窯中直流調(diào)速柜控制回路的改造

鄒六省

?

窯中直流調(diào)速柜控制回路的改造

鄒六省

因直流電動(dòng)機(jī)具有較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和良好的啟、制動(dòng)性能以及易于在較寬范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速的特點(diǎn)，某水泥廠分別在預(yù)分解系統(tǒng)生產(chǎn)線窯主傳動(dòng)、篦冷機(jī)篦床、水泥選粉機(jī)和生料選粉機(jī)的控制上引進(jìn)4臺(tái)直流傳動(dòng)調(diào)速控制系統(tǒng)。柜中的調(diào)速裝置為英國CT公司的全數(shù)字直流驅(qū)動(dòng)器MENTORⅡ。其中，兩臺(tái)選粉機(jī)選型為M210型；篦冷機(jī)篦床為M350型；窯主傳動(dòng)為M700型、M350型及其以上調(diào)速控制器需配套使用勵(lì)磁控制器FXM5。

在使用中發(fā)現(xiàn)調(diào)速控制系統(tǒng)存在著一些缺陷，給維護(hù)帶來諸多不便，為此，我們對(duì)其進(jìn)行了改造，下面以窯中直流傳動(dòng)控制系統(tǒng)為例作一說明。

圖1　改造前直流傳動(dòng)調(diào)速控制系統(tǒng)電氣原理圖

1系統(tǒng)參數(shù)

窯中直流電動(dòng)機(jī)型號(hào)為ZSN4-280-091E，額定功率160kW，額定電壓440V，額定電流397A，勵(lì)磁電流9.75A，勵(lì)磁電壓180V，額定轉(zhuǎn)速1 500r/min。直流調(diào)速控制系統(tǒng)為M700系列控制器，最大輸出電壓518V，最大輸出電流700A，配套的FXM5勵(lì)磁控制器最大勵(lì)磁電壓300V，最大輸出勵(lì)磁電流20A。

2原直流調(diào)速控制柜原理

直流傳動(dòng)調(diào)速柜控制系統(tǒng)電氣原理圖見圖1（原理說明略，冷卻風(fēng)扇主回路略）。

3存在問題

（1）集中方式下，若系統(tǒng)中無故障，即K6吸合狀態(tài)下，中控驅(qū)動(dòng)使K1吸合，KM1得電吸合，電流從L2端→QL2→轉(zhuǎn)換開關(guān)KK的R側(cè)→K1常開觸點(diǎn)→KM1常開觸點(diǎn)→K7繼電器線圈。這種情況下，K7就不是純粹的本地驅(qū)動(dòng)，本地和集中都可以給定轉(zhuǎn)速，兩地可控。

（2）冷卻風(fēng)扇作為直流電機(jī)的強(qiáng)冷設(shè)備，在工作中是直流電機(jī)的設(shè)備聯(lián)鎖，即是直流電機(jī)的保護(hù)裝置。若冷卻風(fēng)扇故障，直流電機(jī)應(yīng)立即停轉(zhuǎn)，否則可能導(dǎo)致電機(jī)溫度過高而燒毀。從設(shè)備角度來講，冷卻風(fēng)扇是窯主電機(jī)的輔助設(shè)備，但從電氣聯(lián)鎖的角度分析，窯主電機(jī)應(yīng)理解為冷卻風(fēng)扇的從設(shè)備。從圖1可以看到，冷卻風(fēng)扇受窯主電機(jī)的控制，因此當(dāng)冷卻風(fēng)扇故障時(shí)，不能影響到主電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，這種控制方式對(duì)于主電機(jī)是非常危險(xiǎn)的。

（3）冷卻風(fēng)扇的控制沒有過熱保護(hù)裝置。

（4）因調(diào)速系統(tǒng)工作時(shí)，故障繼電器K6為吸合狀態(tài)，若將K6常開觸點(diǎn)接入PLC，則上位顯示報(bào)故障，這是不合理的，因此將K6常閉觸點(diǎn)接入PLC。這樣又可能造成一種假象，當(dāng)系統(tǒng)不送電即QL1斷開或控制回路QL2斷開時(shí)，K6會(huì)將信號(hào)經(jīng)PLC在上位進(jìn)行顯示，產(chǎn)生誤解。

（5）備妥信號(hào)只通過KK傳送，開車前，若因欠磁報(bào)故障而未進(jìn)行處理，中控仍可開車，沒有實(shí)現(xiàn)真正意義上的備妥。

（6）在經(jīng)過窯速提升后，由于喂料量的增加，電流增加，經(jīng)常導(dǎo)致FMX5勵(lì)磁板上的20A電源保險(xiǎn)燒毀，從而導(dǎo)致電路板過熱，燒毀電路板。

（7）電機(jī)下線保養(yǎng)時(shí)，更換不同型號(hào)、功率的直流電機(jī)后，由于電機(jī)參數(shù)不盡相同，需要重新設(shè)定和調(diào)整最大勵(lì)磁電流。調(diào)整時(shí)，需短接FXM5電路板上的1、2兩點(diǎn)進(jìn)行模擬啟動(dòng)，同時(shí)用萬用表的直流電流檔串到勵(lì)磁回路里測(cè)量勵(lì)磁電流，并調(diào)節(jié)FXM5上用以設(shè)置最大勵(lì)磁電流的電位器RV2來達(dá)到該電機(jī)的額定勵(lì)磁電流值，而電控柜布局緊湊，安裝空間狹窄，不利多人合作，導(dǎo)致操作不便。

