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天車(chē)電氣控制系統(tǒng)改造
天車(chē)電氣控制系統(tǒng)改造【1】
摘 要：針對(duì)天車(chē)使用過(guò)程中，繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的可靠性差、故障率高、維護(hù)困難、電器元件損耗大的問(wèn)題進(jìn)行分析，通過(guò)采用了PLC代替繼電器-接觸器控制，將變頻器代替電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串頻敏電阻器的調(diào)速方式，對(duì)天車(chē)進(jìn)行改造，效果顯著，解決了實(shí)際問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：天車(chē) PLC 變頻器 電動(dòng)機(jī)
前言：天車(chē)是一種用來(lái)起吊、放下和搬運(yùn)重物、并使重物在一定距離內(nèi)水平移動(dòng)的起重、搬運(yùn)的設(shè)備，在生產(chǎn)過(guò)程中有著重要應(yīng)用。
它是由大車(chē)、小車(chē)、減速機(jī)、電動(dòng)機(jī)、控制系統(tǒng)等設(shè)備構(gòu)成。
它的運(yùn)轉(zhuǎn)情況直接影響到正常生產(chǎn)，甚至涉及到工人的人身安全。
一、 天車(chē)常見(jiàn)問(wèn)題
1、起動(dòng)時(shí)電流對(duì)電網(wǎng)沖擊大，電能浪費(fèi)嚴(yán)重。
2、設(shè)備使用壽命縮短，安全系數(shù)較差，運(yùn)行可靠性低。
3、容易造成電能的浪費(fèi)。
4、起重機(jī)工作量大，切換十分頻繁，觸頭容易燒壞。
同時(shí)因工作環(huán)境惡劣，轉(zhuǎn)子回路串接的銅電阻經(jīng)常燒壞、斷裂。
設(shè)備故障率比較高，維修工作量比較大。
5、升降電動(dòng)機(jī)有時(shí)會(huì)受力不均勻，易過(guò)載，直接造成電機(jī)損壞或者鋼絲繩斷裂。
6、起重機(jī)經(jīng)常性的反復(fù)操作，終處于大電流工作狀態(tài)，降低了電器元件和電動(dòng)機(jī)的使用壽命。
7、起重機(jī)工作的協(xié)調(diào)性主要靠操作人員的熟練程度。
勞動(dòng)強(qiáng)度大，容易疲勞和誤操作。
針對(duì)以上不足，本次改造的起重機(jī)采用PLC和繼電器----接觸器控制，電動(dòng)機(jī)調(diào)速方式采用變頻調(diào)速，可實(shí)現(xiàn)了起重機(jī)的電氣自動(dòng)化控制。
二、改造方案
交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方式很多，綜合各種性能最佳者為變頻調(diào)速方式。
(一)拖動(dòng)系統(tǒng)
1、電動(dòng)機(jī)選型：
大車(chē)與小車(chē)所用電動(dòng)機(jī)選用普通的籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)即可， 升降用電動(dòng)機(jī)，應(yīng)選用變頻專(zhuān)用的籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。
2、調(diào)速方法
目前國(guó)際上最先進(jìn)的就是變頻調(diào)速。
變頻后轉(zhuǎn)速可以分檔控制，改進(jìn)中對(duì)主鉤電動(dòng)機(jī)可采用分幾段速度運(yùn)行，從低到高逐步切換，這樣，就能有效的防止了電動(dòng)機(jī)的全矩啟動(dòng)。
3、制動(dòng)方式
(二)采用再生制動(dòng)、直流制動(dòng)和電磁機(jī)械制動(dòng)相結(jié)合的方法。
1)首先，通過(guò)變頻器調(diào)速系統(tǒng)的再生制動(dòng)和直流制動(dòng)把運(yùn)動(dòng)中的大車(chē)、小車(chē)和起重機(jī)的速度迅速而準(zhǔn)確地降到0;
2)對(duì)于起重機(jī)，常常會(huì)有重物在半空中停留一段時(shí)間，而變頻調(diào)速系統(tǒng)雖然能使重物靜止，但因設(shè)備容易受到外界因素的干擾，因此，利用電磁制動(dòng)器進(jìn)行機(jī)械制動(dòng)仍然是必須的。
(三)變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制要點(diǎn)
天車(chē)拖動(dòng)系統(tǒng)的控制動(dòng)作包括：大車(chē)的左、右行走及速度檔位;小車(chē)的前、后行走及速度檔位;起重機(jī)的升、降及速度檔位等。
所有這些，都可以通過(guò)程序PLC進(jìn)行無(wú)觸點(diǎn)控制。
天車(chē)控制系統(tǒng)中需要引起注意的是關(guān)于防止溜鉤的控制。
在電磁制動(dòng)器抱住之前和松開(kāi)之后的瞬間，極易發(fā)生重物由停止?fàn)顟B(tài)下滑的現(xiàn)象，稱(chēng)為溜鉤。
防止溜鉤控制需要注意的是：
1)電磁制動(dòng)器在通電到斷電(或從斷電到通電)之間是需要時(shí)間的，因此，變頻器如過(guò)早地停止輸出，將容易出現(xiàn)溜鉤。
2)變頻器必須避免在電磁制動(dòng)器抱閘的情況下輸出較高頻率，以免發(fā)生“過(guò)流”而跳閘的誤動(dòng)作。
三.采用變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)
1.變頻器調(diào)速系統(tǒng)的保護(hù)功能強(qiáng)
1)變頻調(diào)速以其體積小、通用性強(qiáng)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、工作頻率高、保護(hù)性能完善、可靠性好、使用方便等卓越的性能而優(yōu)于以往的任何調(diào)速方式;
