提 要:介紹了為實現(xiàn)削片機傳動的運行所進(jìn)行的高壓電機的電氣設(shè)計、控制邏輯以及實現(xiàn)這一控制邏輯所采取的控制方式。關(guān)鍵詞:削片機傳動;電氣設(shè)計;控制邏輯;網(wǎng)絡(luò)配置 作者簡介:陳少娟,工程師,在福建南紙股份有限公司技術(shù)開發(fā)部設(shè)計室工作。先后參加了日產(chǎn)100噸廢紙脫墨漿工程、日產(chǎn)200噸木片磨木漿工程、年產(chǎn)18萬噸彩色膠印新聞紙技改工程、日處理3萬噸污水處理場等多項技改工程的電氣設(shè)計。1 TMP木片制備系統(tǒng)概況 我廠在1994年從瑞典Sunds公司引進(jìn)了一條日產(chǎn)200tTMP生產(chǎn)線,為了與木片磨木漿車間(TMP車間)配套,必須新建一條木片制備系統(tǒng)。 TMP車間的日生產(chǎn)能力為200t(風(fēng)干),每日需耗馬尾松木片約450~500m3(實積)。木片制備系統(tǒng)的生產(chǎn)能力為60m3(實積)/h。 新建的木片制備系統(tǒng)是一條完整的獨立生產(chǎn)線,從水上貯木場取木開始至將木片送到TMP車間止,全過程與原有調(diào)木車間的生產(chǎn)線沒有相互關(guān)聯(lián)。 新木片系統(tǒng)與原有化漿木片系統(tǒng)比較,主要特點有:新系統(tǒng)的木片是原木剝皮后切制的,系統(tǒng)中一些設(shè)備引進(jìn)芬蘭的順智調(diào)木公司(Sunds Defibrator Wood handling OylRauma)的設(shè)備。設(shè)備布置緊湊,生產(chǎn)線占地省,木片的質(zhì)量較好,切片合格率高。其中,引進(jìn)的削片機傳動系統(tǒng)是木片制備系統(tǒng)中的主要設(shè)備,其所制備的木片主要用于生產(chǎn)木片磨木漿,以配抄新聞紙。2 削片機簡介2.1 結(jié)構(gòu)簡介 Rauma GS Chipper 8-2500削片機刀盤直徑2500mm,刀數(shù)8片,斜喂料,上出料。傳動齒輪箱通過液力聯(lián)軸器與主電機聯(lián)接。該齒輪箱配有循環(huán)油泵和油過濾器、水冷卻器。齒輪箱主動軸的另一側(cè)聯(lián)接液壓電機,在液壓電機和齒輪箱之間的聯(lián)軸器中有一副定位剎車盤。削片機配有一專用的液壓站,供正常生產(chǎn)和維修時使用。主要組成部件有:削片機刀盤、高壓電機、液壓泵、液壓電機、電磁閥、齒輪箱和齒輪箱潤滑油泵。 2.2 控制原則 削片機主傳動電機、齒輪箱油泵和液壓泵都能在控制室和就地控制。 削片機運行必須在液壓站和齒輪箱潤滑油系統(tǒng)先開機,且削片機運行的8個條件均滿足時才允許開機。 3 削片機的電氣設(shè)計3.1 一次元件的選擇 削片機傳動的驅(qū)動電機為6kV400kW高壓電機,其一次系統(tǒng)圖如圖1所示。 3.1.1 隔離開關(guān)的選型 GN19-10C/10003.1.2 斷路器的選型 ZN21-10/800 由于削片機傳動為要求經(jīng)常開停的高壓用電設(shè)備,屬于頻繁操作。所以,在考慮該斷路器的選型時,選用可頻繁操作的真空斷路器作為操作開關(guān)。圖1 電機驅(qū)動系統(tǒng)3.1.3 氧化鋅避雷器的選擇 Y5w-7.6/24 由于真空斷路器會產(chǎn)生操作重燃過電壓問題,由真空斷路器分?jǐn)喽a(chǎn)生的操作過電壓的起始源是負(fù)載本身,因此,操作過電壓保護(hù)電器裝在斷路器的負(fù)載側(cè)?! ⊙趸\避雷器主要用于吸收真空開關(guān)分、合閘過程中產(chǎn)生的操作過電壓、保持高壓電氣設(shè)備的絕緣免受操作過電壓的損害。因此,為了防止產(chǎn)生操作過電壓而損壞電機,在斷路器下端并接了高壓氧化鋅避雷器作為吸收裝置。3.2 削片機高壓開關(guān)柜控制回路的設(shè)計 削片機電機的保護(hù):過負(fù)荷及電流速斷保護(hù)、失壓保護(hù)、接地保護(hù)、接地時限保護(hù)、電流電壓的測量。 