1、球磨电气控制系统改造初探 【摘要】文章通过对球磨电气控制系统在改造前存在具体问题的分析、改造过程中采用的方法及投入的简要分析、改造后运行状态的对比，简述了电气控制系统改造的合理性和必要性，为以后科学开展电气控制系统改造提供了经验。 【关键词】电动机；球磨机；电气控制系统；改造 1 原控制系统存在的问题 1.1 PLC 控制系统硬件的问题 原系统采用的是 S7-300型 PLC控制系统，对球磨机及物料运送、筛分设备进行控制，同时后面的焙烧系统也由此系统中进行控制运行。由于生产现场的特殊性，在引进此批设备后，生产现场又增加了一些设备，因此控制系统的容量及稳定性就存在了较大问题。在增加一些辅助设备时
2、，例如增加除尘用螺旋运输机的控制、振动机的控制等，由于容量不足的原因，就不能使用 PLC系统进行控制，而采取的是继电器进行控制，增加了系统的不稳定因素。 1.2 球磨机驱动电动机控制系统的问题 从 GFE 公司引进的球磨机配套电机为绕线式异步电动机，供电源电为AC500V。在运行过程中，一方面存在电源不标准、备件较难准备的问题；另一方面电机运行故障率高，受现场振动大、灰尘大的缘故，二次侧由于采用继电器切除电阻进行启动控制，故障特别多，查找故障也非常麻烦。因此在引进此设备运行后不久，对此电机及供电和控制系统进行了改造，电机仍为绕线式异步电动机，但采用 AC6000kV 电源供电、二次侧采用无刷液
3、阻器进行启动控制。此种启动器内部充满启动液，安装于电动机转子输出的另一端，与转子共同旋转。启动过程中随着转速 的提升，内部元件在旋转力的作用下靠近，减少液阻而逐渐提高启动速度，达到一定转速时内部机构将转子外接二次线进行短接，切除液阻，完成启动。当时，这种控制方式对一般的绕线式异步电动机的启动控制还是比较先进和适用的，避免了继电器控制的许多缺点。 1.3 球磨机驱动电动机的保护控制问题 球磨机驱动电动机在运行过程中，由于自身必要保护措施的缺失，发生了电机二次侧短路、定子绕组绕损等较大设备故障，对生产造成了不利因素，这也是一个较大的问题。此电动机采用风机输送自然风对顶部安装的冷却装置进行散热，进而
4、对 电动机定子产生的热量进行冷却的原理来对电动机运行过程进行降温，风机电动机采用 AC380V 电源单独供电。受 PLC 系统容量限制，未进行系统进行整体控制，风机及电动机在运行过程中不能得到有效监控，对发生的故障也不能及时发现。因此在此两台设备出现故障时，球磨机驱动电动机运行时产生的热量不能及时得到冷却，造成电动机温度高而没有任何现场检测装置跟踪发现，进而发生电动机烧损事故。另外，球磨机电动机运行过程中的轴承温度也没有检测装置对其进行监测，靠人工定时对其测定，不能很好地保护此设备良好运行，增加了故障点。因此电动机自身 必要保护措施的缺失也是一个较大的问题。 2 控制系统的改造 球磨机机械系统
5、的改造为电气控制系统进行完善性改造提供了时机，为彻底解决存在的问题提供了机会。因此，球磨电气控制系统针对上述问题进行了改造。主要是对电动机及主电源和控制系统、其他设备驱动控制系统、 PLC 控制系统及程序控制进行了改造，取得了优异的实效业绩。 2.1 PLC 控制系统硬件及控制程序的完善 针对原系统容量不足、受其他工序流程牵制等原因，造成其不能完全满足生产操作需要的问题，对 PLC系统进行扩容的改造。主 要是将 PLC控制器与其他工序的控制器进行分离，单独采用一套 S7-400 的 PLC 系统来控制球磨电气系统，并对监控点、控制点、现场其他数据采集、程序等进行了完善，满足了目前生产操作的需要
