窑中直流调速柜控制回路的改造

邹六省



窑中直流调速柜控制回路的改造

邹六省

因直流电动机具有较大的启动转矩和良好的启、制动性能以及易于在较宽范围内实现平滑调速的特点，某水泥厂分别在预分解系统生产线窑主传动、篦冷机篦床、水泥选粉机和生料选粉机的控制上引进4台直流传动调速控制系统。柜中的调速装置为英国CT公司的全数字直流驱动器MENTORⅡ。其中，两台选粉机选型为M210型；篦冷机篦床为M350型；窑主传动为M700型、M350型及其以上调速控制器需配套使用励磁控制器FXM5。

在使用中发现调速控制系统存在着一些缺陷，给维护带来诸多不便，为此，我们对其进行了改造，下面以窑中直流传动控制系统为例作一说明。

图1　改造前直流传动调速控制系统电气原理图

1系统参数

窑中直流电动机型号为ZSN4-280-091E，额定功率160kW，额定电压440V，额定电流397A，励磁电流9.75A，励磁电压180V，额定转速1 500r/min。直流调速控制系统为M700系列控制器，最大输出电压518V，最大输出电流700A，配套的FXM5励磁控制器最大励磁电压300V，最大输出励磁电流20A。

2原直流调速控制柜原理

直流传动调速柜控制系统电气原理图见图1（原理说明略，冷却风扇主回路略）。

3存在问题

（1）集中方式下，若系统中无故障，即K6吸合状态下，中控驱动使K1吸合，KM1得电吸合，电流从L2端→QL2→转换开关KK的R侧→K1常开触点→KM1常开触点→K7继电器线圈。这种情况下，K7就不是纯粹的本地驱动，本地和集中都可以给定转速，两地可控。

（2）冷却风扇作为直流电机的强冷设备，在工作中是直流电机的设备联锁，即是直流电机的保护装置。若冷却风扇故障，直流电机应立即停转，否则可能导致电机温度过高而烧毁。从设备角度来讲，冷却风扇是窑主电机的辅助设备，但从电气联锁的角度分析，窑主电机应理解为冷却风扇的从设备。从图1可以看到，冷却风扇受窑主电机的控制，因此当冷却风扇故障时，不能影响到主电机的运转，这种控制方式对于主电机是非常危险的。

（3）冷却风扇的控制没有过热保护装置。

（4）因调速系统工作时，故障继电器K6为吸合状态，若将K6常开触点接入PLC，则上位显示报故障，这是不合理的，因此将K6常闭触点接入PLC。这样又可能造成一种假象，当系统不送电即QL1断开或控制回路QL2断开时，K6会将信号经PLC在上位进行显示，产生误解。

（5）备妥信号只通过KK传送，开车前，若因欠磁报故障而未进行处理，中控仍可开车，没有实现真正意义上的备妥。

（6）在经过窑速提升后，由于喂料量的增加，电流增加，经常导致FMX5励磁板上的20A电源保险烧毁，从而导致电路板过热，烧毁电路板。

（7）电机下线保养时，更换不同型号、功率的直流电机后，由于电机参数不尽相同，需要重新设定和调整最大励磁电流。调整时，需短接FXM5电路板上的1、2两点进行模拟启动，同时用万用表的直流电流档串到励磁回路里测量励磁电流，并调节FXM5上用以设置最大励磁电流的电位器RV2来达到该电机的额定励磁电流值，而电控柜布局紧凑，安装空间狭窄，不利多人合作，导致操作不便。

（8）主接触器和M700控制器双驱动，驱动信号2个，应答信号2个，占用PLC数字量点位多。

4技改方案和技术实施

改造后的直流传动调速控制系统电气原理图见图2（原理说明略，冷却风扇主回路略）。

（1）将集中备妥信号K5和本地驱动信号K7进行联锁，保证本地和集中控制的独立性。

（2）将KM1和KM2的驱动顺序对调以实现冷却风扇对窑电机的设备联锁功能，无论本地方式还是集中方式，冷却风机不开，主接触器不能工作，从而实现对直流电动机的硬保护功能。

（3）加入热继电器KH1实现对冷却风扇的热保护功能。

（4）故障继电器K6常闭点送PLC在系统断电时使上位产生误解，而PLC程序中触点的设置灵活多样，因此，触点送PLC时无须从现场控制的原理考虑，直接将K6的常开触点送PLC即可，在PLC中触点的常开常闭选择和上位故障颜色的设置依具体实际情况自行设计。

图2　改造后直流传动调速控制系统电气原理图

（5）从图2中可知，备妥信号来自L3、N线、QL4、QL1、RD、QL3、KH1、KK的位置以及欠磁信号，缺一不可，备妥信号真实有效。

（6）使用陶瓷式保险和保险座，将FXM5线路板上20A的保险引到外面取代原FXM5板上卡簧式保险座，可大大降低线路板被烧毁的可能性，更换也更加方便。

（7）有时电机需下线进行保养，在更换新电机时，由于型号、功率不尽相同，要对最大励磁电流进行重新设置，但操作不便。因此，在励磁控制器的励磁输出回路中串联了一个量程为25A的分流器，并且并联了一个满量度为75mV的毫伏表A1。这是因为FXM5励磁控制器提供的是一个直流的恒流源，分流器与毫伏表并联后串入励磁回路中相当于一个直流电流表，这样在调整最大励磁电流值时可以监视励磁电流的变化。实际上，分流器是一个阻值极小的电阻，对应于一个恒定的毫伏值输出给毫伏表，其上有与毫伏值相对应的电流刻度盘，可以方便操作者观察电流变化。每当更换完电机后，模拟启动时，操作者可一边调节RV2一边观察毫伏表的指针变化，一个人便可完成这项工作。

（8）如图2所示，原图中的二次驱动K2被删除，同时去掉了本地方式继电器K7的辅助常开点，只保留主接触器KM1的辅助常开点，即无论是本地还是集中都通过KM1触点来同时驱动主回路和调速器，这样就可以通过一次驱动来完成整个系统的启动。

5　效果

控制柜改造后，各种设计上的缺陷被修正，信号传送更加真实；主接触器和M700双驱动改为一次驱动，节省了驱动和应答两个数字量点位；冷却风机联锁的加入提高了设备的安全性；方便的调试手段给电气维护人员的工作带来了极大的便利。

Modification on the Control Circuit of Kiln DC Speed Regulation System

TM592文献标识码：A文章编号：1001-6171（2016）02-0086-03

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