高壓開關(guān)柜上的控制回路如圖2所示:二次回路的操作機構(gòu)選用彈簧操作系統(tǒng),在控制系統(tǒng)中具有防跳機構(gòu)?! D中的彈簧儲能開關(guān)S1處于拉緊狀態(tài)。此時,對應(yīng)的鈕子開關(guān)HK應(yīng)在合的位置,圖中輔助觸點1ZJ為PLC輸出允許開機的信號。在削片機的8個條件滿足(加合閘按鈕閉合)時,PLC輸入1ZJ合閘的信號,觸點1ZJ閉合,斷路器合閘。在斷路器合閘過程中如果出現(xiàn)短路故障時,保護(hù)裝置動作使斷路器跳閘,此時,TBJ自鎖。若合閘脈沖未解除,TBJ常閉接點斷開,切斷合閘回路。在現(xiàn)場均有合、跳閘按鈕。2ZJ輔助觸點的作用是在削片機合閘運行過程中,如果出現(xiàn)削片機的運行條件缺一,則2ZJ常開接點閉合輸出信號至出口繼電器跳閘。2ZJ-DL-4XJ中的DL串聯(lián)在回路中,是為了保證信號繼電器4XJ發(fā)出信號時是在削片機斷路器在合閘的狀態(tài)下(圖2中1ZJ、2ZJ、3ZJ線圈見圖3)。3.3 削片機高壓柜控制回路元器件的整定 繼電保護(hù)裝置的可靠性和靈敏性是很重要的兩個基本要求。因此,對于斷路器的二次接線中保護(hù)及控制、信號回路中元器件的選擇,除應(yīng)注意其功能選擇外,還應(yīng)注意對其參數(shù)的選擇。3.3.1 電流速斷保護(hù)的整定 電機額定電流的計算: I=P/( 31/2×Ue×cosφ×η) ?。?00/( 31/2×6000×0.876×0.95) ?。?6.3A 異步電動機(應(yīng)躲過電動機的起動電流) Idzj=KkKjxKqIed/n1 =1.6×1×7×46.3/(100/5) j=26A 其中,Kk—可靠系數(shù),用于速斷保護(hù)時,DL型和GL型繼電器分別取1.4~1.6和1.8~2.0;用于差動保護(hù)時取1.3;用于過負(fù)荷保護(hù)時動作于信號取1.05,動作于跳閘取1.2(本設(shè)計選用DL型繼電器,取1.6上限)?! jx—接線系數(shù),接于相電流時取1.0,接于相電流差時取 31/2。n1—電流互感器變比Ied—電動機額定電流Kq—電動機起動電流倍數(shù)圖2 高壓開關(guān)柜控制回路3.3.2 過負(fù)荷保護(hù)的整定 保護(hù)裝置的動作電流(應(yīng)躲過電動機的額定電流) Adzj=KkKjxIed/(Khn1) =1.05×1×46.3/(0.85×100/5) =2.87A 其中,Kh—繼電器返回系數(shù),取0.85?! ”Wo(hù)裝置的動作時限(躲過電動機起動及自起動時間,即tdz>tqd),對于一般電動機為: tdz=(1.1~1.2)tqd 1SJ過負(fù)荷時限: tdz=(1.1~1.2)tqd=(1.1~1.2)×9 ?。?0.85s3.3.3 接地時限 2SJ (2~3)s圖3 削片機狀態(tài)信號輸入4 削片機的聯(lián)鎖及其控制 8-2500型削片機自身帶有多個安全運行檢測開關(guān),有的用于報警,有的用于控制運行并同時報警。4.1 削片機傳動控制邏輯圖 如圖4所示。4.2 控制邏輯說明 (1)與削片機“制動”開關(guān)旋鈕聯(lián)鎖:“制動”指令須解除后才能啟動削片機。如果在削片機運行中誤操作“制動”開關(guān),則削片機會自動停機?! ?2)與液壓油壓力開關(guān)聯(lián)鎖:保證液壓電機制動用油壓力達(dá)到0.07MPa。如油壓低于此限時間達(dá)到5s,主傳動電機不能運轉(zhuǎn)?! ?3)與削片機扇型門限位開關(guān)聯(lián)鎖:扇型門須關(guān)閉。 (4)與液壓站液壓泵的運行聯(lián)鎖:液壓泵要先運行?! ?5)與齒輪箱油溫大于80℃的溫控開關(guān)聯(lián)鎖:油溫超過80℃時,主傳動電機不能運轉(zhuǎn)?! ?6)與齒輪箱油溫大于70℃的溫控開關(guān)聯(lián)鎖:油溫高于70℃但低于80℃時,不得超過10min,如超過10min,主傳動電機停機。 (7)與齒輪油泵的運行聯(lián)鎖:油泵須先運行5s以上?! ?8)與齒輪油壓力開關(guān)聯(lián)鎖:油壓須大于0.07MPa,當(dāng)油壓小于低限時間2s,主傳動電機不能運轉(zhuǎn)?! ?9)削片機正常運行中,已運行著的齒輪油泵和液壓泵不受它們的停機按鈕控制?! ?10)削片機停機時,主傳動電機立即斷電,而齒輪箱油泵(還有液壓泵)需滯后30min才會停機。這時雖按過停機按鈕,泵也會繼續(xù)運行至額定時刻。以此保證刀盤在慣性作用下自由轉(zhuǎn)動,齒輪箱和液壓電機的潤滑(刀盤旋轉(zhuǎn)時,液壓電機也會停)。在這種情況下,刀盤轉(zhuǎn)動時間可達(dá)25min。 另外,齒輪油壓力過濾器開關(guān)雖不參加任何聯(lián)鎖,但如果出問題,10s后會在控制室報警。 對于這樣復(fù)雜的控制程序,我廠采用了計算機控制系統(tǒng),整條生產(chǎn)線實現(xiàn)控制室集中控制,現(xiàn)場無人化生產(chǎn),自動化水平高。5 計算機控制系統(tǒng)選型及網(wǎng)絡(luò)配置5.1 系統(tǒng)選型 在PLC選型上選用美國通用電氣公司GE-FANUC90-30系列產(chǎn)品。該產(chǎn)品在硬件上選用模塊化設(shè)計,所有功能模塊都作成嵌入式,可根據(jù)需要嵌入底座板。易于用戶控制系統(tǒng)擴展。該產(chǎn)品可靠性高,抗干擾能力強。在軟件上選用穩(wěn)定可靠的WINDOWS NT平臺和GE FANUC Cimplicity的SCADA軟件。該軟件開放性能好,易于與第三方軟件集成。5.2 網(wǎng)絡(luò)配置 計算機控制系統(tǒng)采用以太網(wǎng)絡(luò)的總線式拓樸架構(gòu)。 監(jiān)控站軟件SCADA采用GE FANUC Cimplicity HMI Server,該監(jiān)控軟件開發(fā)平臺運行在WINDOWS NT系統(tǒng)下;工程師工作站組態(tài)軟件采用與PLC配套的GE logimaster 9030加掛以太網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序。在PLC側(cè)選用以太網(wǎng)絡(luò)模塊??偩€采用50Ω的細(xì)纜,配以終阻器和T型頭,PLC的以太網(wǎng)模塊配以太網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器與總線相連,監(jiān)控站和工程師站配以太網(wǎng)卡與總線相連。6 信號監(jiān)控 為了在控制室能夠更加清楚、直觀地監(jiān)視削片機的運行情況,我們將削片機高壓部分的控制回路的保護(hù)信號等引入了PLC?! ∠髌瑱C的儲能信號燈、合分閘指示燈及合閘條件允許(除合閘按鈕外)信號燈均可在電腦顯示?! ∵^負(fù)荷、電流速斷、失壓、接地信號、變壓器溫度信號及電流亦有在電腦顯示?! 「鱾€信號輸入圖見圖3。圖4 削片機傳動控制邏輯7 結(jié)束語7.1 作為變電所最重要設(shè)備的斷路器,正常運行時用來接通和斷開負(fù)載電流。當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生短路或過載時,必須迅速地切斷短路電流或過載電流,保證供電系統(tǒng)的安全運行。對于需要頻繁操作的開關(guān)選用真空斷路器較為合適。運行至今,車間對于該斷路器的運行反應(yīng)良好。真空開關(guān)的維護(hù)檢修工作量少,動作可靠,實現(xiàn)了安全供電。7.2 對于斷路器的二次接線中保護(hù)及控制、信號回路中元器件的選擇,除應(yīng)注意其功能選擇外,還應(yīng)注意對其參數(shù)的選擇,以滿足繼電保護(hù)裝置的可靠性和靈敏性的要求。7.3 削片機控制是整個木片制備系統(tǒng)中最為復(fù)雜的控制,削片機設(shè)備又是中心設(shè)備,通過電氣與PLC控制的合理設(shè)計,使得調(diào)試工作能夠在較短的時間內(nèi)完成。削片機傳動的運行表明,采用PLC控制有繼電器控制和常規(guī)儀表無法比擬的優(yōu)點,為削片機傳動的正常、可靠運行創(chuàng)造了良好的運行條件。
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