（8）主接觸器和M700控制器雙驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)2個(gè)，應(yīng)答信號(hào)2個(gè)，占用PLC數(shù)字量點(diǎn)位多。

4技改方案和技術(shù)實(shí)施

改造后的直流傳動(dòng)調(diào)速控制系統(tǒng)電氣原理圖見圖2（原理說明略，冷卻風(fēng)扇主回路略）。

（1）將集中備妥信號(hào)K5和本地驅(qū)動(dòng)信號(hào)K7進(jìn)行聯(lián)鎖，保證本地和集中控制的獨(dú)立性。

（2）將KM1和KM2的驅(qū)動(dòng)順序?qū)φ{(diào)以實(shí)現(xiàn)冷卻風(fēng)扇對(duì)窯電機(jī)的設(shè)備聯(lián)鎖功能，無論本地方式還是集中方式，冷卻風(fēng)機(jī)不開，主接觸器不能工作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的硬保護(hù)功能。

（3）加入熱繼電器KH1實(shí)現(xiàn)對(duì)冷卻風(fēng)扇的熱保護(hù)功能。

（4）故障繼電器K6常閉點(diǎn)送PLC在系統(tǒng)斷電時(shí)使上位產(chǎn)生誤解，而PLC程序中觸點(diǎn)的設(shè)置靈活多樣，因此，觸點(diǎn)送PLC時(shí)無須從現(xiàn)場(chǎng)控制的原理考慮，直接將K6的常開觸點(diǎn)送PLC即可，在PLC中觸點(diǎn)的常開常閉選擇和上位故障顏色的設(shè)置依具體實(shí)際情況自行設(shè)計(jì)。

圖2　改造后直流傳動(dòng)調(diào)速控制系統(tǒng)電氣原理圖

（5）從圖2中可知，備妥信號(hào)來自L3、N線、QL4、QL1、RD、QL3、KH1、KK的位置以及欠磁信號(hào)，缺一不可，備妥信號(hào)真實(shí)有效。

（6）使用陶瓷式保險(xiǎn)和保險(xiǎn)座，將FXM5線路板上20A的保險(xiǎn)引到外面取代原FXM5板上卡簧式保險(xiǎn)座，可大大降低線路板被燒毀的可能性，更換也更加方便。

（7）有時(shí)電機(jī)需下線進(jìn)行保養(yǎng)，在更換新電機(jī)時(shí)，由于型號(hào)、功率不盡相同，要對(duì)最大勵(lì)磁電流進(jìn)行重新設(shè)置，但操作不便。因此，在勵(lì)磁控制器的勵(lì)磁輸出回路中串聯(lián)了一個(gè)量程為25A的分流器，并且并聯(lián)了一個(gè)滿量度為75mV的毫伏表A1。這是因?yàn)镕XM5勵(lì)磁控制器提供的是一個(gè)直流的恒流源，分流器與毫伏表并聯(lián)后串入勵(lì)磁回路中相當(dāng)于一個(gè)直流電流表，這樣在調(diào)整最大勵(lì)磁電流值時(shí)可以監(jiān)視勵(lì)磁電流的變化。實(shí)際上，分流器是一個(gè)阻值極小的電阻，對(duì)應(yīng)于一個(gè)恒定的毫伏值輸出給毫伏表，其上有與毫伏值相對(duì)應(yīng)的電流刻度盤，可以方便操作者觀察電流變化。每當(dāng)更換完電機(jī)后，模擬啟動(dòng)時(shí)，操作者可一邊調(diào)節(jié)RV2一邊觀察毫伏表的指針變化，一個(gè)人便可完成這項(xiàng)工作。

（8）如圖2所示，原圖中的二次驅(qū)動(dòng)K2被刪除，同時(shí)去掉了本地方式繼電器K7的輔助常開點(diǎn)，只保留主接觸器KM1的輔助常開點(diǎn)，即無論是本地還是集中都通過KM1觸點(diǎn)來同時(shí)驅(qū)動(dòng)主回路和調(diào)速器，這樣就可以通過一次驅(qū)動(dòng)來完成整個(gè)系統(tǒng)的啟動(dòng)。

5　效果

控制柜改造后，各種設(shè)計(jì)上的缺陷被修正，信號(hào)傳送更加真實(shí)；主接觸器和M700雙驅(qū)動(dòng)改為一次驅(qū)動(dòng)，節(jié)省了驅(qū)動(dòng)和應(yīng)答兩個(gè)數(shù)字量點(diǎn)位；冷卻風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖的加入提高了設(shè)備的安全性；方便的調(diào)試手段給電氣維護(hù)人員的工作帶來了極大的便利。

Modification on the Control Circuit of Kiln DC Speed Regulation System

TM592文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001-6171（2016）02-0086-03

通訊地址：天津市博業(yè)自控技術(shù)有限公司，天津300384；2015-11-09；編輯：趙蓮