2)使用變頻器，可以進(jìn)行電機(jī)的軟啟動(dòng)，而讓電機(jī)具有很快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)并且實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速;另外對(duì)電機(jī)的一些參數(shù)做到補(bǔ)償;對(duì)電源|穩(wěn)壓器的缺相、欠壓、過(guò)壓、過(guò)流等都能做到很及時(shí)很準(zhǔn)確的檢測(cè)而自動(dòng)采取應(yīng)變措施保護(hù)電機(jī);
2.工作可靠性顯著提高
1)電磁鐵的壽命可延長(zhǎng)
原拖動(dòng)系統(tǒng)是在運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下進(jìn)行抱閘的，采用變頻調(diào)速后，可以在基本停住的狀態(tài)下進(jìn)行抱閘，閘皮的磨損可減小;
2)操作手柄不易損壞
原系統(tǒng)的操作手柄因常常受力過(guò)大，易損件。
采用變頻調(diào)速后，操作手柄的受力將大大的減小，不容易損壞;
3)控制系統(tǒng)的故障率大為下降
原系統(tǒng)是由于十分復(fù)雜的接觸器、繼電器系統(tǒng)進(jìn)行控制的，故障率較高。
采用了變頻調(diào)速控制系統(tǒng)后，控制系統(tǒng)可大大簡(jiǎn)化，可靠性大為提高。
4)節(jié)能效果十分顯著， 轉(zhuǎn)子回路的采用變頻調(diào)速系統(tǒng)后，非但外接電阻內(nèi)消耗的大量電能可以完全節(jié)約，并且在起重機(jī)放下重物時(shí)，還可將重物釋放的位能反饋給電源。
5)調(diào)速質(zhì)量明顯提高 ，并且調(diào)速平穩(wěn)，能夠長(zhǎng)時(shí)間低速運(yùn)行，具有很高的定位精度和運(yùn)行效率。
6)可簡(jiǎn)化傳動(dòng)鏈 能進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，可省去減速箱，使傳動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化。
3.PLC的特點(diǎn)：
PLC按控制程序來(lái)對(duì)起重機(jī)各種工況進(jìn)行協(xié)調(diào)，并決定其工作狀態(tài)。
工作可靠，掃描速度快，控制靈活。
具有體積小，結(jié)構(gòu)緊湊;硬件資源豐富，執(zhí)行速度高;獨(dú)特的抗干擾設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)的掉電保護(hù)功能;板件嚴(yán)格的三防處理，適應(yīng)惡劣現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。
四、效果
針對(duì)原控制系統(tǒng)中的不足，經(jīng)過(guò)改造后的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
1.變頻器調(diào)速控制系統(tǒng)的保護(hù)功能強(qiáng)
2.工作可靠性顯著提高，
3.節(jié)能效果十分可觀
4.調(diào)速質(zhì)量明顯提高，具有很高的定位精度和運(yùn)行效率。
5.可簡(jiǎn)化傳動(dòng)鏈，實(shí)現(xiàn)進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，
五、結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)對(duì)天車(chē)電氣控制系統(tǒng)的改造，解決了原設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)和節(jié)能降耗。
電氣控制系統(tǒng)改造施工技術(shù)【2】
摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)機(jī)床的應(yīng)用已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代工廠的需求，機(jī)床的改進(jìn)迫在眉睫，而通過(guò)使用PLC設(shè)計(jì)機(jī)床電氣控制系統(tǒng)，可以提高電氣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，從而提高產(chǎn)品的良品率和生產(chǎn)效率。
本文主要解析萬(wàn)能銑床電氣控制系統(tǒng)的改造技術(shù)，為機(jī)床設(shè)計(jì)人員提供參考。
關(guān)鍵詞：電氣控制系統(tǒng)，改造施工，技術(shù)解析
一.前言
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展，機(jī)床作為現(xiàn)代工業(yè)加工不可缺少的一部分，需要謀求更多的創(chuàng)新和改良，才能適應(yīng)社會(huì)的不斷進(jìn)步。
PLC具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、擴(kuò)展性好、組態(tài)靈活、維修方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)床電氣控制系統(tǒng)改造具有重要的作用意義。
下面將進(jìn)一步介紹關(guān)于PLC在萬(wàn)能銑床電氣控制系統(tǒng)中的改造技術(shù)。
二.萬(wàn)能銑床的電氣控制要求及其改造原則
1.萬(wàn)能銑床的電氣控制要求
萬(wàn)能銑床的電氣控制應(yīng)滿足以下要求：
(一)X62W萬(wàn)能銑床的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之間沒(méi)有速度比例協(xié)調(diào)的要求，各自采用單獨(dú)的籠型異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。
