王 燕  赵子军  山东山水水泥集团有限公司（250307）
左绪利 烟台山水水泥有限公司（265323）

    新型干法水泥生产线设备大型化、控制智能化的趋势和要求，使其配电和自动化控制水平也迅速提高，电气故障处理思路和方法与采用DCS控制之前相比，也在不断地创新与发展。本文结合山水集团各水泥企业电气维护工作的实践，介绍新型干法水泥生产线电气自动化故障处理的思路、方法及其应用案例。

1 电气自动化故障处理的思路与方法
1.1 新型干法水泥生产线电控设备的特点
    与采用DCS控制之前相比, 新型干法水泥生产线电控设备的特点表现为：
    （1）大部分设备的控制原理发生变化，如现场按钮盒的变化、COM线的增加等。
 
    （2）控制设备及元件增加，如COM线控制断路器，UPS、中继器、隔离器、网络通讯设备等。

    （3）先进电气装备的使用，如GIS高压组合电器、中置式开关柜、抽屉式低压柜等。

    （4）新技术的不断应用，带来了不熟悉的电气环境，如数字技术的应用：变频器、软启动器、全数字直流调速柜、直流屏等；智能仪表、总线仪表等。

    （5）新设备的应用，使随机配套控制系统的掌握与维修成为难点和重点。

1.2 电气自动化故障的分类
    为描述方便起见，将水泥生产线上的电控设备分为三层：

    中央操作层：主要包括中控室设备及控制程序、UPS、电视监控系统等。

    过程控制层：主要包括DCS系统的过程控制器、I/O机柜、UPS、DCS系统通讯网络等。

    现场设备层：主要包括高低压配电设备、MCC柜、随机配套控制柜、变频软启柜、液阻柜、自动化仪表、按钮盒、高低压电机、电线电缆等。

    中央操作层和过程操作层的设备只要调试好了，平常较少出现故障。3号线曾出现中控室UPS断电切换问题；潍坊熟料线曾出现生料过程站的控制器底板烧毁故障等；再一种故障就是控制程序存在量程、连锁、颜色方面等问题，这种现象也较普遍，需要运行过程中不断完善，此类故障一般需要专业技术人员来修改。

    现场设备层集中了绝大部分电控设备，成为日常维护的重点，也是故障处理的主战场。

1.3 故障处理思路及方法
    （1）中控室是生产控制的心脏，几乎所有设备的状态、运行信息都有记录，故障处理应首先从中控取得第一手原始资料，充分利用与故障有关的大量信息。平时应该多与操作员联系，了解设备运行状况，早发现问题，做到防微杜渐。

    （2）掌握设备的工作原理，至少应熟悉设备现场操作箱、控制柜的物理位置、关联关系以及操作顺序。例如：某子公司的转子秤曾出现既不能在中控开机也无法现场开机的情况，经查，原来是现场按钮盒上的急停按钮被误按下所致。

    （3）顺藤摸瓜，逐项排除，不放过任何可能的原因。例如：生产正常运行中，电缆中间断线并不常见。一次平阴公司立磨的振动信号丢失，经检查，上位、I/O机柜、所有连接端子、振动传感器都正常，确认恰恰是信号电缆断线所致。

2 故障处理思路及方法的应用案例
2.1 个案一
    昌乐线、岭子一期熟料线调试运行期间，都曾出现窑尾电容补偿柜开关和熔断器爆炸，造成停电事故；岭子更是造成110 kV总降主变差动保护跳闸，全厂停电。

    分析原因：（1）补偿柜内开关和熔断器质量可能有问题；更重要的原因是窑中直流调速柜12（或24）脉冲整流装置产生了高次谐波，而当分组投切电容器组时，其容抗的变化范围较大，当系统的谐波感抗与系统的谐波容抗相匹配时，就会发生高次谐波谐振，产生强大的谐振电流，从而造成爆炸及停机事故。

    （2）由于各级配电装置保护的定值整定不妥、动作时限配合不当，造成越级跳闸。处理措施： 由于电容器回路是一个LC电路，对某些谐波容易产生谐振，造成谐波放大，使电流增加，电压升高，如串联一定感抗值的电抗器可以避免谐振。所以在电容补偿柜中每个分支电容回路中串联适当容量的电抗器，就能减少或避免此类情况的发生。潍坊熟料线和平阴熟料线就采用了这样的电容补偿柜，效果很好。配电装置的保护定值整定要根据规范并结合实际情况进行调整，做好时限配合。

