立磨主电机液体电阻启动器的PLC控制改进

李勇

摘 要：介绍了立磨主电机液体电阻启动器的工作原理和PLC控制改进方法。

关键词：立磨主电机；液体电阻启动器；PLC控制

1、引言

立磨主电机是矿渣粉磨系统的核心设备，如果发生故障而停止运行，将不能进行水渣粉磨，不能维持正常生产，因此，立磨主电机的启动与控制对保证整个矿渣粉磨系统的正常运行显得非常重要。

我厂立磨主电机选用的是YRKK900-6 10KV 3200KW 绕线式高压异步电机，采用转子串入YDQ5系列液体电阻启动器的方式，以实现平滑启动，该装置特点是启动电流小且恒定，对电网无冲击；热容量大；启动平滑；结构简单，维护方便；使用范围广，转矩大，特别适用于重载启动。

2、液体电阻启动器的基本结构与工作原理

液体电阻启动器主要是由电阻箱、动静极板、传动机构、控制电路、柜体等组成。传动装置由驱动电机、升降架等机构组成，用以牵引动极板做垂直运行，起改变阻值的作用。液体电阻箱由高强度PVC塑料板经专用设备焊制而成，箱内储存有足量的电阻液。在转子回路中串入一定电阻，该电阻阻值随着启动过程进行无级的减小，直到启动结束时该电阻短接，能有效地降低启动电流和减小启动瞬间机械冲击。

图1为立磨主电机液体电阻启动器的工作示意图，QF為高压开关，M为立磨主电机，KM2为真空接触器。当立磨主电机启动时，QF开关合闸，液阻柜RS通过机械传动装置驱动动极板向下运行，导电液体中两平行极板的距离逐渐减小，使得串入电机转子回路中的电阻值平滑减小，当高压电机转速逐渐平稳达到额定转速时，KM2真空接触器吸合，高压电机启动完毕。

3 、立磨主电机液体电阻启动器使用过程中存在的问题

我厂的立磨主电机液体电阻启动器2012年投入使用，在使用过程中，我认为其在设计上存在一定隐患或不足，将引起立磨主电机启动失败或者影响电气技术人员对设备故障的判断与处理。

3.1 液体电阻启动器外部启动信号设置不合理

液体电阻启动器的外部启动信号有2个来源，一个是高压柜小车发来信号，另一个是液体电阻启动器面板上控制试验开关。原设计图纸中将这两点并联接入I0.0点，这样就会造成PLC不能区分启动信号来自哪里，存在安全隐患。如在现场试验时，中控也可以发出驱动命令，使得液体电阻启动器整体带电，容易造成触电事故，存在安全隐患。

3.2 寒冷天气立磨主电机启动困难

在冬季温度较低的情况下，水对电解质的溶解度小，造成溶液中的电解质有部分结晶，使得溶液中电解质浓度下降，溶液阻值变大，启动电流较小，但启动过程中的电流没有降低到能够满足高压电机启动的电流保护值，即启动过程结束合闸瞬间的电流冲击大于保护设定的启动电流定值，速断保护动作，立磨主电机启动失败。

3.3液体电阻启动器驱动电机未设置过载保护

液体电阻启动器驱动电机没有过载保护，如果液体电阻启动器运行过程中出现卡阻、传动机构异常、电机本身异常的情况，不能及时切断电源、发出报警信号，容易造成故障扩大化。

3.4 液体电阻启动器启动完成后动极板位置不合理

液体电阻启动器启动完成后，动极板保持在下限位，再次启动立磨主电机时，要等动极板复位到上限位，方可启动。这样就增加了两次启动的间隔时间。

3.5故障信号设置不够合理、完整。

原程序只有故障分闸和故障报警两个总信号输出，在遇到液体电阻启动器故障时不能及时明确提示故障点，对故障判断和处理带来不便。如运行过程中液体电阻启动器动极板到下限而星点未合闸，造成立磨主电机故障分闸停机，高压小车驱动信号消失，液阻柜会恢复正常，故障也随之消失而无法查找；并且原设计中没有高压小车驱动信号发出后，规定时间内星点未合闸强制停机保护。

