烟草包装设备电气系统的接地安全经验分析

张琪，赵忠帅，赵新，何召明，郭倩玉

山东中烟工业有限责任公司青州卷烟，山东潍坊，262500

0 引言

烟草包装设备电气接地系统主要是由电路模块、低压直流电和低压交流单向回路共同组成。某烟草包装系统设备结构图如图1所示。确保该系统的安全运转，应做好系统维护工作，定期诊断设备是否存在故障问题，充分借助智能决策技术全面收集烟草包装设备电气接地系统维修检测信息，构建数据模型，准确实施定量分析，做好逻辑推理工作，根据相关信息进行智能决策，以便于将最精确的故障信息发送给维修技术人员。同时，要注意确保设备通信畅通，融合通信技术，不断提高设备安全自动化运行效果。

1 健全烟草包装设备电气接地系统维护体系

1.1 做好该设备电气接地系统安全维护管理工作

进入21世纪后，烟草农业建设不断加强，烟厂基础设施得以完善，烟叶生产水平得到了大幅提升，将传统的粗放化经营转变为集约规范化经营模式，基本构建了“种植在户、服务在社、专业合作”的生产组织形式，制定了“两头工厂化、中间机械化、服务专业化”的生产方式，有效推动了烟叶生产的发展转型升级。在此背景下，当代烟草企业非常重视烟草的精益化管理，通过启用先进的烟草包装设备来做好烟草包装工作。必须注意的是，发挥烟草包装设备的功能，应做好该设备电气接地系统安全维护管理工作，健全烟草包装设备电气接地系统维护体系，定期对该设备进行检修，尤其要注意检查电路模块、低压直流电和低压交流单向回路是否正常。

在检修烟草包装设备电气接地系统的过程中，应正确运用电子测试技术实施设备故障检测，充分发挥智能决策技术的功能。智能决策技术应用全面收集烟草包装设备电气接地系统维修检测信息，构建数据模型，并准确实施定量分析，应用专业技术知识，做好逻辑推理工作，根据相关信息进行智能决策，以便于将最精确的故障信息发送给维修技术人员，帮助维修人员全面掌握与了解设备零件性能的具体情况，不断提高精密零件检修工作的安全性与可靠性。

1.2 发挥虚拟维修技术的作用

在烟草包装设备电气接地系统检修过程中，应发挥虚拟维修技术的作用，该技术建模主要分为以下五项：

（1）对虚拟人体与虚拟工具实施建模。

（2）为虚拟化维修环境建立精确的模型。

（3）针对虚拟化维修过程实施建模工作。

（4）针对虚拟化维修过程展开全面的仿真分析。

（5）针对设备系统虚拟维修仿真的维修性分析实施建模，并建立精确的评估模型。

目前，在虚拟维修技术支撑下，虚拟性建模主要包括虚拟化人体建模以及针对烟草包装设备电气接地系统零件和工具的三维化数字建模，建模软件有CAD和CATIA。在烟草包装设备电气接地系统零件维修工作中，虚拟维修技术能够对物理世界进行形象、直观的表述，在计算机所生成的虚拟环境中完成一系列维修工作，辅助维修技术人员规范操作[1]。另外，应注意为烟草包装设备电气接地系统维修工作搭建虚拟机，通常在创建虚拟机的过程中，要按照网络命令下载并安装VMware Workstation虚拟软件工具，该工具下载安装非常简单，成功安装后，则需要打开VMware Workstation工具。接着，执行下一步网络命令，即单击“创建新的虚拟机”这一选项，这样能够进入新建的虚拟机向导，按照虚拟机安装向导的操作流程正确采用默认安装方式，依次按照“下一步”指令实施安装，会进入“选择客户机操作系统”界面，选择本次要安装的客户机操作系统为Linux，以及版本为CentOS 64位。选择好客户机操作系统后，单击指令“下一步”，网页跳转到了“命名虚拟机”界面，根据网络命令的自定义对虚拟机的名称与安装位置进行合理配置。

