水泥球磨生產(chǎn)線主減速機(jī)軸瓦溫度改造

徐偉

（山東魯碧建材有限公司）

引言

某公司為響應(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(jī)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(jī)型號為YRKK900-8,額定功率2 500kW，額定電壓10kV，主減速機(jī)型號為MFY250-299 ，輥壓機(jī)由兩個功率為2×800kW的高壓電機(jī)驅(qū)動，設(shè)計(jì)臺時為140~150t/h，于2014年9月投產(chǎn)運(yùn)行。自投產(chǎn)達(dá)標(biāo)后，水泥生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)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(jī)因主減速機(jī)軸瓦溫度波動過大，多次出現(xiàn)電氣故障跳閘的情況，嚴(yán)重影響水泥生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定順行。

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。

圖1 水泥粉磨系統(tǒng)工藝流程

01　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(jī)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(jī)運(yùn)行中的重要監(jiān)視參數(shù)，直接反映減速機(jī)的工作狀態(tài)，因此，軸瓦溫度的準(zhǔn)確性顯得尤為重要。

該公司球磨主減速機(jī)本體共有12個軸瓦溫度測點(diǎn)，采用熱電阻PT100測溫元件，進(jìn)行接觸式溫度測量，測量精度高，適用于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、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(yuǎn)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(jī)的減速機(jī)，溫度過高將跳閘保護(hù)主電機(jī)，發(fā)出停車命令，使主電機(jī)停機(jī)。

1.2 存在的問題

在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)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(hù)聯(lián)鎖停機(jī)的故障，嚴(yán)重影響水泥的正常生產(chǎn)進(jìn)度以及企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。該故障現(xiàn)象主要表現(xiàn)為：球磨減速機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，水泥生產(chǎn)各項(xiàng)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(jī)值，造成水泥磨機(jī)聯(lián)鎖停機(jī)。主電機(jī)停機(jī)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(zhǔn)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(hù)值，就會引起主電機(jī)聯(lián)鎖停機(jī)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。

該公司維修電工多次對該故障進(jìn)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，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(shí)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(jìn)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(zhǔn)確、無誤地顯示12路軸瓦溫度，并與遠(yuǎn)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Z簡單、方便、自然的一種人機(jī)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(jiān)固耐用、反應(yīng)速度快、節(jié)省空間、易于交流等優(yōu)點(diǎn)。利用這種技術(shù)，用戶只要用手指輕輕觸碰計(jì)算機(jī)顯示屏上的圖符或文字就能操作主機(jī)，使人機(jī)交互更為直接，應(yīng)用范圍廣闊。

2.2 具體實(shí)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(jìn)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(shí)現(xiàn)現(xiàn)場顯示軸瓦溫度。對威綸觸摸屏進(jìn)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(jì)完成后，下載調(diào)試、運(yùn)行。

（3）敷設(shè)網(wǎng)線，通過網(wǎng)線連接DCS與觸摸屏，實(shí)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。

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(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

04　推廣應(yīng)用前景

目前，一些主機(jī)（主電機(jī)、風(fēng)機(jī)等）工藝設(shè)備參數(shù)都通過現(xiàn)場數(shù)字儀表進(jìn)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(jī)設(shè)備停機(jī)。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(jī)的次數(shù)，具有較好的推廣應(yīng)用前景。

05　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(jìn)行改造，可以保證準(zhǔn)確測量和顯示減速機(jī)軸瓦溫度，防止因信號波動造成的停機(jī)故障，達(dá)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。

（來源：水泥備件網(wǎng)）