(二)為了能進(jìn)行順銑和逆銑加工，要求主軸能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)。
(三)為了提高主軸旋轉(zhuǎn)的均勻性，并消除銑削加工時(shí)的振動(dòng)，主軸上裝有飛輪。
這使主軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大。
因此，要求主軸電動(dòng)機(jī)有停車(chē)制動(dòng)控制裝置。
(四)為適應(yīng)加工的需要，主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度應(yīng)有較寬的調(diào)節(jié)范圍。
X62W銑床采用機(jī)械變速的方法，為保證變速時(shí)齒輪易于嚙合，減小齒輪端面的沖擊，要求變速時(shí)有電機(jī)瞬時(shí)沖動(dòng)。
(五)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和主軸運(yùn)動(dòng)應(yīng)有電氣連鎖。
為了防止主軸未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)工作臺(tái)將工件送進(jìn)，損壞刀具或工件，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)應(yīng)在銑刀旋轉(zhuǎn)之后才能進(jìn)行。
為了降低加工工件的表面粗糙度，必須在銑刀停轉(zhuǎn)前停止進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
(六)工作臺(tái)在6個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)要有連鎖，使工作臺(tái)在上、下、左、右、前、后6個(gè)方向上，只能有一個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
(七)為了適應(yīng)工作臺(tái)在6個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)的要求，進(jìn)給電動(dòng)機(jī)應(yīng)能正反轉(zhuǎn)。
快速運(yùn)動(dòng)由進(jìn)給電動(dòng)機(jī)與快速電磁鐵配合完成。
(八)圓工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)只需一個(gè)轉(zhuǎn)向，且與工作臺(tái)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)要有連鎖，不能同時(shí)進(jìn)行。
(九)冷卻泵電動(dòng)機(jī)M3只要求單方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
(十)為操作方便，應(yīng)能在兩處控制各部件的啟動(dòng)和停止。
2.萬(wàn)能銑床的改造原則
(一)控制系統(tǒng)的電氣操作方法不變。
(二)電氣系統(tǒng)的控制元件不變。
(三)控制線路熱繼電器控制不變。
(四)指示燈接線不變。
(五)變速箱結(jié)構(gòu)和操作方法不變。
(六)銑床工藝不變。
(七)原繼電器控制中的硬件接線用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
三.萬(wàn)能銑床的電氣控制系統(tǒng)改造
1.改造規(guī)劃
保留原有電氣控制主電路，所有輸入、輸出設(shè)備不變。
2.PLC的選擇
X62W銑床經(jīng)PLC改造后，PLC輸入、輸出端口的總個(gè)數(shù)為22個(gè)。
依據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，要預(yù)留端口總數(shù)的10%作為備用端口，同時(shí)還要預(yù)留報(bào)警電路和故障顯示電路端口，功能擴(kuò)展端口和工藝控制等問(wèn)題所需的端口，選用I/O總端口數(shù)為48個(gè)的三菱FX2N一48MR型號(hào)的PLC比較合適。
其輸入端口數(shù)為24個(gè)，輸出端口數(shù)為24個(gè)。
3.硬件電路設(shè)計(jì)
根據(jù)萬(wàn)能銑床電氣控制要求，輸入輸出均為開(kāi)關(guān)量，需要PLC檢測(cè)的輸入信號(hào)有6個(gè)按鈕，2個(gè)選擇開(kāi)關(guān)，8個(gè)行程開(kāi)關(guān)，共計(jì)l6個(gè)。
PLC輸出控制信號(hào)有：3個(gè)電磁離合器，3個(gè)繼電器，共6個(gè)。
因此，選用FXlS一30MR(繼電器輸出，整體式)PLC能滿足控制要求。
PLC的FX1S～30MR通道分配是根據(jù)其控制對(duì)象的特點(diǎn)和控制要求，將I/O的輸入輸出口與相應(yīng)的電氣設(shè)備相連，達(dá)到控制和檢測(cè)的目的。
4.PLC的控制軟件設(shè)計(jì)
根據(jù)機(jī)床控制要求，進(jìn)行PLC控制軟件設(shè)計(jì)。
在應(yīng)用PLC進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中，運(yùn)用了1個(gè)輔助繼電器，用來(lái)簡(jiǎn)化程序的設(shè)計(jì)，在編制程序的過(guò)程中，充分考慮了系統(tǒng)的安全性，運(yùn)用了具有互鎖功能的設(shè)計(jì)，如串聯(lián)了Y001、Y002常閉觸點(diǎn)，用來(lái)完成對(duì)KM2、KM3的保護(hù)控制，從而提高了整個(gè)機(jī)床控制系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，在程序設(shè)計(jì)中，將不同控制方式的程序分別編寫(xiě)，這樣使程序結(jié)構(gòu)清晰，編程方便。
