立磨主電機液體電阻啟動器的PLC控制改進

李勇

摘 要：介紹了立磨主電機液體電阻啟動器的工作原理和PLC控制改進方法。

關鍵詞：立磨主電機；液體電阻啟動器；PLC控制

1、引言

立磨主電機是礦渣粉磨系統(tǒng)的核心設備，如果發(fā)生故障而停止運行，將不能進行水渣粉磨，不能維持正常生產(chǎn)，因此，立磨主電機的啟動與控制對保證整個礦渣粉磨系統(tǒng)的正常運行顯得非常重要。

我廠立磨主電機選用的是YRKK900-6 10KV 3200KW 繞線式高壓異步電機，采用轉子串入YDQ5系列液體電阻啟動器的方式，以實現(xiàn)平滑啟動，該裝置特點是啟動電流小且恒定，對電網(wǎng)無沖擊；熱容量大；啟動平滑；結構簡單，維護方便；使用范圍廣，轉矩大，特別適用于重載啟動。

2、液體電阻啟動器的基本結構與工作原理

液體電阻啟動器主要是由電阻箱、動靜極板、傳動機構、控制電路、柜體等組成。傳動裝置由驅動電機、升降架等機構組成，用以牽引動極板做垂直運行，起改變阻值的作用。液體電阻箱由高強度PVC塑料板經(jīng)專用設備焊制而成，箱內(nèi)儲存有足量的電阻液。在轉子回路中串入一定電阻，該電阻阻值隨著啟動過程進行無級的減小，直到啟動結束時該電阻短接，能有效地降低啟動電流和減小啟動瞬間機械沖擊。

圖1為立磨主電機液體電阻啟動器的工作示意圖，QF為高壓開關，M為立磨主電機，KM2為真空接觸器。當立磨主電機啟動時，QF開關合閘，液阻柜RS通過機械傳動裝置驅動動極板向下運行，導電液體中兩平行極板的距離逐漸減小，使得串入電機轉子回路中的電阻值平滑減小，當高壓電機轉速逐漸平穩(wěn)達到額定轉速時，KM2真空接觸器吸合，高壓電機啟動完畢。

3 、立磨主電機液體電阻啟動器使用過程中存在的問題

我廠的立磨主電機液體電阻啟動器2012年投入使用，在使用過程中，我認為其在設計上存在一定隱患或不足，將引起立磨主電機啟動失敗或者影響電氣技術人員對設備故障的判斷與處理。

3.1 液體電阻啟動器外部啟動信號設置不合理

液體電阻啟動器的外部啟動信號有2個來源，一個是高壓柜小車發(fā)來信號，另一個是液體電阻啟動器面板上控制試驗開關。原設計圖紙中將這兩點并聯(lián)接入I0.0點，這樣就會造成PLC不能區(qū)分啟動信號來自哪里，存在安全隱患。如在現(xiàn)場試驗時，中控也可以發(fā)出驅動命令，使得液體電阻啟動器整體帶電，容易造成觸電事故，存在安全隱患。

3.2 寒冷天氣立磨主電機啟動困難

在冬季溫度較低的情況下，水對電解質(zhì)的溶解度小，造成溶液中的電解質(zhì)有部分結晶，使得溶液中電解質(zhì)濃度下降，溶液阻值變大，啟動電流較小，但啟動過程中的電流沒有降低到能夠滿足高壓電機啟動的電流保護值，即啟動過程結束合閘瞬間的電流沖擊大于保護設定的啟動電流定值，速斷保護動作，立磨主電機啟動失敗。

3.3液體電阻啟動器驅動電機未設置過載保護

液體電阻啟動器驅動電機沒有過載保護，如果液體電阻啟動器運行過程中出現(xiàn)卡阻、傳動機構異常、電機本身異常的情況，不能及時切斷電源、發(fā)出報警信號，容易造成故障擴大化。

3.4 液體電阻啟動器啟動完成后動極板位置不合理

液體電阻啟動器啟動完成后，動極板保持在下限位，再次啟動立磨主電機時，要等動極板復位到上限位，方可啟動。這樣就增加了兩次啟動的間隔時間。

3.5故障信號設置不夠合理、完整。

原程序只有故障分閘和故障報警兩個總信號輸出，在遇到液體電阻啟動器故障時不能及時明確提示故障點，對故障判斷和處理帶來不便。如運行過程中液體電阻啟動器動極板到下限而星點未合閘，造成立磨主電機故障分閘停機，高壓小車驅動信號消失，液阻柜會恢復正常，故障也隨之消失而無法查找；并且原設計中沒有高壓小車驅動信號發(fā)出后，規(guī)定時間內(nèi)星點未合閘強制停機保護。

