王 燕  趙子軍  山東山水水泥集團(tuán)有限公司（250307）
左緒利 煙臺(tái)山水水泥有限公司（265323）

    新型干法水泥生產(chǎn)線設(shè)備大型化、控制智能化的趨勢(shì)和要求，使其配電和自動(dòng)化控制水平也迅速提高，電氣故障處理思路和方法與采用DCS控制之前相比，也在不斷地創(chuàng)新與發(fā)展。本文結(jié)合山水集團(tuán)各水泥企業(yè)電氣維護(hù)工作的實(shí)踐，介紹新型干法水泥生產(chǎn)線電氣自動(dòng)化故障處理的思路、方法及其應(yīng)用案例。

1 電氣自動(dòng)化故障處理的思路與方法
1.1 新型干法水泥生產(chǎn)線電控設(shè)備的特點(diǎn)
    與采用DCS控制之前相比, 新型干法水泥生產(chǎn)線電控設(shè)備的特點(diǎn)表現(xiàn)為：
    （1）大部分設(shè)備的控制原理發(fā)生變化，如現(xiàn)場(chǎng)按鈕盒的變化、COM線的增加等。
 
    （2）控制設(shè)備及元件增加，如COM線控制斷路器，UPS、中繼器、隔離器、網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備等。

    （3）先進(jìn)電氣裝備的使用，如GIS高壓組合電器、中置式開關(guān)柜、抽屜式低壓柜等。

    （4）新技術(shù)的不斷應(yīng)用，帶來了不熟悉的電氣環(huán)境，如數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用：變頻器、軟啟動(dòng)器、全數(shù)字直流調(diào)速柜、直流屏等；智能儀表、總線儀表等。

    （5）新設(shè)備的應(yīng)用，使隨機(jī)配套控制系統(tǒng)的掌握與維修成為難點(diǎn)和重點(diǎn)。

1.2 電氣自動(dòng)化故障的分類
    為描述方便起見，將水泥生產(chǎn)線上的電控設(shè)備分為三層：

    中央操作層：主要包括中控室設(shè)備及控制程序、UPS、電視監(jiān)控系統(tǒng)等。

    過程控制層：主要包括DCS系統(tǒng)的過程控制器、I/O機(jī)柜、UPS、DCS系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)等。

    現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層：主要包括高低壓配電設(shè)備、MCC柜、隨機(jī)配套控制柜、變頻軟啟柜、液阻柜、自動(dòng)化儀表、按鈕盒、高低壓電機(jī)、電線電纜等。

    中央操作層和過程操作層的設(shè)備只要調(diào)試好了，平常較少出現(xiàn)故障。3號(hào)線曾出現(xiàn)中控室UPS斷電切換問題；濰坊熟料線曾出現(xiàn)生料過程站的控制器底板燒毀故障等；再一種故障就是控制程序存在量程、連鎖、顏色方面等問題，這種現(xiàn)象也較普遍，需要運(yùn)行過程中不斷完善，此類故障一般需要專業(yè)技術(shù)人員來修改。

    現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層集中了絕大部分電控設(shè)備，成為日常維護(hù)的重點(diǎn)，也是故障處理的主戰(zhàn)場(chǎng)。

1.3 故障處理思路及方法
    （1）中控室是生產(chǎn)控制的心臟，幾乎所有設(shè)備的狀態(tài)、運(yùn)行信息都有記錄，故障處理應(yīng)首先從中控取得第一手原始資料，充分利用與故障有關(guān)的大量信息。平時(shí)應(yīng)該多與操作員聯(lián)系，了解設(shè)備運(yùn)行狀況，早發(fā)現(xiàn)問題，做到防微杜漸。

    （2）掌握設(shè)備的工作原理，至少應(yīng)熟悉設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)操作箱、控制柜的物理位置、關(guān)聯(lián)關(guān)系以及操作順序。例如：某子公司的轉(zhuǎn)子秤曾出現(xiàn)既不能在中控開機(jī)也無法現(xiàn)場(chǎng)開機(jī)的情況，經(jīng)查，原來是現(xiàn)場(chǎng)按鈕盒上的急停按鈕被誤按下所致。

    （3）順藤摸瓜，逐項(xiàng)排除，不放過任何可能的原因。例如：生產(chǎn)正常運(yùn)行中，電纜中間斷線并不常見。一次平陰公司立磨的振動(dòng)信號(hào)丟失，經(jīng)檢查，上位、I/O機(jī)柜、所有連接端子、振動(dòng)傳感器都正常，確認(rèn)恰恰是信號(hào)電纜斷線所致。

