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

    新型干法水泥生產(chǎn)線設(shè)備大型化、控制智能化的趨勢和要求，使其配電和自動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)合山水集團各水泥企業(yè)電氣維護工作的實踐，介紹新型干法水泥生產(chǎn)線電氣自動化故障處理的思路、方法及其應用案例。

1 電氣自動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
    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)的不斷應用，帶來了不熟悉的電氣環(huán)境，如數(shù)字技術(shù)的應用：變頻器、軟啟動器、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)備的應用，使隨機配套控制系統(tǒng)的掌握與維修成為難點和重點。

1.2 電氣自動化故障的分類
    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機柜、UPS、DCS系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)等。

    現(xiàn)場設(shè)備層：主要包括高低壓配電設(shè)備、MCC柜、隨機配套控制柜、變頻軟啟柜、液阻柜、自動化儀表、按鈕盒、高低壓電機、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)場設(shè)備層集中了絕大部分電控設(shè)備，成為日常維護的重點，也是故障處理的主戰(zhàn)場。

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)、運行信息都有記錄，故障處理應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。平時應該多與操作員聯(lián)系，了解設(shè)備運行狀況，早發(fā)現(xiàn)問題，做到防微杜漸。

    （2）掌握設(shè)備的工作原理，至少應熟悉設(shè)備現(xiàn)場操作箱、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)既不能在中控開機也無法現(xiàn)場開機的情況，經(jīng)查，原來是現(xiàn)場按鈕盒上的急停按鈕被誤按下所致。

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

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

    分析原因：（1）補償柜內(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，而當分組投切電容器組時，其容抗的變化范圍較大，當系統(tǒng)的諧波感抗與系統(tǒng)的諧波容抗相匹配時，就會發(fā)生高次諧波諧振，產(chǎn)生強大的諧振電流，從而造成爆炸及停機事故。

    （2）由于各級配電裝置保護的定值整定不妥、動作時限配合不當，造成越級跳閘。處理措施： 由于電容器回路是一個LC電路，對某些諧波容易產(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。所以在電容補償柜中每個分支電容回路中串聯(lián)適當容量的電抗器，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償柜，效果很好。配電裝置的保護定值整定要根據(jù)規(guī)范并結(jié)合實際情況進行調(diào)整，做好時限配合。

    結(jié)論：在設(shè)計時如果總體考慮供用電的質(zhì)量、抗干擾措施等，并進行系統(tǒng)化的配置，就能更好地達到系統(tǒng)及用電設(shè)備的安全、經(jīng)濟運行。在這方面，技術(shù)中心已摸索出一些成功經(jīng)驗。

2.2 個案二
    濰坊調(diào)試期間，窯頭電收塵器1號、2號、3號電場電壓現(xiàn)場柜上顯示50 kV，而中控顯示33 kV。

    分析原因：1號、2號、3號電場電壓屬于4～20 mA DC信號，抗干擾能力較強，不會出現(xiàn)上述這么大的干擾信號。基本確定是由于現(xiàn)場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：隨機資料顯示，這三個電場的額定電壓為66 kV，上位的量程也設(shè)置為66 kV。但并不表示現(xiàn)場柜中輸出的電壓信號20 mA 就代表66 kV了，很有可能量程是高于66 kV的一個整數(shù)值，如100 kV。咨詢廠家電氣工程師后，確認了此值，并將上位量程改為0～100 kV，下裝程序后做現(xiàn)場升壓、降壓試驗，確保電壓值現(xiàn)場與中控對應無誤。

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

    （1）功率信號的量程不是電機的額定功率，還應乘以電壓電流互感器的變比。為更準確地反應負荷情況，變頻器控制電機的電流量程要取變頻器中設(shè)置的電流值，不能取進線側(cè)電流互感器對應的量程。

    （2）閥門的調(diào)節(jié)盡量到達機械限位。中控顯示—電動執(zhí)行器—閥門三者的調(diào)節(jié)配合費時費力，需要下點功夫才行。尤其注意生料庫底流量閥的調(diào)節(jié)，要確保4～20 mA DC信號準確對應0～100%，必須將開、關(guān)限位信號引入中控進行監(jiān)視，以便在生產(chǎn)中隨時校正；在去掉氣動閥的情況下，必須將這些流量閥設(shè)置成斷電即恢復零位的狀態(tài)，防止多點溢料甚至無法控制的事故。世紀創(chuàng)新、昌樂、濰坊線就是這種情況。

    （3）生料調(diào)配秤、各種倉重、料位計、喂煤秤等信號的量程，在參考工藝設(shè)計數(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。

    （4）振動信號要區(qū)分是振幅（mm）、還是振動加速度（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、反饋信號，其量程必須保持一致。順便說說設(shè)備保護報警值和跳閘值的設(shè)定，如：電機定子繞組及設(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、過負荷，還是由于散熱不好都會造成溫度上升，故溫度監(jiān)測是最直接、最重要的保護方式。一般設(shè)置報警值和跳閘值，達到提醒操作員、保護設(shè)備免受損壞的目的。這兩個數(shù)值必須以隨機資料為準，因為不同供貨廠家的設(shè)備制造工藝及材質(zhì)不同，保護值會有所差異，應根據(jù)廠家的不同及時修改。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 個案三
    嶺子一期調(diào)試期間，全線運行時發(fā)現(xiàn)高溫風機液力耦合器進出口油溫的現(xiàn)場接線接反，中控顯示進口油溫比出口油溫高。由于已經(jīng)設(shè)置了進口、出口油溫的跳閘值，分別為60 ℃、85 ℃，現(xiàn)場出口油溫（中控為進口油溫）溫升較快，馬上就要造成高溫風機跳停事故。

    情況緊急，現(xiàn)場又不能拆線（拆線會使數(shù)顯表輸出為最大值，即150 ℃），程序也無法進行邏輯修改，否則會因為進出口油溫過高或邏輯變化而跳停。

    處理措施：將程序中兩個溫度的跳閘溫度改為155 ℃，高于其量程150 ℃，保證拆線時的溫度150 ℃＜跳閘溫度155 ℃，程序就不會發(fā)出跳閘信號，確保高溫風機不會跳閘。修改完畢，以“修改對象”方式下裝程序，現(xiàn)場就可放心更換接線。換線完畢，現(xiàn)場和中控顯示正常后，將跳閘值再改為原設(shè)值，下裝“修改對象”即可。

    結(jié)論：一臺（復雜）設(shè)備的控制，是由現(xiàn)場設(shè)備、控制裝置、上位程序共同完成的，因此處理故障時，不能局限于一方面和某個局部，當現(xiàn)場對一些信號無法處理時，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
    電氣自動化方面的故障，現(xiàn)象可能有千萬種，但實質(zhì)是一樣的：信息不通。不通則“疼”。平常技術(shù)學習和設(shè)備維護時，多觀察，善于動腦，把握信號在整個電氣網(wǎng)絡(luò)中的傳輸路徑、過程及中間設(shè)備的作用，就能對故障迎刃而解。

    現(xiàn)代水泥企業(yè)中，自動化水平日新月異，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以設(shè)備控制原理為中心，據(jù)設(shè)備實際情況分析其具體故障原因。