6、。同时预留了一些容量，为可能会增加的设备或功能预留了足够的容量。同时将原除尘系统的运行也纳入此系统中，提高了环保设备运行的可靠性和现场环保设备的管理水平，为确保生产顺利进行提供了保障。 2.2 球磨机驱动电动机及保护控制系统改造 球磨机驱动电动机功率较大，达到 400kW，且运行环境恶劣、灰尘大、振动大是影响电 动机正常运行的最大的不利因素。因此，对电动机进行改进及增加必要的保护与运行监控设备是相当重要的。在对电动机改造方面，首先对其冷却系统进行了改造，通过电动自带的冷却风扇对电动机进行冷却，冷却风扇安装于电动机转子轴上，通过防尘罩吸收外部空气对电动机定子进行冷却，增加了其运行的稳定性。从电动
7、机内部结构来看，在定子中及转子两端的轴承处安装了数个测温热电偶，通过信号转换输入 PLC系统对电动机运行时的温度参数进行实时监控，同时设定温度运行上限，达到上限自动停机并报警。对电动机运行最重要的电流进行随时监控，并在现场安装了 电流显示表，特别便于球磨机启动时相关参数的监控。通过对电动及保护控制系统的改造提高了电动机运行的安全系数。 2.3 球磨机驱动电动机控制系统的改造 球磨机驱动电动机控制系统的改造，是本次球磨电气控制系统改造中主要的改选内容，其中最重要的方面就是解决电动机二次侧控制系统在运行中的稳定性、安全性及经济性问题。本次改造采用的电动机为标准的绕线式异步电动机，通过滑环外引出外接
8、电源线，接入控制柜中进行二次侧运行控制。结合前两次电动机二次侧控制系统运行过程中的优缺点，根据现场具体情况，采用液阻柜对二 次侧运行进行控制。改造的主要方面是利用经济、安全、有效的导电溶液代替过去的电阻丝和较昂贵的专用启动液，装入一个容器中，通过插入电极的浓度来控制电极间阻值的大小，进而控制电动机启动时二次侧接入电阻值的大小。电机插入深度及快慢速度由液阻柜内电动机进行控制，可设定相应的启动时间来控制此电动机转动的速度，其结果是控制球磨机驱动电动机启动时二次侧接入电阻的变化速度，控制启动时间。启动完成后由液阻柜内元件对二次线路进行短接，电动机进行正常运行状态。 3 改造后设备的运行 通过对 PL
9、C 控制系统的升级改 造，降低了运行过程中的故障率，系统运行的稳定性得到了很大提升。而现场监控设备的完善，在设备出现故障前兆时就得到了相应的监控，减少了大量设备事故的发生，不但提高了设备的保产能力，对现场职工更好地管理设备也增加了信心。同时通过对球磨机驱动电机及控制系统的改造，消除了故障发生频繁的现象，从根本上杜绝了二次侧电动机启动时经常发生故障的现象，根除了存在的问题，且启动控制液阻柜所用电阻液价格低廉，所用控制元件为普通常用备件，消耗低，运行成本低，为企业争创良好经济效益做出了贡献。通过对控制程序、相关备件硬件的改造，完全满 足了生产工艺和生产流程的需要，完善了设备功能，提高了设备性能，为
10、企业生产提供了坚实保障基础。 4 结语 本次球磨电气控制系统的改造彻底解决了以前设备运行过程中控制系统存在的问题，特别是驱动电动机二次侧的启动控制问题，采用低价、高稳定性、高安全性的设备解决了存在的大问题，为企业降低了消耗。同时完全满足了现场生产工艺、生产流程的需要，运行过程中的高稳定性得到了现场操作人员的认可，取得了成功。 参考文献： 徐建平 . 溴化锂冷水机组电气控制系统自动化升级改造 J. 科技展望 ，2014， 19： 40. 高卫华； 彭晓光 . 集装箱装卸桥 TE电气控制系统改造 J. 集装箱化，2014， 09： 7. 陆海春； 周守伍 . 加弹车间中央空调电气控制系统改造 J. 聚酯工业，2014， 06： 87. 王树仁； 唐然 . 某船冰库门电气控制系统改造方案探索 J. 电子测试， 2014， s2： 227.