四.PLC改造過(guò)程中需注意的問(wèn)題
1.t/O點(diǎn)的合理分配
PLC的I/0點(diǎn)地址應(yīng)根據(jù)輸入設(shè)備和輸出設(shè)備的數(shù)量和型號(hào)來(lái)分配，以便繪制接線圖和編寫(xiě)程序。
特別是PLC的輸出點(diǎn)，獨(dú)立輸出時(shí)不同輸出點(diǎn)需要獨(dú)立的電源供電，并且各輸出點(diǎn)之間必須做好相互隔離，而分組輸出時(shí)不同輸出點(diǎn)則可以共用電源供電。
另外，選購(gòu)PLC時(shí)一般要在實(shí)際需要點(diǎn)數(shù)的基礎(chǔ)上留有至少10%～15%的裕量，以方便系統(tǒng)的升級(jí)和擴(kuò)展使用。
2.PLC輸出類(lèi)型的匹配
在改造中要保證外圍設(shè)備與PLC的輸出類(lèi)型相匹配。
根據(jù)PLC輸出端所帶的負(fù)載是直流型還是交流型，是大電流還是小電流，以及PLC輸出點(diǎn)動(dòng)作的頻率等，可確定輸出端是采用繼電器輸出，晶體管還是晶閘管輸出。
不同的負(fù)載選用不同的輸出方式，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行尤為重要。
對(duì)于機(jī)床控制系統(tǒng)的改造，多數(shù)情況下系統(tǒng)的輸出頻率在6次/min以下，應(yīng)首選繼電器輸出，因其電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，抗干擾和帶負(fù)載能力強(qiáng)。
3.必要的硬件保護(hù)措施
為實(shí)現(xiàn)更有效、更穩(wěn)妥的保護(hù)。
繼電器、接觸器的觸點(diǎn)應(yīng)進(jìn)行必要的硬件互鎖保護(hù)。
比如：在PLC的梯形圖程序中，雖然電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制已經(jīng)進(jìn)行了軟件互鎖保護(hù)，但主電路中的交流接觸器主觸點(diǎn)常因通過(guò)電流大、使用時(shí)間長(zhǎng)而發(fā)生熔焊，以致不能有效斷開(kāi)，這就可能造成電動(dòng)機(jī)電源端短路情況發(fā)生，所以增加接觸器正、反轉(zhuǎn)主觸點(diǎn)之間的硬件互鎖是避免電源端短路的有效方法。
4.在重要的安全保護(hù)部分直接作硬件處理
在某些重要的安全保護(hù)部分，忽略PLC輸入端，不經(jīng)過(guò)軟件程序控制，而采用直接在PLC的輸出端設(shè)置急停按鈕和緊急限位開(kāi)關(guān)等元件來(lái)保護(hù)負(fù)載電路。
五.結(jié)束語(yǔ)
總之，PLC的應(yīng)用對(duì)傳統(tǒng)機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的改造十分重要，改造后可以充分發(fā)揮PLC的重大優(yōu)點(diǎn)，提高機(jī)床的安全性和可靠性，減少機(jī)床故障的產(chǎn)生，大大提高機(jī)床的生產(chǎn)效率。
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球磨電氣控制系統(tǒng)改造【3】
摘要：電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生故障，對(duì)故障的排除一方面是臨時(shí)性處理，將現(xiàn)有故障現(xiàn)象消除;另一方面就是通過(guò)改造，對(duì)現(xiàn)有故障進(jìn)行徹底解決。
文章通過(guò)對(duì)球磨電氣控制系統(tǒng)在改造前存在具體問(wèn)題的分析、改造過(guò)程中采用的方法及投入的簡(jiǎn)要分析、改造后運(yùn)行狀態(tài)的對(duì)比，簡(jiǎn)述了電氣控制系統(tǒng)改造的合理性和必要性，為以后科學(xué)開(kāi)展電氣控制系統(tǒng)改造提供了經(jīng)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī);球磨機(jī);電氣控制系統(tǒng);改造;故障率
攀鋼集團(tuán)釩業(yè)有限公司V2O3生產(chǎn)作業(yè)區(qū)球磨機(jī)系統(tǒng)原為引進(jìn)德國(guó)GFE公司的設(shè)備，其控制系統(tǒng)也為GFE公司以前所使用的系統(tǒng)，應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)。
球磨機(jī)的主要功能是將較大原料進(jìn)行圓球擠壓研磨后變小變細(xì)，為下步工序提供合格大小的原料。
球磨電氣控制系統(tǒng)在使用過(guò)程中，出現(xiàn)了故障率高、與前后設(shè)備運(yùn)行不協(xié)調(diào)等問(wèn)題，特別是球磨機(jī)電機(jī)供電及控制系統(tǒng)的故障率高，嚴(yán)重影響到了生產(chǎn)作業(yè)的順利進(jìn)行。
因此在引進(jìn)此套系統(tǒng)后不久，即對(duì)電機(jī)及電源和控制系統(tǒng)進(jìn)行了改造，故障率得到了一定控制，但仍未滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需要，且運(yùn)行成本較高。
1 原控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題
1.1 PLC控制系統(tǒng)硬件的問(wèn)題
原系統(tǒng)采用的是S7-300型PLC控制系統(tǒng)，對(duì)球磨機(jī)及物料運(yùn)送、篩分設(shè)備進(jìn)行控制，同時(shí)后面的焙燒系統(tǒng)也由此系統(tǒng)中進(jìn)行控制運(yùn)行。
