電氣設(shè)備之硬聯(lián)鎖

李伏書(shū)

?

電氣設(shè)備之硬聯(lián)鎖

李伏書(shū)

通訊地址：焦作千業(yè)水泥有限責(zé)任公司，河南焦作454171

在DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)中，為了提高自動(dòng)化水平，常將電氣設(shè)備通過(guò)編程進(jìn)行分組聯(lián)鎖開(kāi)機(jī)和停機(jī)，使用軟件編程聯(lián)鎖稱(chēng)之為軟聯(lián)，使用繼電器等觸點(diǎn)聯(lián)鎖則稱(chēng)之為硬聯(lián)。在新型干法5 000t/d熟料水泥生產(chǎn)線中，絕大部分聯(lián)鎖使用軟聯(lián)，當(dāng)軟聯(lián)實(shí)現(xiàn)困難時(shí)，可考慮使用硬聯(lián)，下述幾例供同行參考。

1石灰石圓型堆取料機(jī)的堆料皮帶和羅鍋皮帶的硬聯(lián)

石灰石圓型側(cè)式懸臂堆料機(jī)電控系統(tǒng)分為機(jī)上手動(dòng)控制、機(jī)上自動(dòng)控制、中控自動(dòng)控制、取料機(jī)上自動(dòng)控制和機(jī)旁手動(dòng)控制五種控制方式。在選擇中控控制方式時(shí)，堆料機(jī)PLC接受中控控制信號(hào)，其就緒信號(hào)、運(yùn)行信號(hào)、故障信號(hào)和報(bào)警信號(hào)對(duì)軟聯(lián)和中控顯示有效，羅鍋皮帶給中控提供運(yùn)行信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)停機(jī)的軟聯(lián)。在調(diào)試和試生產(chǎn)期間，一般選擇機(jī)上手動(dòng)或機(jī)上自動(dòng)控制方式。軟聯(lián)失效，堆料機(jī)皮帶和羅鍋皮帶之間沒(méi)有聯(lián)鎖，堆料機(jī)的皮帶經(jīng)常因石灰石的不均勻下料而堆積壓死，羅鍋皮帶不能及時(shí)停機(jī)，造成大量石灰石積壓，每次清料約需2h左右，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，實(shí)現(xiàn)硬聯(lián)非常必要。由于環(huán)境所限，我們經(jīng)過(guò)一周的艱苦探索，于2007年7月26日實(shí)現(xiàn)了硬聯(lián)，聯(lián)鎖思路是利用堆料機(jī)皮帶（電機(jī)省略，下同）接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)串接在羅鍋皮帶接觸器的線圈回路中。電氣原理簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1和圖2所示，利用石灰石堆料機(jī)皮帶接觸器KM1的一個(gè)輔助常開(kāi)觸點(diǎn)，將其串接在羅鍋皮帶抽屜柜接觸器KM2的線圈回路中試驗(yàn)成功。圖1中K20為PLC驅(qū)動(dòng)堆料機(jī)皮帶中間繼電器（簡(jiǎn)稱(chēng)中繼，下同），圖2中K為羅鍋皮帶的中控驅(qū)動(dòng)中繼，QF為微斷，SB1為停鈕，SB2為開(kāi)鈕，HL為運(yùn)行指示燈，SA為中控或現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)機(jī)選擇開(kāi)關(guān)（下同）。

2一、二期石灰石羅鍋皮帶之間的硬聯(lián)

