水泥球磨生產(chǎn)線主減速機軸瓦溫度改造

徐 偉

（山東魯碧建材有限公司，山東 濟南 271103）

山東魯碧建材有限公司為響應(yīng)我國淘汰落后產(chǎn)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(lián)合粉磨系統(tǒng)，年產(chǎn)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(qū)動，設(shè)計臺時為140～150t/h，于2014年9 月投產(chǎn)運行。自投產(chǎn)達標后，水泥生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定運行。水泥粉磨系統(tǒng)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(xiàn)電氣故障跳閘的情況，嚴重影響水泥生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定順行。

圖1 水泥粉磨系統(tǒng)工藝流程

因此，要求專業(yè)技術(shù)人員系統(tǒng)分析故障問題，經(jīng)技術(shù)改造，取得顯著效果，減少了該故障的發(fā)生，保障了生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定順行。

1 發(fā)現(xiàn)的問題及相關(guān)分析

1.1 現(xiàn)狀

水泥球磨主減速機作為傳動裝置，降低轉(zhuǎn)速的同時可以提高輸出扭矩，改變軸線的相互位置以適應(yīng)生產(chǎn)工藝要求，是水泥生產(chǎn)中的重要設(shè)備。軸瓦溫度是減速機運行中的重要監(jiān)視參數(shù)，直接反映減速機的工作狀態(tài)，因此，軸瓦溫度的準確性顯得尤為重要。

山東魯碧建材有限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(jīng)信號屏蔽電纜送至現(xiàn)場數(shù)字儀表輸入端，經(jīng)數(shù)據(jù)采集和處理后，在表頭上循環(huán)顯示，并將12路溫度信號分別轉(zhuǎn)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(jīng)西門子S7-300 系列PLC 數(shù)據(jù)處理，溫度顯示在中控室電腦上。另外，DCS 控制系統(tǒng)根據(jù)采集到的溫度數(shù)據(jù)來監(jiān)視主電機的減速機，溫度過高將跳閘保護主電機，發(fā)出停車命令，使主電機停機。

1.2 存在的問題

在實際生產(chǎn)運行過程中，多次出現(xiàn)因軸瓦溫度信號異常而引起DCS 控制系統(tǒng)保護聯(lián)鎖停機的故障，嚴重影響水泥的正常生產(chǎn)進度以及企業(yè)的經(jīng)濟效益。該故障現(xiàn)象主要表現(xiàn)為：球磨減速機運行穩(wěn)定，水泥生產(chǎn)各項參數(shù)正常，但控制系統(tǒng)所顯示的軸瓦溫度會瞬間升高，幾秒內(nèi)上升至聯(lián)鎖停機值，造成水泥磨機聯(lián)鎖停機。主電機停機后，溫度值逐步恢復(fù)到正常范圍內(nèi)，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(jié)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(shè)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(lián)鎖停機故障。

（3）現(xiàn)場數(shù)字顯示儀表輸入、輸出端子采用插拔式端子，在現(xiàn)場環(huán)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(shù)字儀表抗干擾能力不高，易出現(xiàn)信號干擾造成溫度失真。

（4）系統(tǒng)干擾問題。系統(tǒng)干擾會對數(shù)據(jù)采集和測量造成干擾，使溫度信號失真。

我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(tǒng)、確保接地方式以及接地電阻符合規(guī)范要求等，都無法徹底消除該故障。通過分析排查，最終確定該故障是由上述第二種原因造成的。

2 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(tǒng),采集和處理溫度數(shù)據(jù)，避免插拔式線路連接，利用以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)時刻保持一致。

觸摸屏又稱為“觸控屏”“觸控面板”，是目前最簡單、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(shè)備，具有堅固耐用、反應(yīng)速度快、節(jié)省空間、易于交流等優(yōu)點。利用這種技術(shù)，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，使人機交互更為直截，應(yīng)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(jīng)屏蔽電纜直接接入到DCS 控制柜中的溫度變送器，經(jīng)溫度變送器轉(zhuǎn)換為4～20mA 信號，利用西門子S7-300 系列PLC 進行數(shù)據(jù)采集處理。

（2）不使用現(xiàn)場數(shù)字顯示儀表，在現(xiàn)場儀表箱上增加威綸觸摸屏，實現(xiàn)現(xiàn)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(shù)據(jù)顯示在觸摸屏上，并正確設(shè)置觸摸屏IP 地址。觸摸屏軟件設(shè)計完成后，下載調(diào)試、運行。

（3）敷設(shè)網(wǎng)線，通過網(wǎng)線連接DCS 與觸摸屏，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊連接，使DCS 采集的溫度數(shù)據(jù)可以顯示在觸摸屏上。

3 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(xiàn)場儀表對比

改造前現(xiàn)場儀表顯示

改造后現(xiàn)場儀表顯示

3.3 績效對比

球磨主減速機軸瓦溫度顯示 改造前 改造后顯示儀表個數(shù) 2 個 1 個顯示方式 兩屏、依次循環(huán)顯示 一屏全部顯示電氣處理次數(shù) 2～4 次/月 0 次/月溫度準確性 間歇性波動 準確顯示無波動

4 推廣應(yīng)用前景

目前，一些主機（主電機、風(fēng)機等）工藝設(shè)備參數(shù)都通過現(xiàn)場數(shù)字儀表進行顯示，但現(xiàn)場環(huán)境差、振動大，易導(dǎo)致很多溫度、電流等信號失真，造成主機設(shè)備停機。此次技術(shù)改造，通過開發(fā)高級儀表編程，替代了現(xiàn)場數(shù)字顯示儀表，不僅滿足現(xiàn)場要求，增加儀表的可靠性，還可有效減少設(shè)備停機的次數(shù)，具有較好的推廣應(yīng)用前景。

5 結(jié)語

水泥企業(yè)對生產(chǎn)穩(wěn)定順行的要求越來越高，這次通過利用原DCS 控制系統(tǒng)和觸摸屏技術(shù)對現(xiàn)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(chǎn)連續(xù)穩(wěn)定順行和穩(wěn)產(chǎn)增效的目的。