对虚拟机进行命名之后，单击指令“下一步”，这样就到了界面“处理器配置”，结合个人PC端的硬件质量和使用需求，自定义设置“处理器数量”和“每个处理器的核心数量”。完成处理器配置后，单击“下一步”，进入“此虚拟机的内存”设置界面，同样根据个人PC端的物理内存进行合理分配，这里搭建的Hadoop虚拟机后续将作为Hadoop集群主节点，所以通常会分配较多的内存。完成内存设置后，根据向导可以使用默认安装方式连续单击“下一步”按钮。当进入到“指定磁盘容量”界面后，可以根据实际需要并结合PC端硬件情况合理选择“最大磁盘大小”，例如默认磁盘内存20.0GB。完成磁盘容量设置后，则需要按照网络命令，使用默认安装方式连续单击“下一步”指令。当进入到“已准备好创建虚拟机”界面，就可以查看当前设置的要创建的虚拟机参数，在确认无误后单击“完成”指令，就完成了虚拟机的设置。完成新建虚拟机设置工作后，接着就要对虚拟机进行启动和初始化。首先，要选中创建成功的Hadop()1虚拟机，右击打开“设置”中的CD/DVD（IDE）选项，执行网络命令“使用ISO镜像文件（M）”，单击“浏览（B）”按钮来设置ISO镜像文件的具体地址。设置完ISO镜像文件后，单击“确定”指令，然后，选择当前Hadop()1主界面的“开启此虚拟机”选项，以此启动Hadop()1虚拟机。接着，选择第一条“Install or upgrade an existing system”选项，引导驱动加载完毕进入Disc Found界面，按下Tab健换至SKip选项，并按下Enter键进入到Cent（S）操作系统的初始化过程。先单击网络命令Next，进入到系统语言设置界面，为了后续软件及系统兼容性，通常会使用默认的English选项作为系统语言。为了方便查看，也可以选择Chinese（Simplified）系统语言。设置好系统语言之后，就要用系统默认配置连续单击界面的Next指令。当进入到Storage Device Warning（存储设备警告）界面时，选择网络命令“Yes,discard any data”（是，忽略所有数据）。接着，要执行磁盘格式，这样会立刻跳转到主机名hostname设置界面，自定义该虚拟机的主机名hostname（此处设置该台虚拟机主机名hostname为hadoop（1））。

2 维持设备供电稳定性

2.1 做好电源的安全设计工作

对于烟草包装设备来说，其电源电路属于单一型电路，主要是借助变压器来实现系统回路电流的安全控制。因此，确保设备控制系统安全质量与运行效率颇为重要，一旦控制系统出现了问题，所造成的损失无法弥补。在系统设计和安装工作中，应精心设计符合流程的电路系统，确保控制操作的规范性，这样方能为整个接地系统的安全提供完善的保障[2]。

实现烟草包装设备电气接地系统的安全运转，必须维持设备供电的安全性与稳定性，这就需要做好电源的安全设计工作，借助BIM技术构建三维模型。三维模型是一项重要的作业。在构建三维模型的过程中，设计师应准确获取设备参数和结构图，认真浏览细致的图纸，对所获取的数据进行整合与全面分析。在烟草包装设备电气接地系统电源设计过程中，构建模型的主要目标是对接地系统与电源开关构造形态、结构构造关系和内部所有相关属性的变化状况展开可视化分析，了解设备工作环境，以此设计更科学的电源组合系统[3]。

2.2 运用BIM技术分析模型数据

运用BIM 技术对烟草包装设备电气接地系统结构模型相关数据资料进行分析，结合分析结果将二维剖面图转化成三维立体化结构模型，这样方能直观化展示复杂的电气接地系统结构。通过三维模型分析，设计师能够和设备安装技术人员进行深度交流，全面理解复杂的电气接地系统结构组合，规避设备运行风险。在建立三维模型时，需要谨遵建模标准要求，运用BIM技术在二维横坐标和纵坐标上，适当增加空间坐标系，然后，正确运用插值法预估复杂的空间坐标。在Bentley平台上，运用BIM 建模软件开展三维建模工作时，应发挥克里金方法的作用，准确模拟大量的空间数据，这样能够设计好复杂的电气接地系统结构模型。因为所有参数信息和获取的数据处于统一管理工作状态，所以在构建三维模型时会自动生成完整的系统组合结构。

3 改善烟草包装设备电气接地系统自动化设置

3.1 做好通信配网差保护工作

目前，烟草包装设备电气接地系统自动化设置和通信网络紧密相连，从而使设备自动化得以有效提升。确保设备的安全运行，改善烟草包装设备电气接地系统自动化设置，理应重视做好通信配网差动保护工作，紧密融合5G通信网络技术。在21世纪的信息时代，5G通信网有三大优势：第一，运行速率更高；第二，网络容量更大；第三，时间延迟率更低。