圖1　堆料機(jī)皮帶電控簡(jiǎn)圖

千業(yè)水泥公司一期新型干法5 000t/d熟料水泥生產(chǎn)線于2007年2月建成投產(chǎn)，一期羅鍋皮帶和礦山石灰石2km長(zhǎng)皮帶在一期DCS控制系統(tǒng)里，并實(shí)現(xiàn)軟聯(lián)。與一期同規(guī)模的二期生產(chǎn)線于2011年3月建成投產(chǎn)，共用2km長(zhǎng)皮帶，在下料管上安裝了兩個(gè)插板閥，控制一期或二期下料。二期羅鍋皮帶和插板閥在二期DCS控制系統(tǒng)里，無(wú)法與2km長(zhǎng)皮帶軟聯(lián)，如不實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖，一旦二期羅鍋皮帶跳停，2km長(zhǎng)皮帶繼續(xù)下料，將會(huì)造成大量的石灰石積壓，嚴(yán)重影響生產(chǎn)，考慮用硬聯(lián)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖。電氣原理簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖3和圖4，硬聯(lián)思路是在2km長(zhǎng)皮帶控制柜里，增加一個(gè)中繼KA和一個(gè)選擇開(kāi)關(guān)SA，利用二期羅鍋皮帶接觸器KM的一個(gè)常開(kāi)輔助觸點(diǎn)來(lái)控制中繼的線圈，中繼的常閉觸點(diǎn)和選擇開(kāi)關(guān)串聯(lián)后接入2km長(zhǎng)皮帶的急?；芈防?。由于二期羅鍋皮帶開(kāi)機(jī)時(shí)，一期羅鍋皮帶停機(jī)，因程序聯(lián)鎖2km長(zhǎng)皮帶無(wú)法開(kāi)機(jī)。為了解決這一問(wèn)題，在一期DCS中控操作員電腦畫(huà)面上做一個(gè)選擇開(kāi)關(guān)，當(dāng)點(diǎn)擊時(shí)置1，輸出一個(gè)高電位信號(hào)，來(lái)代替一期羅鍋皮帶的運(yùn)行信號(hào)（也叫假信號(hào)），當(dāng)一期開(kāi)機(jī)時(shí)，假信號(hào)置0不影響正常開(kāi)機(jī)（利用正常開(kāi)機(jī)運(yùn)行信號(hào)）。當(dāng)二期開(kāi)機(jī)時(shí)，選擇開(kāi)關(guān)SA斷開(kāi)，假信號(hào)置1正常開(kāi)機(jī)，待二期羅鍋皮帶開(kāi)機(jī)后，將聯(lián)鎖選擇開(kāi)關(guān)接通，硬聯(lián)線路投入運(yùn)行，中繼常閉觸點(diǎn)打開(kāi)，2km長(zhǎng)皮帶不會(huì)停機(jī)。一旦二期羅鍋皮帶跳?；蛲C(jī)，中繼KA失電常閉觸點(diǎn)復(fù)原，硬聯(lián)線路給CPU226一個(gè)急停信號(hào)而使2km長(zhǎng)皮帶停機(jī)，達(dá)到了聯(lián)鎖的目的。如二期羅鍋皮帶正常停機(jī)，需將聯(lián)鎖選擇開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，不影響下次開(kāi)機(jī)，此線路于2012年7月28日聯(lián)鎖成功，至今運(yùn)行正常，圖4中SB4為急停按鈕。

圖2　羅鍋皮帶硬聯(lián)電控簡(jiǎn)圖

圖3　二期羅鍋皮帶硬聯(lián)中繼電氣原理圖

圖4　二期羅鍋皮帶與2km長(zhǎng)皮帶硬聯(lián)電控簡(jiǎn)圖

3水泥磨滑履油站和主電機(jī)的硬聯(lián)