由于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的特殊性，在引進(jìn)此批設(shè)備后，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)又增加了一些設(shè)備，因此控制系統(tǒng)的容量及穩(wěn)定性就存在了較大問(wèn)題。
在增加一些輔助設(shè)備時(shí)，例如增加除塵用螺旋運(yùn)輸機(jī)的控制、振動(dòng)機(jī)的控制等，由于容量不足的原因，就不能使用PLC系統(tǒng)進(jìn)行控制，而采取的是繼電器進(jìn)行控制，增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定因素。
1.2 球磨機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的問(wèn)題
從GFE公司引進(jìn)的球磨機(jī)配套電機(jī)為繞線式異步電動(dòng)機(jī)，供電源電為AC500V。
在運(yùn)行過(guò)程中，一方面存在電源不標(biāo)準(zhǔn)、備件較難準(zhǔn)備的問(wèn)題;另一方面電機(jī)運(yùn)行故障率高，受現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)大、灰塵大的緣故，二次側(cè)由于采用繼電器切除電阻進(jìn)行啟動(dòng)控制，故障特別多，查找故障也非常麻煩。
因此在引進(jìn)此設(shè)備運(yùn)行后不久，對(duì)此電機(jī)及供電和控制系統(tǒng)進(jìn)行了改造，電機(jī)仍為繞線式異步電動(dòng)機(jī)，但采用AC6000kV電源供電、二次側(cè)采用無(wú)刷液阻器進(jìn)行啟動(dòng)控制。
此種啟動(dòng)器內(nèi)部充滿啟動(dòng)液，安裝于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子輸出的另一端，與轉(zhuǎn)子共同旋轉(zhuǎn)。
啟動(dòng)過(guò)程中隨著轉(zhuǎn)速的提升，內(nèi)部元件在旋轉(zhuǎn)力的作用下靠近，減少液阻而逐漸提高啟動(dòng)速度，達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)內(nèi)部機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)子外接二次線進(jìn)行短接，切除液阻，完成啟動(dòng)。
當(dāng)時(shí)，這種控制方式對(duì)一般的繞線式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制還是比較先進(jìn)和適用的，避免了繼電器控制的許多缺點(diǎn)。
但在運(yùn)行過(guò)程中，此無(wú)刷液阻器的缺點(diǎn)卻暴露無(wú)遺，主要問(wèn)題就是故障率特別高、運(yùn)行成本高，且具體原因未查明。
故障現(xiàn)象是在球磨電機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程中，經(jīng)常發(fā)生無(wú)刷液阻器不能正常工作、安全裝置爆裂漏液等問(wèn)題，造成球磨電機(jī)不能切換到高速運(yùn)行的故障。
而無(wú)刷液阻器一旦不能正常工作，送檢修單位檢查發(fā)現(xiàn)內(nèi)部原件均被損壞，無(wú)法修復(fù)。
新件單價(jià)在11萬(wàn)左右，而所需的啟動(dòng)液每桶在1萬(wàn)元左右，每次加入量為一桶半。
經(jīng)統(tǒng)計(jì)，一月內(nèi)，這樣的液阻器更換了兩個(gè)的現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生，造成運(yùn)行成本特別高，且嚴(yán)重影響到了生產(chǎn)的順利進(jìn)行。
通過(guò)對(duì)運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的檢查發(fā)現(xiàn)，由于球磨機(jī)屬于重負(fù)荷設(shè)備，其啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)、啟動(dòng)電流大、運(yùn)行過(guò)程中振動(dòng)大，這樣的特殊情況可能是造成此類(lèi)無(wú)刷液阻啟動(dòng)器頻繁損壞的原因。
但具體原因與生產(chǎn)廠聯(lián)系也未得到徹底解決，因此具體原因未查清，故障也未徹底排除，造成了生產(chǎn)成本增加、生產(chǎn)不能順利進(jìn)行的嚴(yán)重后果。
1.3 球磨機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)控制問(wèn)題
球磨機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，由于自身必要保護(hù)措施的缺失，發(fā)生了電機(jī)二次側(cè)短路、定子繞組繞損等較大設(shè)備故障，對(duì)生產(chǎn)造成了不利因素，這也是一個(gè)較大的問(wèn)題。
此電動(dòng)機(jī)采用風(fēng)機(jī)輸送自然風(fēng)對(duì)頂部安裝的冷卻裝置進(jìn)行散熱，進(jìn)而對(duì)電動(dòng)機(jī)定子產(chǎn)生的熱量進(jìn)行冷卻的原理來(lái)對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行降溫，風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)采用AC380V電源單獨(dú)供電。
受PLC系統(tǒng)容量限制，未進(jìn)行系統(tǒng)進(jìn)行整體控制，風(fēng)機(jī)及電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中不能得到有效監(jiān)控，對(duì)發(fā)生的故障也不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。