4 、针对立磨主电机液体电阻启动器使用过程中存在的问题进行改进

PLC利用原西门子S7-200 cpu224，新增一个EM223扩展模块（4输入4输出），共用了10个DI点，14个DO点。图2为改进后液体电阻启动器主电路图，图3为改进后液体电阻启动器PLC电气原理图，图4为改进后液体电阻启动器控制原理图。

4.1 将液体电阻启动器外部启动信号分开

我改进的方法是将2个外部启动信号分开，如图2，将一次合闸和试验合闸信号分别单独接入I0.0和I1.0两个数字量输入点，并且对这两个外部启动信号增加互锁程序，立磨主电机启动运行时现场控制试验开关不起作用，当立磨主电机停止运行时现场试验开关才起作用，且试验整个过程远程立磨主电机允许启动信号停发，远程DCS无法启动，直至试验开关释放。这样就能很好的解决了存在的安全隐患。

4.2 新增低温加热器自动加热程序

我在原有的液体电阻启动器柜内新增一组加热器，在PLC控制程序里新增低温自动加热、高温自动停止功能和低温复位加热器延时加热功能，延时时间可以通过PLC上存储模拟电位器SMB29进行修改，防止加热器短时间重复启动。图2中KM4为加热器启动接触器，图3中Q0.5为加热器启动PLC输出点。

4.3 新增液体电阻启动器驱动电机过载保护

在原有液体电阻启动器驱动电机主电路中增加热继电器，图3中将电机过载信号（I1.1）输入PLC，遇到热继电器动作，能够及时输出（Q2.3）电机过载报警。

4.4 调整液体电阻启动器启动完成后动极板位置

对PLC原程序进行修改，保证立磨主电机启动完成后，动极板继续上行，保持在上限位，方便二次启动。

4.5 故障信号重新梳理完善

将液体电阻启动器故障信号分为故障分闸信号（Q0.4）和故障报警信号（Q2.0），其中故障分闸信号包括动极板上下超程故障分闸（Q0.6）、液阻水温超温故障分闸（Q0.7）、液阻动极板运行到下限位而星点未合闸的运行故障分闸（Q1.1）、新增加一次合闸信号发出后，在规定时间内星点未合闸的启动故障分闸（Q1.0），这个启动时间可以通过PLC上存储模拟电位器SMB28根据不同高压电机启动时间进行修改，更加方便便捷；故障报警信号包括液位异常报警（Q2.1）、液阻低温报警（Q2.2）和电机过载报警（Q2.3）。这些故障分闸、故障报警信号分别传输到DCS上，现场故障信号能够及时反馈到中控操作画面上，各类故障、报警信号一目了然，大大缩短了电气人员故障判断与处理时间。

5 、PLC控制程序改进后仿真调试

图5为PLC控制程序改进后仿真调试图，通过S7-200仿真软件我分别对液体电阻启动器所有启动过程进行模拟，包括外部启动信号之间的互锁、故障分闸信号、故障报警信号、加热器自动加热程序、电机过载都进行了模拟，一切运行正常，调试成功。

6 、结语

利用定修时间对立磨主电机液体电阻启动器的PLC控制部分进行改进，新增了一些电气元件，安装了扩展模块，将调试好的程序下载到PLC中，整个改造花费了一天的时间完成。新增的故障信号输出，方便了电气技术人员日常维护；新增的液阻自动加热功能，很好的解决了冬季立磨主电机启动难的问题，一定程度上，降低立磨主电机的启动次数，节约了能源。液体电阻启动器的正常运行用力的保障了立磨主电机的正常运行，为矿渣粉磨的稳产高产打下坚实基础，为公司的稳定运行做出了贡献。

参考文献：

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[2]曹党燊.高压电机启动时间与水电阻启动时间不匹配引发的故障[J].水泥，2016.

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