2011年6月4日，3號(hào)水泥磨在安裝調(diào)試后試運(yùn)行，磨機(jī)裝球量約50%，突然磨機(jī)主電機(jī)、減速機(jī)、前后滑履油站均跳停，但磨機(jī)仍在運(yùn)轉(zhuǎn)，大約運(yùn)轉(zhuǎn)了5min后，安裝工人發(fā)現(xiàn)油站跳停，隨手動(dòng)開(kāi)啟油站，然后將水泥磨停機(jī)。電工檢查發(fā)現(xiàn)COM線沒(méi)有電壓，又檢查控制電源抽屜柜，發(fā)現(xiàn)COM回路10A微型斷路器因線路故障跳停，導(dǎo)致COM線失電，中控因油站未備妥和無(wú)運(yùn)行信號(hào)而使其跳停，但油站因無(wú)重故障而未送出跳停信號(hào)（即使有跳停信號(hào)，重故障中繼常閉觸點(diǎn)因COM無(wú)電也送不出跳停信號(hào)），從而磨機(jī)不跳停（磨機(jī)DCS 和COM線電源在另一段低壓母線上，均正常）。停機(jī)檢查磨機(jī)滑履軸瓦損壞不大，不影響正常運(yùn)轉(zhuǎn)，檢查電機(jī)軸瓦和減速機(jī)軸承都正常。為避免上述事故，必須增加硬聯(lián)鎖。在正常運(yùn)行中，考慮到滑履油站低壓油泵總有一個(gè)在運(yùn)轉(zhuǎn)，可以利用其運(yùn)行信號(hào)作為聯(lián)鎖信號(hào)，于是將兩個(gè)低壓油泵接觸器的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)后，再與油站重故障中繼的常閉觸點(diǎn)并聯(lián)，接在磨機(jī)高壓開(kāi)關(guān)柜（簡(jiǎn)稱(chēng)“高開(kāi)柜”，下同）的跳閘回路里，并于6月5日線路改造完成且試驗(yàn)成功，電氣控制線路簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖5，圖中KA6為油站重故障中繼，由PLC控制，無(wú)故障時(shí)為得電狀態(tài)，KM1、KM2為油站低壓油泵接觸器，K2為中控停機(jī)驅(qū)動(dòng)中繼（高壓開(kāi)關(guān)柜開(kāi)停機(jī)各有一個(gè)驅(qū)動(dòng)中繼，驅(qū)動(dòng)時(shí)各通電5s，下同），TQ為斷路器跳閘線圈，QF為斷路器輔助常開(kāi)觸點(diǎn)（下同），電機(jī)和減速機(jī)油站硬聯(lián)同此線路。

4除鐵器和石灰石皮帶的硬聯(lián)

一期圓型石灰石堆場(chǎng)庫(kù)底皮帶位號(hào)為22.03，去青石庫(kù)頂皮帶位號(hào)為22.04，二者之間用軟件進(jìn)行開(kāi)停機(jī)聯(lián)鎖，開(kāi)機(jī)聯(lián)鎖順序?yàn)?2.04→22.03，停機(jī)聯(lián)鎖順序?yàn)殚_(kāi)機(jī)的逆順序。2014年元月在皮帶22.04機(jī)頭位置安裝了一臺(tái)自卸式永磁除鐵器，用于清除石灰石里的鐵磁物質(zhì)，由于安裝位置離DCS室較遠(yuǎn)，重新敷設(shè)控制電纜難度較大，再加上DCS資源有限，選擇現(xiàn)場(chǎng)控制，沒(méi)有設(shè)置與石灰石皮帶的聯(lián)鎖，造成石灰石皮帶停機(jī)時(shí)除鐵器皮帶經(jīng)常運(yùn)轉(zhuǎn)、浪費(fèi)電力，為此考慮增加硬聯(lián)。由于除鐵器安裝位置離皮帶22.03電機(jī)較近，聯(lián)鎖思路是利用其電機(jī)的控制電源來(lái)控制除鐵器皮帶的開(kāi)停。電氣原理圖見(jiàn)圖6，我們?cè)?2.03的按鈕盒內(nèi)的9號(hào)端子引出控制電源，來(lái)控制除鐵器皮帶接觸器的線圈，不管是中控開(kāi)機(jī)還是現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)機(jī)，按鈕盒內(nèi)的9號(hào)端子都有電壓，22.03開(kāi)機(jī)后，除鐵器皮帶隨即開(kāi)機(jī)，而當(dāng)22.04停機(jī)時(shí)，利用22.04與22.03的軟聯(lián)使22.03停機(jī)，22.03按鈕盒內(nèi)的9號(hào)端子失壓，隨后除鐵器皮帶因接觸器線圈失電而停機(jī)，達(dá)到了聯(lián)鎖的目的。此聯(lián)鎖于2014年5月25日改造完畢，至今運(yùn)行正常，圖6中KM1為22.03皮帶接觸器，KM2為除鐵器皮帶接觸器，HL1和HL2為兩條皮帶的運(yùn)行指示燈。但現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)機(jī)22.04跳停不能實(shí)現(xiàn)除鐵器皮帶的跳停，正常運(yùn)行不采用此種方式。