在21世纪，5G通信技术发展态势良好，技术应用日益成熟，为各行业工作与发展提供了诸多便利，在不少垂直业务领域，5G通信技术的应用正更加深入。为了确保5G通信网络的顺利运行，国家非常重视做好电流纵差保护工作。目前，在通信配网差保护工作中，5G通信的高可靠性与低延时性能够代替光纤满足应用场景需要。在电流纵差保护工作中，5G通信技术能够对线路两端电流的数据进行正确交换，从而准确识别区内外的故障类型。需要注意的是，在配电网应用与保护过程中，首先要重视解决通道问题，其次，要严格按照输电网纵联差动保护的应用标准与有源配电网的具体情况[4]。

3.2 谨遵标准要求

从标准视角来看，配网差动保护通道设置有以下四条标准要求：第一，带宽必须达到2Mbps以上；第二，时延不得超过15ms；第三，其可靠性必须能达到99.999%；第四，安全等级达到I区。

改善5G通信网络在烟草包装设备电气接地系统中的安全应用效果，则需要启用故障时刻自同步技术。配网差动保护的原理是基尔霍夫电流定律，在保护工作中，需要对两端电流数据实施同步启动。配网差动保护通道不同于输电系统的专用光纤通道，这种差异表现为5G通信的来回时延并不相同，这样就不能再使用传统模式下的乒乓算法。

4 做好接地电阻安装工作

从气象角度来看，雷雨天气对烟草包装设备电气接地系统的影响不可忽视，如果接地系统安全设施不完善，就很容易导致烟草包装设备电气接地系统受到雷电的危害。因此，应注意做好接地电阻安装工作。在具体安装过程中，应尽可能地降低接地电阻的数值。通常，降低接地电阻数值的措施有以下四种：

第一，使用接地电阻降阻剂。使用接地电阻降阻剂能够进一步增加接地极的尺寸，使接地极与所接触的土壤之间的接触电阻数值得以降低。由此可见，降阻剂能够有效降低接地电阻数值。据调查了解，当前常用的降阻剂普遍偏碱性，其pH值在7.5到8.6之间，可以对接地体进行有效保护。其次，加入适量的降阻剂之后，设备的接地电阻数值会持续降低，时间越长电阻数值越小。必须注意的是，不能长时间持续使用降阻剂，否则，降阻剂会腐蚀接地电阻装置，腐蚀状况也会随着时间的推移越来越严重，因此，要合理控制降阻剂的使用量，及时处理接地电阻腐蚀问题。

第二，运用爆破接地技术降低接地电阻。该技术使用范围较为广泛，效果良好，操作次序是先对土壤进行爆破，这样土壤会产生裂隙，然后，运用压力机在裂隙中填入降低电阻率的材料，控制好填入量，这样可以降低土壤电阻率和接地电阻数值，进一步改善烟草包装设备接地线路防雷效果。

第三，适当增加接地网的面积。烟草包装设备电气接地网的接地面积与其接地电阻两者的关系为负相关，接地网的接地面积越大，所对应的接地电阻值会越小。在安装接地电阻的工作中，理应根据地理环境，对接地网的面积予以适当增加，以便于降低接地电阻值，改善防雷效果。需要注意的是，这种方法虽然有一定的效果，成本却很高，因此，要控制好成本问题，不能无限增加接地网的面积[5]。

第四，做好外引接地工作。在接地电阻安装工作中，时常会采取接地极干线连接法，也就是促进电气设备主接地网与周边土壤电阻率较低区域的有机连接，从而降低主接地网的接地电阻数值。

5 结语

综上所述，确保烟草包装设备电气系统接地安全，应注意健全设备系统维护管理体系，做好设备维修作业，提高设备自动化水平，正确使用BIM 技术对烟草包装设备电气接地系统结构模型相关数据资料进行分析，结合分析结果将二维剖面图转化成三维立体化结构模型，这样方能直观化展示复杂的电气接地系统结构。通过全面分析三维模型，设计师能够和设备安装技术人员进行深度交流，全面理解复杂的电气接地系统结构组合，规避设备运行风险。另外，要注意做好设备接地电阻安装工作。