2 故障處理思路及方法的應(yīng)用案例
2.1 個(gè)案一
    昌樂線、嶺子一期熟料線調(diào)試運(yùn)行期間，都曾出現(xiàn)窯尾電容補(bǔ)償柜開關(guān)和熔斷器爆炸，造成停電事故；嶺子更是造成110 kV總降主變差動(dòng)保護(hù)跳閘，全廠停電。

    分析原因：（1）補(bǔ)償柜內(nèi)開關(guān)和熔斷器質(zhì)量可能有問題；更重要的原因是窯中直流調(diào)速柜12（或24）脈沖整流裝置產(chǎn)生了高次諧波，而當(dāng)分組投切電容器組時(shí)，其容抗的變化范圍較大，當(dāng)系統(tǒng)的諧波感抗與系統(tǒng)的諧波容抗相匹配時(shí)，就會(huì)發(fā)生高次諧波諧振，產(chǎn)生強(qiáng)大的諧振電流，從而造成爆炸及停機(jī)事故。

    （2）由于各級(jí)配電裝置保護(hù)的定值整定不妥、動(dòng)作時(shí)限配合不當(dāng)，造成越級(jí)跳閘。處理措施： 由于電容器回路是一個(gè)LC電路，對(duì)某些諧波容易產(chǎn)生諧振，造成諧波放大，使電流增加，電壓升高，如串聯(lián)一定感抗值的電抗器可以避免諧振。所以在電容補(bǔ)償柜中每個(gè)分支電容回路中串聯(lián)適當(dāng)容量的電抗器，就能減少或避免此類情況的發(fā)生。濰坊熟料線和平陰熟料線就采用了這樣的電容補(bǔ)償柜，效果很好。配電裝置的保護(hù)定值整定要根據(jù)規(guī)范并結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，做好時(shí)限配合。

    結(jié)論：在設(shè)計(jì)時(shí)如果總體考慮供用電的質(zhì)量、抗干擾措施等，并進(jìn)行系統(tǒng)化的配置，就能更好地達(dá)到系統(tǒng)及用電設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。在這方面，技術(shù)中心已摸索出一些成功經(jīng)驗(yàn)。

2.2 個(gè)案二
    濰坊調(diào)試期間，窯頭電收塵器1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)電場(chǎng)電壓現(xiàn)場(chǎng)柜上顯示50 kV，而中控顯示33 kV。

    分析原因：1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)電場(chǎng)電壓屬于4～20 mA DC信號(hào)，抗干擾能力較強(qiáng)，不會(huì)出現(xiàn)上述這么大的干擾信號(hào)。基本確定是由于現(xiàn)場(chǎng)控制柜和上位程序中的量程設(shè)置不一致造成的。

    處理措施：隨機(jī)資料顯示，這三個(gè)電場(chǎng)的額定電壓為66 kV，上位的量程也設(shè)置為66 kV。但并不表示現(xiàn)場(chǎng)柜中輸出的電壓信號(hào)20 mA 就代表66 kV了，很有可能量程是高于66 kV的一個(gè)整數(shù)值，如100 kV。咨詢廠家電氣工程師后，確認(rèn)了此值，并將上位量程改為0～100 kV，下裝程序后做現(xiàn)場(chǎng)升壓、降壓試驗(yàn)，確保電壓值現(xiàn)場(chǎng)與中控對(duì)應(yīng)無誤。

    結(jié)論：4～20 mADC信號(hào)皆存在一個(gè)量程問題，如果量程處理不當(dāng)，就直接影響信號(hào)的準(zhǔn)確性，給操作員提供虛假信號(hào)，導(dǎo)致誤操，造成損失。我集團(tuán)所建生產(chǎn)線中的模擬量（AI、AO），粉磨站約330個(gè)，2 500 t/d熟料線約450個(gè)，5 000 t/d熟料線約600個(gè)，量程對(duì)應(yīng)是個(gè)大問題。應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

    （1）功率信號(hào)的量程不是電機(jī)的額定功率，還應(yīng)乘以電壓電流互感器的變比。為更準(zhǔn)確地反應(yīng)負(fù)荷情況，變頻器控制電機(jī)的電流量程要取變頻器中設(shè)置的電流值，不能取進(jìn)線側(cè)電流互感器對(duì)應(yīng)的量程。

    （2）閥門的調(diào)節(jié)盡量到達(dá)機(jī)械限位。中控顯示—電動(dòng)執(zhí)行器—閥門三者的調(diào)節(jié)配合費(fèi)時(shí)費(fèi)力，需要下點(diǎn)功夫才行。尤其注意生料庫底流量閥的調(diào)節(jié)，要確保4～20 mA DC信號(hào)準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)0～100%，必須將開、關(guān)限位信號(hào)引入中控進(jìn)行監(jiān)視，以便在生產(chǎn)中隨時(shí)校正；在去掉氣動(dòng)閥的情況下，必須將這些流量閥設(shè)置成斷電即恢復(fù)零位的狀態(tài)，防止多點(diǎn)溢料甚至無法控制的事故。世紀(jì)創(chuàng)新、昌樂、濰坊線就是這種情況。