因此在此兩臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，球磨機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)得到冷卻，造成電動(dòng)機(jī)溫度高而沒(méi)有任何現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置跟蹤發(fā)現(xiàn)，進(jìn)而發(fā)生電動(dòng)機(jī)燒損事故。
另外，球磨機(jī)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的軸承溫度也沒(méi)有檢測(cè)裝置對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)，靠人工定時(shí)對(duì)其測(cè)定，不能很好地保護(hù)此設(shè)備良好運(yùn)行，增加了故障點(diǎn)。
因此電動(dòng)機(jī)自身必要保護(hù)措施的缺失也是一個(gè)較大的問(wèn)題。
1.4 控制系統(tǒng)硬件及程序存在的其他問(wèn)題
球磨系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，受生產(chǎn)工藝及物料運(yùn)輸順序的限制，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行及啟動(dòng)順序進(jìn)行了規(guī)定。
在生產(chǎn)過(guò)程中，某臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障停機(jī)時(shí)，其相關(guān)聯(lián)的設(shè)備就應(yīng)按程序設(shè)定而自動(dòng)停止運(yùn)行，如球磨機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，給球磨機(jī)運(yùn)送物料的前段設(shè)備就應(yīng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，停止向球磨機(jī)內(nèi)加料，防止物料阻塞，達(dá)到保護(hù)的目的。
原球磨電氣控制系統(tǒng)采用PLC進(jìn)行集中控制，對(duì)接觸器的分、斷進(jìn)行了監(jiān)控，以達(dá)到監(jiān)控設(shè)備是否處于運(yùn)行狀態(tài)的目的。
程序的編制也以接觸器分、斷來(lái)判斷設(shè)備分別處于停止、運(yùn)行狀態(tài)。
在這種情況下，當(dāng)保護(hù)設(shè)備驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的主電源斷路器在運(yùn)行過(guò)程中由于某種原因突然斷開(kāi)而接觸器(接觸器工作電源為單獨(dú)的電源)仍處于閉合狀態(tài)，PLC控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到此臺(tái)設(shè)備運(yùn)行，但此臺(tái)設(shè)備卻已停止運(yùn)轉(zhuǎn)，必將造成較大的故障。
此類(lèi)故障是比較常見(jiàn)的，因此同樣給生產(chǎn)帶來(lái)了較大的隱患。
另外，受現(xiàn)場(chǎng)工作場(chǎng)地及環(huán)境影響，某些設(shè)備需要在檢修或檢查時(shí)進(jìn)行部分聯(lián)動(dòng)、單臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)測(cè)試等操作，同時(shí)觀察相關(guān)運(yùn)行參數(shù)，但此控制系統(tǒng)不能完全滿足需要，給現(xiàn)場(chǎng)操作帶來(lái)了不便。
2 控制系統(tǒng)的改造
球磨機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的改造為電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行完善性改造提供了時(shí)機(jī)，為徹底解決存在的問(wèn)題提供了機(jī)會(huì)。
因此，球磨電氣控制系統(tǒng)針對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行了改造。
主要是對(duì)電動(dòng)機(jī)及主電源和控制系統(tǒng)、其他設(shè)備驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)及程序控制進(jìn)行了改造，取得了優(yōu)異的實(shí)效業(yè)績(jī)。
2.1 PLC控制系統(tǒng)硬件及控制程序的完善
針對(duì)原系統(tǒng)容量不足、受其他工序流程牽制等原因，造成其不能完全滿足生產(chǎn)操作需要的問(wèn)題，對(duì)PLC系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容的改造。
主要是將PLC控制器與其他工序的控制器進(jìn)行分離，單獨(dú)采用一套S7-400的PLC系統(tǒng)來(lái)控制球磨電氣系統(tǒng)，并對(duì)監(jiān)控點(diǎn)、控制點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)其他數(shù)據(jù)采集、程序等進(jìn)行了完善，滿足了目前生產(chǎn)操作的需要。
同時(shí)預(yù)留了一些容量，為可能會(huì)增加的設(shè)備或功能預(yù)留了足夠的容量。