圖5　水泥磨滑履油站硬聯(lián)電控簡(jiǎn)圖

圖6　除鐵器皮帶和石灰石上料皮帶的硬聯(lián)電氣原理圖

一期矩形物料堆場(chǎng)上料皮帶長(zhǎng)達(dá)250m左右，在堆場(chǎng)外側(cè)的上料皮帶上安裝一臺(tái)自卸式永磁除鐵器，由于離機(jī)頭較遠(yuǎn)，控制電纜無(wú)法利用，實(shí)現(xiàn)與上料皮帶的軟聯(lián)比較困難。我們?cè)谏狭掀习惭b了一臺(tái)打滑開(kāi)關(guān)，利用打滑開(kāi)關(guān)的一個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)串接在除鐵器皮帶接觸器的線圈回路里，當(dāng)上料皮帶運(yùn)行時(shí)，打滑開(kāi)關(guān)運(yùn)轉(zhuǎn)，常開(kāi)接點(diǎn)閉合，除鐵器皮帶接觸器線圈得電而運(yùn)轉(zhuǎn)，上料皮帶停機(jī)時(shí)打滑開(kāi)關(guān)常開(kāi)觸點(diǎn)復(fù)原，除鐵器皮帶停機(jī)，實(shí)現(xiàn)了與上料皮帶的硬聯(lián)，改造于2014年5月18日結(jié)束。圖7 中SR為打滑開(kāi)關(guān)常開(kāi)觸點(diǎn)，KM為除鐵器皮帶接觸器。

圖7　矩形物料堆場(chǎng)上料皮帶與除鐵器皮帶的硬聯(lián)電控簡(jiǎn)圖

5輥磨油站和主電機(jī)的硬聯(lián)

2014年8月8日20：55分，二期中控室操作員電腦屏幕DCS畫(huà)面突然出現(xiàn)備妥全部丟失，窯操作員首先通知電工高溫風(fēng)機(jī)跳停，隨后輥磨操作員也通知巡檢工和電工設(shè)備備妥全部丟失。電工馬上趕往現(xiàn)場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)高溫風(fēng)機(jī)、窯尾排風(fēng)機(jī)電機(jī)和與之配套的高壓變頻器均跳停，但高開(kāi)柜仍合閘，電工通知中控操作員分?jǐn)喔邏洪_(kāi)關(guān)柜斷路器，但其反映無(wú)法分閘，這時(shí)電工手動(dòng)把高壓斷路器分?jǐn)?。約5min后輥磨震動(dòng)很大，輥磨巡檢工按下現(xiàn)場(chǎng)停機(jī)按鈕將其停機(jī)，隨后將循環(huán)風(fēng)機(jī)也現(xiàn)場(chǎng)停機(jī)。電氣人員隨即查找故障，從直流屏查到抽屜柜，設(shè)備都正常，最后查出是現(xiàn)場(chǎng)站DCS模塊中DP通訊模塊損壞，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)站DCS和DI等模塊通訊中斷，現(xiàn)場(chǎng)低壓設(shè)備驅(qū)動(dòng)信號(hào)丟失跳停，高壓電機(jī)因中控送不出驅(qū)動(dòng)信號(hào)而不能停機(jī)（停機(jī)原理見(jiàn)上述3水泥磨部分）。電工雖將備用的DP通訊模塊換上，但部分設(shè)備沒(méi)有備妥，后查出其中一個(gè)DP電纜開(kāi)關(guān)位置不對(duì)，造成部分DI等模塊通訊中斷，位置調(diào)對(duì)后電氣恢復(fù)正常。巡檢工打開(kāi)輥磨磨門(mén)檢查，發(fā)現(xiàn)輥磨磨輥有磨損痕跡，經(jīng)進(jìn)磨檢查，發(fā)現(xiàn)輥磨磨盤(pán)24塊襯板中有19塊內(nèi)側(cè)已經(jīng)出現(xiàn)嚴(yán)重掉塊，磨輥襯板內(nèi)側(cè)全部出現(xiàn)磨損，磨損寬度約15cm，損失很大，檢查輥磨軸承損傷不大。