    （3）生料調(diào)配秤、各種倉(cāng)重、料位計(jì)、喂煤秤等信號(hào)的量程，在參考工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的前提下，一定要與供貨廠家協(xié)調(diào)，以到貨設(shè)備設(shè)置量程為準(zhǔn)。

    （4）振動(dòng)信號(hào)要區(qū)分是振幅（mm）、還是振動(dòng)加速度（mm/s2），其量程一般設(shè)為10或根據(jù)供貨廠家提供量程準(zhǔn)確確定。

    （5）參與控制的模擬量，如調(diào)配秤、變頻器等的給定信號(hào)、反饋信號(hào)，其量程必須保持一致。順便說說設(shè)備保護(hù)報(bào)警值和跳閘值的設(shè)定，如：電機(jī)定子繞組及設(shè)備軸承溫度反映設(shè)備的溫升情況，不管是由于短路故障、過負(fù)荷，還是由于散熱不好都會(huì)造成溫度上升，故溫度監(jiān)測(cè)是最直接、最重要的保護(hù)方式。一般設(shè)置報(bào)警值和跳閘值，達(dá)到提醒操作員、保護(hù)設(shè)備免受損壞的目的。這兩個(gè)數(shù)值必須以隨機(jī)資料為準(zhǔn)，因?yàn)椴煌┴洀S家的設(shè)備制造工藝及材質(zhì)不同，保護(hù)值會(huì)有所差異，應(yīng)根據(jù)廠家的不同及時(shí)修改。在生產(chǎn)過程中，某些跳閘值夏季被調(diào)高，夏季過后要記住調(diào)回原設(shè)值。

2.3 個(gè)案三
    嶺子一期調(diào)試期間，全線運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)高溫風(fēng)機(jī)液力耦合器進(jìn)出口油溫的現(xiàn)場(chǎng)接線接反，中控顯示進(jìn)口油溫比出口油溫高。由于已經(jīng)設(shè)置了進(jìn)口、出口油溫的跳閘值，分別為60 ℃、85 ℃，現(xiàn)場(chǎng)出口油溫（中控為進(jìn)口油溫）溫升較快，馬上就要造成高溫風(fēng)機(jī)跳停事故。

    情況緊急，現(xiàn)場(chǎng)又不能拆線（拆線會(huì)使數(shù)顯表輸出為最大值，即150 ℃），程序也無法進(jìn)行邏輯修改，否則會(huì)因?yàn)檫M(jìn)出口油溫過高或邏輯變化而跳停。

    處理措施：將程序中兩個(gè)溫度的跳閘溫度改為155 ℃，高于其量程150 ℃，保證拆線時(shí)的溫度150 ℃＜跳閘溫度155 ℃，程序就不會(huì)發(fā)出跳閘信號(hào)，確保高溫風(fēng)機(jī)不會(huì)跳閘。修改完畢，以“修改對(duì)象”方式下裝程序，現(xiàn)場(chǎng)就可放心更換接線。換線完畢，現(xiàn)場(chǎng)和中控顯示正常后，將跳閘值再改為原設(shè)值，下裝“修改對(duì)象”即可。

    結(jié)論：一臺(tái)（復(fù)雜）設(shè)備的控制，是由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、控制裝置、上位程序共同完成的，因此處理故障時(shí)，不能局限于一方面和某個(gè)局部，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)一些信號(hào)無法處理時(shí)，用程序處理往往很容易解決，這樣的例子很多，在此就不多論了。

3 結(jié)束語
    電氣自動(dòng)化方面的故障，現(xiàn)象可能有千萬種，但實(shí)質(zhì)是一樣的：信息不通。不通則“疼”。平常技術(shù)學(xué)習(xí)和設(shè)備維護(hù)時(shí)，多觀察，善于動(dòng)腦，把握信號(hào)在整個(gè)電氣網(wǎng)絡(luò)中的傳輸路徑、過程及中間設(shè)備的作用，就能對(duì)故障迎刃而解。

    現(xiàn)代水泥企業(yè)中，自動(dòng)化水平日新月異，故障處理思路和辦法也不斷更新，但設(shè)備控制原理依然是核心內(nèi)容，故電氣故障處理也應(yīng)以設(shè)備控制原理為中心，據(jù)設(shè)備實(shí)際情況分析其具體故障原因。