同時(shí)將原除塵系統(tǒng)的運(yùn)行也納入此系統(tǒng)中，提高了環(huán)保設(shè)備運(yùn)行的可靠性和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)保設(shè)備的管理水平，為確保生產(chǎn)順利進(jìn)行提供了保障。
2.2 球磨機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)及保護(hù)控制系統(tǒng)改造
球磨機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率較大，達(dá)到400kW，且運(yùn)行環(huán)境惡劣、灰塵大、振動(dòng)大是影響電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行的最大的不利因素。
因此，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行改進(jìn)及增加必要的保護(hù)與運(yùn)行監(jiān)控設(shè)備是相當(dāng)重要的。
在對(duì)電動(dòng)機(jī)改造方面，首先對(duì)其冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了改造，通過(guò)電動(dòng)自帶的冷卻風(fēng)扇對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷卻，冷卻風(fēng)扇安裝于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸上，通過(guò)防塵罩吸收外部空氣對(duì)電動(dòng)機(jī)定子進(jìn)行冷卻，增加了其運(yùn)行的穩(wěn)定性。
從電動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)看，在定子中及轉(zhuǎn)子兩端的軸承處安裝了數(shù)個(gè)測(cè)溫?zé)犭娕迹ㄟ^(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換輸入PLC系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的溫度參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)設(shè)定溫度運(yùn)行上限，達(dá)到上限自動(dòng)停機(jī)并報(bào)警。
對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行最重要的電流進(jìn)行隨時(shí)監(jiān)控，并在現(xiàn)場(chǎng)安裝了電流顯示表，特別便于球磨機(jī)啟動(dòng)時(shí)相關(guān)參數(shù)的監(jiān)控。
通過(guò)對(duì)電動(dòng)及保護(hù)控制系統(tǒng)的改造提高了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的安全系數(shù)。
2.3 球磨機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的改造
球磨機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的改造，是本次球磨電氣控制系統(tǒng)改造中主要的改選內(nèi)容，其中最重要的方面就是解決電動(dòng)機(jī)二次側(cè)控制系統(tǒng)在運(yùn)行中的穩(wěn)定性、安全性及經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題。
本次改造采用的電動(dòng)機(jī)為標(biāo)準(zhǔn)的繞線式異步電動(dòng)機(jī)，通過(guò)滑環(huán)外引出外接電源線，接入控制柜中進(jìn)行二次側(cè)運(yùn)行控制。
結(jié)合前兩次電動(dòng)機(jī)二次側(cè)控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況，采用液阻柜對(duì)二次側(cè)運(yùn)行進(jìn)行控制。
改造的主要方面是利用經(jīng)濟(jì)、安全、有效的導(dǎo)電溶液代替過(guò)去的電阻絲和較昂貴的專(zhuān)用啟動(dòng)液，裝入一個(gè)容器中，通過(guò)插入電極的濃度來(lái)控制電極間阻值的大小，進(jìn)而控制電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)二次側(cè)接入電阻值的大小。
電機(jī)插入深度及快慢速度由液阻柜內(nèi)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，可設(shè)定相應(yīng)的啟動(dòng)時(shí)間來(lái)控制此電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度，其結(jié)果是控制球磨機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)二次側(cè)接入電阻的變化速度，控制啟動(dòng)時(shí)間。
啟動(dòng)完成后由液阻柜內(nèi)元件對(duì)二次線路進(jìn)行短接，電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正常運(yùn)行狀態(tài)。
為了減少球磨機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)和灰塵對(duì)二次控制系統(tǒng)的損害，此液阻控制柜采用了較高的防護(hù)等級(jí)，安裝位置與球磨機(jī)相隔一定的距離，且在球磨機(jī)工作所使用的防塵罩外。
這樣在很大程度上減少了振動(dòng)和灰塵對(duì)控制柜及控制設(shè)備的傷害，提高了此控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。