    结论：在设计时如果总体考虑供用电的质量、抗干扰措施等，并进行系统化的配置，就能更好地达到系统及用电设备的安全、经济运行。在这方面，技术中心已摸索出一些成功经验。

2.2 个案二
    潍坊调试期间，窑头电收尘器1号、2号、3号电场电压现场柜上显示50 kV，而中控显示33 kV。

    分析原因：1号、2号、3号电场电压属于4～20 mA DC信号，抗干扰能力较强，不会出现上述这么大的干扰信号。基本确定是由于现场控制柜和上位程序中的量程设置不一致造成的。

    处理措施：随机资料显示，这三个电场的额定电压为66 kV，上位的量程也设置为66 kV。但并不表示现场柜中输出的电压信号20 mA 就代表66 kV了，很有可能量程是高于66 kV的一个整数值，如100 kV。咨询厂家电气工程师后，确认了此值，并将上位量程改为0～100 kV，下装程序后做现场升压、降压试验，确保电压值现场与中控对应无误。

    结论：4～20 mADC信号皆存在一个量程问题，如果量程处理不当，就直接影响信号的准确性，给操作员提供虚假信号，导致误操，造成损失。我集团所建生产线中的模拟量（AI、AO），粉磨站约330个，2 500 t/d熟料线约450个，5 000 t/d熟料线约600个，量程对应是个大问题。应注意以下几点：

    （1）功率信号的量程不是电机的额定功率，还应乘以电压电流互感器的变比。为更准确地反应负荷情况，变频器控制电机的电流量程要取变频器中设置的电流值，不能取进线侧电流互感器对应的量程。

    （2）阀门的调节尽量到达机械限位。中控显示—电动执行器—阀门三者的调节配合费时费力，需要下点功夫才行。尤其注意生料库底流量阀的调节，要确保4～20 mA DC信号准确对应0～100%，必须将开、关限位信号引入中控进行监视，以便在生产中随时校正；在去掉气动阀的情况下，必须将这些流量阀设置成断电即恢复零位的状态，防止多点溢料甚至无法控制的事故。世纪创新、昌乐、潍坊线就是这种情况。

    （3）生料调配秤、各种仓重、料位计、喂煤秤等信号的量程，在参考工艺设计数据的前提下，一定要与供货厂家协调，以到货设备设置量程为准。

    （4）振动信号要区分是振幅（mm）、还是振动加速度（mm/s2），其量程一般设为10或根据供货厂家提供量程准确确定。

    （5）参与控制的模拟量，如调配秤、变频器等的给定信号、反馈信号，其量程必须保持一致。顺便说说设备保护报警值和跳闸值的设定，如：电机定子绕组及设备轴承温度反映设备的温升情况，不管是由于短路故障、过负荷，还是由于散热不好都会造成温度上升，故温度监测是最直接、最重要的保护方式。一般设置报警值和跳闸值，达到提醒操作员、保护设备免受损坏的目的。这两个数值必须以随机资料为准，因为不同供货厂家的设备制造工艺及材质不同，保护值会有所差异，应根据厂家的不同及时修改。在生产过程中，某些跳闸值夏季被调高，夏季过后要记住调回原设值。

2.3 个案三
    岭子一期调试期间，全线运行时发现高温风机液力耦合器进出口油温的现场接线接反，中控显示进口油温比出口油温高。由于已经设置了进口、出口油温的跳闸值，分别为60 ℃、85 ℃，现场出口油温（中控为进口油温）温升较快，马上就要造成高温风机跳停事故。

    情况紧急，现场又不能拆线（拆线会使数显表输出为最大值，即150 ℃），程序也无法进行逻辑修改，否则会因为进出口油温过高或逻辑变化而跳停。

    处理措施：将程序中两个温度的跳闸温度改为155 ℃，高于其量程150 ℃，保证拆线时的温度150 ℃＜跳闸温度155 ℃，程序就不会发出跳闸信号，确保高温风机不会跳闸。修改完毕，以“修改对象”方式下装程序，现场就可放心更换接线。换线完毕，现场和中控显示正常后，将跳闸值再改为原设值，下装“修改对象”即可。

    结论：一台（复杂）设备的控制，是由现场设备、控制装置、上位程序共同完成的，因此处理故障时，不能局限于一方面和某个局部，当现场对一些信号无法处理时，用程序处理往往很容易解决，这样的例子很多，在此就不多论了。

3 结束语
    电气自动化方面的故障，现象可能有千万种，但实质是一样的：信息不通。不通则“疼”。平常技术学习和设备维护时，多观察，善于动脑，把握信号在整个电气网络中的传输路径、过程及中间设备的作用，就能对故障迎刃而解。

    现代水泥企业中，自动化水平日新月异，故障处理思路和办法也不断更新，但设备控制原理依然是核心内容，故电气故障处理也应以设备控制原理为中心，据设备实际情况分析其具体故障原因。