為了避免上述事故，必須增加上述設(shè)備之間的硬聯(lián)，其聯(lián)鎖思路是利用低壓油站運(yùn)行中繼的常閉觸點(diǎn)作為高壓電機(jī)斷路器的跳停信號(hào)。跳停方法一是直接跳停跳閘回路，如圖8、9所示，KM1和KM2為兩臺(tái)潤(rùn)滑油泵的接觸器，正常時(shí)二者之一或者都吸合，KA1得電吸合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，不影響輥磨的運(yùn)行，一旦兩個(gè)潤(rùn)滑油泵都停機(jī)，其接觸器都斷開(kāi)，KA1失電，其常閉觸點(diǎn)復(fù)原，接通跳閘線圈TQ回路，斷路器跳停，使輥磨電機(jī)停機(jī)。跳停方法二是利用綜保的跳?；芈罚鐖D10所示，油泵電機(jī)都停機(jī)將跳停信號(hào)送入綜保裝置非電量1回路，使綜保報(bào)警和跳停輥磨電機(jī)斷路器。上述聯(lián)鎖于2014年10月31日改造結(jié)束，圖9中KA3為水阻柜故障跳停中繼常開(kāi)觸點(diǎn)，正常時(shí)斷開(kāi)。循環(huán)風(fēng)機(jī)硬聯(lián)線路與此相同。

圖8　低壓油站運(yùn)行信號(hào)電氣原理圖

圖9　跳停方法一電控簡(jiǎn)圖

圖10　跳停方法二電控簡(jiǎn)圖

6風(fēng)機(jī)油站和主電機(jī)的硬聯(lián)

在上述5的事故中，雖然高溫風(fēng)機(jī)、窯尾排風(fēng)機(jī)電機(jī)安裝有高壓變頻器，在油站停機(jī)的同時(shí)，高壓變頻器同樣沒(méi)有驅(qū)動(dòng)信號(hào)而停機(jī)，但高壓開(kāi)關(guān)柜斷路器仍合閘，高壓變頻器仍帶有高壓電壓，一旦誤操作或誤動(dòng)作，高壓變頻器就會(huì)啟動(dòng)，這對(duì)設(shè)備和人身安全威脅很大，因此也必須加入硬聯(lián)回路，其方法如上所述，這里不再贅述。