2.4 電動(dòng)控制系統(tǒng)其他方面的改造
結(jié)合本次改造，對(duì)各設(shè)備控制使用的斷路器進(jìn)行了完善改進(jìn)，增加了斷路器工作位置監(jiān)控點(diǎn)，接入PLC系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，確保了生產(chǎn)工藝及流程控制的需要。
在對(duì)球磨機(jī)運(yùn)行的監(jiān)控保護(hù)方面，新增加了球磨機(jī)軸瓦運(yùn)行溫度監(jiān)測(cè)與控制保護(hù)，使球磨機(jī)的關(guān)鍵部位得到了應(yīng)有的監(jiān)控。
同時(shí)對(duì)球磨機(jī)運(yùn)行時(shí)所需的液壓冷卻系統(tǒng)也進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，對(duì)液壓冷卻系統(tǒng)的電機(jī)運(yùn)行情況、高低油壓情況、油溫情況實(shí)時(shí)進(jìn)行跟蹤，并進(jìn)入PLC系統(tǒng)進(jìn)行控制，出現(xiàn)異常情況自動(dòng)停止球磨機(jī)運(yùn)行，提高了球磨機(jī)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，為生產(chǎn)提供了更好的保障。
3 改造后設(shè)備的運(yùn)行及改造中存在的問(wèn)題
3.1 改造后設(shè)備的運(yùn)行
通過(guò)對(duì)PLC控制系統(tǒng)的升級(jí)改造，降低了運(yùn)行過(guò)程中的故障率，系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性得到了很大提升。
而現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備的完善，在設(shè)備出現(xiàn)故障前兆時(shí)就得到了相應(yīng)的監(jiān)控，減少了大量設(shè)備事故的發(fā)生，不但提高了設(shè)備的保產(chǎn)能力，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)職工更好地管理設(shè)備也增加了信心。
同時(shí)通過(guò)對(duì)球磨機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制系統(tǒng)的改造，消除了故障發(fā)生頻繁的現(xiàn)象，從根本上杜絕了二次側(cè)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)經(jīng)常發(fā)生故障的現(xiàn)象，根除了存在的問(wèn)題，且啟動(dòng)控制液阻柜所用電阻液價(jià)格低廉，所用控制元件為普通常用備件，消耗低，運(yùn)行成本低，為企業(yè)爭(zhēng)創(chuàng)良好經(jīng)濟(jì)效益做出了貢獻(xiàn)。
通過(guò)對(duì)控制程序、相關(guān)備件硬件的改造，完全滿足了生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)流程的需要，完善了設(shè)備功能，提高了設(shè)備性能，為企業(yè)生產(chǎn)提供了堅(jiān)實(shí)保障基礎(chǔ)。
3.2 改造過(guò)程中存在的問(wèn)題
改造過(guò)程中存在的問(wèn)題主要有三點(diǎn)：一是在細(xì)節(jié)上處理得不夠完好，如球磨機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)二次側(cè)控制用接觸器容量選用較小，運(yùn)行時(shí)溫度高，在運(yùn)行過(guò)程中不得不進(jìn)行擴(kuò)容更換;再比如就是與現(xiàn)場(chǎng)操作未很好溝通交流，操作位置、控制流程在改造過(guò)程中進(jìn)行了變更，以更好滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需要。
這些雖然是小問(wèn)題，但同樣影響了設(shè)備改造的進(jìn)程。
二是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的突發(fā)事件處理不完善，沒(méi)有采取最好的辦法進(jìn)行解決。
受工期及工程量等原因，對(duì)改造過(guò)程中新增加的部分設(shè)備的控制系統(tǒng)未采取系統(tǒng)的、有效的方式進(jìn)行解決，而是采用了臨時(shí)措施對(duì)其進(jìn)行處理，為以后的設(shè)備運(yùn)行埋下了隱患。
三是受多方面原因限制，改造過(guò)程的質(zhì)量沒(méi)有得到完全保證，在試運(yùn)行過(guò)程中部分進(jìn)行了完善，在今后的運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題。
4 結(jié)語(yǔ)
本次球磨電氣控制系統(tǒng)的改造徹底解決了以前設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題，特別是驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)二次側(cè)的啟動(dòng)控制問(wèn)題，采用低價(jià)、高穩(wěn)定性、高安全性的設(shè)備解決了存在的大問(wèn)題，為企業(yè)降低了消耗。
同時(shí)完全滿足了現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)流程的需要，運(yùn)行過(guò)程中的高穩(wěn)定性得到了現(xiàn)場(chǎng)操作人員的認(rèn)可，取得了成功。
參考文獻(xiàn)
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