4 、針對立磨主電機液體電阻啟動器使用過程中存在的問題進行改進

PLC利用原西門子S7-200 cpu224，新增一個EM223擴展模塊（4輸入4輸出），共用了10個DI點，14個DO點。圖2為改進后液體電阻啟動器主電路圖，圖3為改進后液體電阻啟動器PLC電氣原理圖，圖4為改進后液體電阻啟動器控制原理圖。

4.1 將液體電阻啟動器外部啟動信號分開

我改進的方法是將2個外部啟動信號分開，如圖2，將一次合閘和試驗合閘信號分別單獨接入I0.0和I1.0兩個數(shù)字量輸入點，并且對這兩個外部啟動信號增加互鎖程序，立磨主電機啟動運行時現(xiàn)場控制試驗開關不起作用，當立磨主電機停止運行時現(xiàn)場試驗開關才起作用，且試驗整個過程遠程立磨主電機允許啟動信號停發(fā)，遠程DCS無法啟動，直至試驗開關釋放。這樣就能很好的解決了存在的安全隱患。

4.2 新增低溫加熱器自動加熱程序

我在原有的液體電阻啟動器柜內(nèi)新增一組加熱器，在PLC控制程序里新增低溫自動加熱、高溫自動停止功能和低溫復位加熱器延時加熱功能，延時時間可以通過PLC上存儲模擬電位器SMB29進行修改，防止加熱器短時間重復啟動。圖2中KM4為加熱器啟動接觸器，圖3中Q0.5為加熱器啟動PLC輸出點。

4.3 新增液體電阻啟動器驅動電機過載保護

在原有液體電阻啟動器驅動電機主電路中增加熱繼電器，圖3中將電機過載信號（I1.1）輸入PLC，遇到熱繼電器動作，能夠及時輸出（Q2.3）電機過載報警。

4.4 調(diào)整液體電阻啟動器啟動完成后動極板位置

對PLC原程序進行修改，保證立磨主電機啟動完成后，動極板繼續(xù)上行，保持在上限位，方便二次啟動。

4.5 故障信號重新梳理完善

將液體電阻啟動器故障信號分為故障分閘信號（Q0.4）和故障報警信號（Q2.0），其中故障分閘信號包括動極板上下超程故障分閘（Q0.6）、液阻水溫超溫故障分閘（Q0.7）、液阻動極板運行到下限位而星點未合閘的運行故障分閘（Q1.1）、新增加一次合閘信號發(fā)出后，在規(guī)定時間內(nèi)星點未合閘的啟動故障分閘（Q1.0），這個啟動時間可以通過PLC上存儲模擬電位器SMB28根據(jù)不同高壓電機啟動時間進行修改，更加方便便捷；故障報警信號包括液位異常報警（Q2.1）、液阻低溫報警（Q2.2）和電機過載報警（Q2.3）。這些故障分閘、故障報警信號分別傳輸?shù)紻CS上，現(xiàn)場故障信號能夠及時反饋到中控操作畫面上，各類故障、報警信號一目了然，大大縮短了電氣人員故障判斷與處理時間。

5 、PLC控制程序改進后仿真調(diào)試

圖5為PLC控制程序改進后仿真調(diào)試圖，通過S7-200仿真軟件我分別對液體電阻啟動器所有啟動過程進行模擬，包括外部啟動信號之間的互鎖、故障分閘信號、故障報警信號、加熱器自動加熱程序、電機過載都進行了模擬，一切運行正常，調(diào)試成功。

6 、結語

利用定修時間對立磨主電機液體電阻啟動器的PLC控制部分進行改進，新增了一些電氣元件，安裝了擴展模塊，將調(diào)試好的程序下載到PLC中，整個改造花費了一天的時間完成。新增的故障信號輸出，方便了電氣技術人員日常維護；新增的液阻自動加熱功能，很好的解決了冬季立磨主電機啟動難的問題，一定程度上，降低立磨主電機的啟動次數(shù)，節(jié)約了能源。液體電阻啟動器的正常運行用力的保障了立磨主電機的正常運行，為礦渣粉磨的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)打下堅實基礎，為公司的穩(wěn)定運行做出了貢獻。

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