7二期熟料庫(kù)底輸送皮帶之間的聯(lián)鎖

二期熟料庫(kù)底三條熟料輸送皮帶66.29、66.30、66.31與皮帶66.38、66.39之間的工藝圖如圖11所示。

圖11　二期熟料庫(kù)底熟料輸送皮帶工藝圖

以前的聯(lián)鎖程序?yàn)椋褐灰?6.38 和66.39（簡(jiǎn)稱(chēng)下邊）任意一條皮帶開(kāi)機(jī)，66.29、66.30和66.31（簡(jiǎn)稱(chēng)上邊）三條皮帶就可以開(kāi)機(jī)，下邊皮帶全部跳停上邊皮帶才聯(lián)鎖跳停，此聯(lián)鎖要求下邊兩條皮帶任意一條或全部開(kāi)機(jī)且正常運(yùn)轉(zhuǎn)，不會(huì)出現(xiàn)憋料情況。但是此工藝聯(lián)鎖的缺點(diǎn)是，如果下邊兩條皮帶在正常運(yùn)轉(zhuǎn)中任意一條出現(xiàn)故障跳停，上邊三條皮帶不會(huì)聯(lián)鎖跳停，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)憋料情況，清理憋料費(fèi)時(shí)費(fèi)力。針對(duì)上述問(wèn)題，我們修改了聯(lián)鎖程序，將66.38和66.39兩條皮帶當(dāng)成一條皮帶，當(dāng)任意一條皮帶跳停，都會(huì)使上邊三條皮帶跳停。通過(guò)程序修改，可保證下邊兩條皮帶不再憋料，給生產(chǎn)帶來(lái)極大方便，但又出現(xiàn)了下邊兩條皮帶同時(shí)開(kāi)停，沒(méi)有選擇性，導(dǎo)致了設(shè)備空運(yùn)轉(zhuǎn)的新問(wèn)題，此問(wèn)題使用軟件聯(lián)鎖已無(wú)法滿(mǎn)足。為解決皮帶空運(yùn)轉(zhuǎn)問(wèn)題，第一步是通過(guò)規(guī)范操作來(lái)實(shí)現(xiàn)，即當(dāng)不需要下邊某一皮帶開(kāi)機(jī)時(shí)，將控制電機(jī)的抽屜拉至試驗(yàn)位置，可以滿(mǎn)足要求。但每次操作都需要電工來(lái)完成，給巡檢工操作帶來(lái)很大不便。后來(lái)又進(jìn)行第二步改進(jìn)，在下邊每條皮帶電機(jī)的負(fù)荷線路上分別安裝一臺(tái)塑殼斷路器，當(dāng)哪一條皮帶不需要運(yùn)行時(shí)，在開(kāi)機(jī)前將其塑殼斷路器斷開(kāi)，此操作由巡檢工來(lái)完成，既方便了操作，又滿(mǎn)足了開(kāi)機(jī)選擇性的要求，此改造于2014年5月14日完成，至今運(yùn)行正常。

8一期熟料庫(kù)底皮帶與金屬探測(cè)儀的硬聯(lián)

為了避免一期熟料庫(kù)里的金屬材料卸到庫(kù)底皮帶上損壞皮帶，我們?cè)谌龡l熟料輸送皮帶上安裝了三臺(tái)金屬探測(cè)儀，如有金屬材料卸到皮帶上時(shí)皮帶將停機(jī)，其工藝圖參考圖11中的66.29、66.30和66.31皮帶。

同樣考慮到DCS資源不足和DCS現(xiàn)場(chǎng)站與金屬探測(cè)儀距離較遠(yuǎn)，決定使用硬聯(lián)進(jìn)行聯(lián)鎖控制。電氣原理圖見(jiàn)圖12，因金屬探測(cè)儀離皮帶電機(jī)現(xiàn)場(chǎng)按鈕盒較近，考慮將其控制電源取自按鈕盒9號(hào)端子，其常閉觸點(diǎn)KA串接在皮帶電機(jī)現(xiàn)場(chǎng)按鈕盒線路9、11號(hào)端子之間（至抽屜柜需多用兩根電線，即11號(hào)端子和地線，用原電纜備用線），當(dāng)其探測(cè)到皮帶上有金屬材料時(shí)，其常閉觸點(diǎn)KA斷開(kāi)，皮帶因接觸器KM線圈失電而停機(jī)，金屬探測(cè)儀報(bào)警，待其延時(shí)5～10s后常閉觸點(diǎn)復(fù)原，不影響下一次的皮帶開(kāi)機(jī)，改造于2015年6月19日完成并試機(jī)成功。

Hard Interlock of Electrical Equipment

圖12　一期熟料庫(kù)底皮帶與金屬探測(cè)儀的硬聯(lián)電氣原理圖

TM645文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1001-6171（2016）02-0055-04

2015-07-19；編輯：呂光