水泥球磨生產線主減速機軸瓦溫度改造
2023-03-08徐偉
（山東魯碧建材有限公司）
引言
某公司為響應我國淘汰落后產能的政策要求，重建了一套由CLM150-100輥壓機和Φ3.8m×13m水泥磨組成的聯合粉磨系統，年產水泥1.5×106t。水泥球磨主電機型號為YRKK900-8,額定功率2 500kW，額定電壓10kV，主減速機型號為MFY250-299 ，輥壓機由兩個功率為2×800kW的高壓電機驅動，設計臺時為140~150t/h，于2014年9月投產運行。自投產達標后，水泥生產系統穩定運行。水泥粉磨系統工藝流程如圖1所示。
自2020年以來，水泥球磨主電機因主減速機軸瓦溫度波動過大，多次出現電氣故障跳閘的情況，嚴重影響水泥生產系統的穩定順行。
因此，要求專業技術人員系統分析故障問題，經技術改造，取得顯著效果，減少了該故障的發生，保障了生產系統的穩定順行。
圖1 水泥粉磨系統工藝流程
01 發現的問題及相關分析
1.1 現狀
水泥球磨主減速機作為傳動裝置，降低轉速的同時可以提高輸出扭矩，改變軸線的相互位置以適應生產工藝要求，是水泥生產中的重要設備。軸瓦溫度是減速機運行中的重要監視參數，直接反映減速機的工作狀態，因此，軸瓦溫度的準確性顯得尤為重要。
該公司球磨主減速機本體共有12個軸瓦溫度測點，采用熱電阻PT100測溫元件，進行接觸式溫度測量，測量精度高，適用于遠距離、多點、集中檢測和自動控制。其溫度傳輸方式是溫度信號經信號屏蔽電纜送至現場數字儀表輸入端，經數據采集和處理后，在表頭上循環顯示，并將12路溫度信號分別轉換為12路4~20mA電流信號，表頭輸出端子通過信號電纜傳輸至遠程DCS,由模擬量輸入模塊采集后，經西門子S7-300系列PLC數據處理，溫度顯示在中控室電腦上。另外，DCS控制系統根據采集到的溫度數據來監視主電機的減速機，溫度過高將跳閘保護主電機，發出停車命令，使主電機停機。
1.2 存在的問題
在實際生產運行過程中，多次出現因軸瓦溫度信號異常而引起DCS控制系統保護聯鎖停機的故障，嚴重影響水泥的正常生產進度以及企業的經濟效益。該故障現象主要表現為：球磨減速機運行穩定，水泥生產各項參數正常，但控制系統所顯示的軸瓦溫度會瞬間升高，幾秒內上升至聯鎖停機值，造成水泥磨機聯鎖停機。主電機停機后，溫度值逐步恢復到正常范圍內，可以再次啟動。
1.3 問題分析
（1）熱電阻測量元件存在故障，熱電阻測溫元件是否正常以及測量插入位置都會影響測量結果的準確性。
（2）用于采集軸瓦溫度的信號電纜存在虛接、連接不牢固的情況時，會因設備震動等原因造成信號波動，如果波動值過大，信號值超過跳閘保護值，就會引起主電機聯鎖停機故障。
（3）現場數字顯示儀表輸入、輸出端子采用插拔式端子，在現場環境灰塵較多、振動較大等客觀條件下，容易造成接線端子松動。再加上數字儀表抗干擾能力不高，易出現信號干擾造成溫度失真。
（4）系統干擾問題。系統干擾會對數據采集和測量造成干擾，使溫度信號失真。
該公司維修電工多次對該故障進行處理，如：緊固或粘合儀表接線端子、增加信號隔離器、更換信號電纜、排查接地系統、確保接地方式以及接地電阻符合規范要求等，都無法徹底消除該故障。通過分析排查，Z終確定該故障是由上述第二種原因造成的。
02 改造措施及實施步驟
2.1 改造思路
直接將溫度信號傳輸至DCS控制系統,采集和處理溫度數據，避免插拔式線路連接，利用以太網進行數據通訊，采用威綸觸摸屏作為溫度顯示儀表，全面、準確、無誤地顯示12路軸瓦溫度，并與遠程中控室溫度數據時刻保持一致。
觸摸屏又稱為“觸控屏”“觸控面板”，是目前Z簡單、方便、自然的一種人機交互方式。它賦予了多媒體以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設備，具有堅固耐用、反應速度快、節省空間、易于交流等優點。利用這種技術，用戶只要用手指輕輕觸碰計算機顯示屏上的圖符或文字就能操作主機，使人機交互更為直接，應用范圍廣闊。
2.2 具體實施步驟
（1）增加溫度變送器，將12路熱電阻溫度信號經屏蔽電纜直接接入到DCS控制柜中的溫度變送器，經溫度變送器轉換為4~20mA信號，利用西門子S7-300系列PLC進行數據采集處理。
（2）不使用現場數字顯示儀表，在現場儀表箱上增加威綸觸摸屏，實現現場顯示軸瓦溫度。對威綸觸摸屏進行軟件編程，使12路溫度數據顯示在觸摸屏上，并正確設置觸摸屏IP地址。觸摸屏軟件設計完成后，下載調試、運行。
（3）敷設網線，通過網線連接DCS與觸摸屏，實現數據通訊連接，使DCS采集的溫度數據可以顯示在觸摸屏上。
03 改造前后對比
3.1 控制原理接線圖比較
改造前軸瓦溫度（以8路為例）控制示意圖
改造后軸瓦溫度（以8路為例）控制示意圖
3.2 現場儀表對比
改造前現場儀表顯示
改造后現場儀表顯示
3.3 績效對比
04 推廣應用前景
目前，一些主機（主電機、風機等）工藝設備參數都通過現場數字儀表進行顯示，但現場環境差、振動大，易導致很多溫度、電流等信號失真，造成主機設備停機。此次技術改造，通過開發高級儀表編程，替代了現場數字顯示儀表，不僅滿足現場要求，增加儀表的可靠性，還可有效減少設備停機的次數，具有較好的推廣應用前景。
05 結語
水泥企業對生產穩定順行的要求越來越高，這次通過利用原DCS控制系統和觸摸屏技術對現場溫度進行改造，可以保證準確測量和顯示減速機軸瓦溫度，防止因信號波動造成的停機故障，達到了水泥生產連續穩定順行和穩產增效的目的。
（來源：水泥備件網）