真空感应熔化炉漏电报警系统研制

刘显明 谭 薇 张振天

（中航工业沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，沈阳 110043）

真空感应熔化炉是目前国内生产大型真空熔模铸件的最先进设备， 更是航空发动机制造业不可取代的设备。该设备可生产等轴晶、单晶铸件、大型复杂件和环行件，最大可熔炼130千克钢水，可生产1.2米直径的铸件。该设备具有PLC数据编程、数据采集、模拟浇注功能，能实现定序、自动和手动三种方式熔铸。对该设备的漏电流报警系统进行研制对于保证设备安全运行非常重要。

1 漏电流报警系统功能原理

1.1 漏电流显示：

漏电流信号电压是由GLD扼流单元产生的，加到GLD控制单元的TB1-3和TB1-4两端，经差值运算放大器、全波整流器、滤波器、跟随器送到显示器。能显示0～199.9mA的电流。但是若漏电流极限值定为60mA，那么设备正常工作时，显示器显示的电流为0～59.9mA；当漏电流达到60mA或超过60mA时，控制单元有灯光报警。同时产生一个0V低电平信号，经TB2-29输出，停止设备工作。

1.2 漏电流极限灯报警显示，产生“电流断”信号

若RP2电位器使TB2-18电位为零时，经计算，输入到U15-3的电压为1.65V，经放大，由U15-1输出3.3V，经R30加到U11-12的为2.89V，U11为同相滞回比较器，其反相输入端U11-13的电位是随着漏电流的增加而增加，当漏电流达到60mA时，加到U11-13的电压就超过2.89V，U11-14输出低电平，使U5组成R-S触发器。10脚输出高电平，Q2导通，漏电流极限报警灯L2点亮，说明漏电流已超过原设定的漏电流极限值。与此同时U14-12输出0V低电平，产生了“电流断”信号，去控制主机停机。

1.3 漏电压极限报警显示，产生“电压断”信号

漏电压信号由GLD扼流单元产生，送到GLD控制单元的TB1-5和TB1-6端子，经放大整流送到同相比较器U15-9反相输入端，而同相比较器正相输入端的电位为0.91V，当GLD扼流单元的交流输入电压升高时，漏电压信号电压也随之升高，当升高超过0.91V时，比较器U15-8输出低电平，由U8组成的R-S触发器U8-3输出高电平，Q3导通，点亮L3，说明漏电压已超过原设定的漏电压极限值，与此同时，U14-10输出0V低电平，产生了“电压断”信号，去控制主机停机。

1.4 “GLD ON”显示

由GLD扼流单元产生的漏电压信号，在正常情况下，即加到GLD的交流电压为48V AC 50Hz时，漏电压信号为0.3V，加到GLD的TB1-5，TB1-6间，经放大整流积分后，U10-14输出0.3V，加到U12-13反相输入端，其输出端U12-14为 -13V，-13V加到反相滞回比较器的反相输入端，而正相输入端只有-0.37V的固定电位，所以比较器U12-8输出高电平（+14V），加到由U5组成的R-S比较器的输入端R-S输出端U5-3低电平，Q1导通，点亮“GLD ON”显示灯L1，说明GLD已接通。同时U14-15输出+5V高电平，送至主机控制系统。

1.5 报警灯L2、L3复位，内部复位和外部复位

由于漏电流、电压达到极限值时，点亮了L2或L3，当排除了故障后，L2、L3仍然被点亮。这时，只要按一下面板上的按钮开关SW1就能使R-S触发器翻转，使L2、L3处于正常状态，被熄灭。同样当外部复位低电平信号加到TB2-21，被点亮的L2、L3也同样被熄灭。

1.6 漏电流极限值调节60mA-90mA

面板上RP2电位器就是用来调节漏电流灵敏度的，调节的范围是60-90mA，也就是说漏电流的极限值是从60-90中的任意一个值。只要是定了某个值，当漏电流达到或超过此值时，漏电流报警显示灯才被点亮。

当TB2-18点为0V时，漏电流极限值为60mA，那么当TB2-18这点为+5V时，为何是90mA呢？当TB2-18电位为+5V时，计算使U15-3点为2.51V，U15-1为5.02V，U11-12输入端为4.5V，也就是当漏电流在50Ω电阻上产生4.5V时，漏电流正好是90mA，显示器显示的电流就是漏电流90mA。如图1所示。

1.7 漏电流试验，同时产生逆变停信号

当按下SW2按钮开关时，继电器GTR得电吸合，其常开触点闭合，短路了泄漏电阻，产生了一个较大的漏电流，超过了设定的漏电流极限值，显示一下，就保护了，说明漏电流报警单元正常。每隔一定时间，自校一次；同时GTR继电器的另一个常开触点使TB2-22接地，设备逆变电路停止工作，从而保护了设备。

结语

通过进行室内对比调试及现场调试试验，研制的漏电流报警系统其技术指标和性能达到进口设备电气控制的要求，达到国内外同类设备的先进水平，满足了航空发动机生产的技术要求，同时创造了效益，降低了费用。

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