锁支路202并联。在第一变频器故障时，首先导通第一继电器4ka1的线圈，此时第一继电器4ka1的常开触点导通，相应的常闭触点断开，保证在第三互锁支路202导通的情况下，第四互锁支路201和第四保护指示支路402断开，控制器控制相应的指示灯亮。

第四保护指示支路402是由第二继电器4ka2的线圈、第一继电器4ka1的常闭触点和控制器串联后组成，第二继电器4ka2的常开触点接入所述第四互锁支路201，第二继电器的两个常闭触点分别接入第三保护指示支路401和第三互锁支路201，第四保护指示支路402与所述第四互锁支路201并联。在第二变频器故障时，首先导通继电器4ka2的线圈，此时第二继电器4ka2的常开触点导通，相应的常闭触点断开，保证在第四互锁支路201导通的情况下，第三保护指示支路401和第三互锁支路201断开，控制器控制相应的指示灯亮。

请参阅图5，其示出了本发明实施例提供的关于第一互锁开关中的驱动指示支路的结构示意图，第一开关模块包括由第三继电器1ka1和第四继电器1ka2组成的第一驱动指示支路；第二开关模块包括由第五继电器2ka1和第六继电器2ka2组成的第二驱动指示支路。第三继电器1ka1的线圈与第一交流接触器1km1的线圈并联，第三继电器1ka1的常闭触点接入所述第一保护检测支路302。第四继电器1ka2的线圈与第二交流接触器1km2的线圈并联，第四继电器1ka2的常闭触点接入所述第一驱动支路301。在第一保护检测支路302或者第一驱动支路301导通时，确保另一个支路断开，控制器控制相应的指示灯亮。

第五继电器2ka1的线圈与第三交流接触器2km1的线圈并联，第五继电器2ka1的常闭触点接入所述第二保护检测支路304。第六继电器2ka2的线圈与第四交流接触器2km2的线圈并联，第六继电器2ka2的常闭触点接入所述第二驱动支路303。在第二保护检测支路304或者第二驱动支路303导通时，确保另一个支路断开，控制器控制相应的指示灯亮。

请参阅图6，其示出了本发明另一个实施例提供的一种鼓风机变频器故障保护电路的结构示意图，该保护电路包括第一驱动电路、第二驱动电路、第一保护电路和第二保护电路，所述第一驱动电路和第二驱动电源共用电源vcc，由电源vcc通过第一变频器uf1和第一交流接触器1km1的常开触点与第一鼓风机的电机m1组成第一驱动电路，由电源vcc通过第二变频器uf2和第三交流接触器2km1的常开触点与第二鼓风机的电机m2组成第二驱动电路。第一保护电路和第二保护电路共用备用电源vcc1，由备用电源vcc1通过第五交流接触器4km1的常开触点与第一鼓风机的电机m1组成第一保护电路。由备用电源vcc1通过第六交流接触器4km2的常开触点与第二鼓风机的电机m2组成第二保护电路。

优选的，电源vcc分别通过断路器qf01和qf02相应的与所述第一变频器uf1、第二变频器uf2相连。所述备用电源vcc1通过断路器qf03与所述第五交流接触器4km1的常开触点和第六交流接触器4km2的常开触点相连。

在第一变频器uf1故障时，控制器控制第一保护电路导通，由第一保护电路输出相应的工作频率为鼓风机提供工作电源，保证鼓风机正常工作。同理，在在第而变频器uf2故障时，控制器控制第而保护电路导通，由第二保护电路输出相应的工作频率为鼓风机提供工作电源，保证鼓风机正常工作，防止因鼓风机故障导致的安全事故。

本发明的另一个目的在于提供一种集散控制方法，该方法所采用的技术方案如下：

一种集散控制方法，该方法包括以下步骤：

通过开关模块控制第一变频器驱动第一鼓风机运行或者开关模块控制第二变频器驱动第二鼓风机运行；在第一变频器故障时，通过第三开关模块导通第一保护电路，保护电源驱动第一鼓风机正常运行，在第二互锁开关的作用下，断开第二保护电路；在第二变频器故障时，通过第四开关模块导通第二保护电路，所述保护电源驱动第二鼓风机正常运行，在第二互锁开关的作用下，断开第一保护电路。

优选的，开关模块通过第一互锁开关导通驱动第一变频器与第一鼓风机之间的连接，断开保护电源与第一鼓风机之间的连接；或者导通保护电源驱动第一鼓风机运行，断开第一变频器与第一鼓风机之间的连接。

优选的，开关模块通过第一互锁开关导通驱动第二变频器与第二鼓风机之间的连接，断开保护电源与第二鼓风机之间的连接；或者导通保护电源驱动驱动第二鼓风机运行，断开第二变频器与第二鼓风机之间的连接。

本发明实施例还提供了一种集散控制系统，该控制系统采用上述任一实施例所提供的鼓风机变频器故障保护电路。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。