胡克成

(中信建筑设计研究总院有限公司，武汉 430014)

0 引言

工程设计及实际应用中，经常遇到给水泵、排水泵等“一用一备”的配电及控制电路设计，发现国标图集的有关类同控制电路有些欠妥和不当之处。故本文以排水泵一用一备自动轮换全压控制方案为例，分别对国标方案和新方案说明如下，以为同类设计提供一种思路参考，提高同类水平的安全性和可靠性。

1 主要问题及具体分析

参见主回路图(图1)及国标XKP-10-2方案中的信号电路图和控制电路图(图2～3)。

1.1 国标控制方案XKP-10-2存在的问题

(1)将图3所示的电路中SCA置于自动档，当1#泵的电路发生故障时(如图1中的QA1因短路跳闸或图3中因1#泵控制电路的短路导致熔断器FA1分断时),2#泵不能自动投入运行，自动控制失效。此时只能将SCA置于手动档，实施人工控制。

(2)在手动运行模式下，XKP-10-2控制方案不能确保实现两台水泵一用一备。

图1 主回路

1.2 对XKP-10-2控制方案存在问题的具体分析

图2 国标XKP-10-2方案的信号电路图

图3 国标XKP-10-2方案的控制电路图

(1)在自动运行模式下，当图1中QA1事故分闸或图3中FA1熔断时,因1#泵的控制电路失去控制电源而失去控制功能,时间继电器KF1的常开接点无法接通图2中“轮换投入”继电器KA5，导致2#泵控制电路中的 KA5常开接点无法闭合，2#泵的交流接触器QAC2的线圈也无法接通，2#泵电机M2不能启动。换言之，国标图集XKP-10-2方案在自动运行模式下，由于1#泵电路故障将导致一用一备、自动轮换控制失效。

(2)在手动运行模式下,若操作人员先后按下图3中的启动按钮SF1和SF2,两台水泵的交流接触器线圈先后接通,水泵电机M1和M2同时工作,会导致图1中的总电源线路过载和开关QA的过载脱扣器跳闸。这是因为对一用一备的水泵控制系统而言,总电源线路和QA的过载脱扣器是按一台泵工作选择或整定的。

2 新控制方案的改进思路

新方案的信号电路图和电路图参见图4～5。

图4 新方案的信号电路图

图5 新方案的控制电路图

(1)图5与图3相比，控制电路不仅简单，而且能安全可靠地实现以下两种控制。

1)在自动运行模式下，当水泵电路无故障时,新方案控制电路能够根据水位的变化，对水泵控制的每个循环进行自动轮换控制。

2)在一台水泵电路发生故障情况下,新方案的控制电路能够根据水位的变化,对非故障泵进行自动投/切控制。

(2)针对电气联锁，无论在手动运行模式下还是在自动运行模式下,由于新方案的控制电路设置了电互锁环节,都不会出现两台水泵同时投入运行的情况,从而避免了两台水泵同时运行导致总电源开关QA的过载保护动作于跳闸, 保证了电源线路的安全,实现真正意义上的一用一备控制。

(3)针对水泵电路故障信号的完整性问题，图4中的1#水泵电路故障信号KA1分别由断路器QA1的故障报警接点+热继电器BB1的信号接点+熔断器FA1的熔断报警接点组成，2#水泵的电路故障信号KA2分别由断路器QA2的故障报警接点+热继电器BB2的信号接点+熔断器FA2的熔断报警接点组成。这两组水泵电路故障信号能够全面正确地反映水泵电路的故障,对提高水泵控制电路的可靠性起到至关重要的作用。

(4)元件选择时，新方案图5中的QCA1和QCA2选用带延时附件的交流接触器,不仅省去了若干中间控制环节简化了控制电路、降低造价，也提高了控制电路的可靠性。水泵控制电路的FA1和FA2选用带报警接点的熔断器(例如撞击式熔断器)，以便将水泵控制电路的短路故障纳入水泵电路故障信号中来。

3 新方案自动控制过程

3.1 水泵电机的自动启动条件

图5所示的控制电路中, 在两台水泵的控制电路均无故障的条件下,水泵的自动启动应同时具备以下四个条件：1)SAC置于自动档位；2)启泵水位信号；3)两台泵的电路互锁；4)自动轮换信号。

两种控制电路性能比较 表1

3.2 水泵电路无故障时的自动轮换控制过程

将图5中指令开关SAC置于自动档位,当水池水位达到启泵水位BL2时, KA5线圈接通, KA5的常开接点闭合，接通QAC1线圈，1#泵启动；随后QAC1通电延时的常开接点，经设定的暂短延时(例如2s)闭合后，接通图4中轮换继电器KA3线圈并自保持，使2#泵的控制电路的KA3的常开接点闭合，为2#泵启动准备了轮换条件；当水池水位降低到停泵水位BL1时，浮球开关常闭接点分断，使KA5线圈失电，导致QAC1的线圈断电，1#泵停泵，此时与QAC2线圈串联的QAC1的常闭接点处于闭合状态，为2#泵的启动准备了互锁条件；当水池水位再次上升到启泵水位BL2时,即KA5线圈再次接通，KA5的常开接点闭合， 2#泵启泵的四个条件全部具备，2#泵启动，QAC2的延时动断常闭接点，经暂短延时断开轮换继电器KA3的线圈回路，使轮换继电器KA3的输出接点恢复到初始状态；当水位再次降低到停泵水位时，KA5线圈失电，其常开接点断开，QAC2线圈失电，2#泵停泵，完成一个自动轮换过程。

3.3 在自动运行模式下1台水泵电路故障时非故障泵自动投入控制过程

当1#泵电路发生故障时，图4中KA1线圈接通，图5中2#泵控制电路中的KA1的常开接点闭合，如果此时水池水位已也达到启泵水位，则2#泵自动启动。如果水池水位尚未达到启泵水位，等到水池水位升到启泵水位时，2#泵自动启动。

同理，当2#泵的电路发生故障时，图4中KA2线圈接通，图5中1#泵控制电路中的KA2的常开接点闭合，如果此时水池水位已也达到启泵水位(即KA5接通)，则1#泵自动启动。如果水池水位尚达到启泵水位时，等到水池水位升到启泵水位时，1#泵自动启动。

4 两种控制电路性能比较

两种控制电路性能比较见表1。

5 结束语

综上所述，通过新方案与国标图集16D303-3中的XKP-10-2等9个类同的水泵一用一备自动轮换控制电路和信号电路的比较，新方案有以下三个创新点。

(1)提出了完善水泵电路故障信号的理念，引入水泵电路故障综合信号从功能上提高了水泵控制可靠性。

(2)选用带有延时附件的交流接触器代替单一功能的“交流接触器+时间继电器”，省去了若干中间环节，不仅简化了控制电路，也提高了控制电路的可靠性。