劉國軍 李啟凡

（中國石化集團上海工程有限公司，上海 200120）

本人參加了某石化EPC項目的電氣設(shè)計工作，最近又參與了該項目的調(diào)試、開車工作。該項目擠出機機組包的供配電，在EPC方的設(shè)備與供應(yīng)商機組的配合之間出現(xiàn)了不少問題，供應(yīng)商在某些信號的功能定義以及命令的動作方式上，與常規(guī)的做法有很大差別，在調(diào)試中幾次修改設(shè)計方案，最后才試車成功。現(xiàn)把存在問題以及如何解決問題的過程整理出來，供同行借鑒。

1 石化EPC項目電氣設(shè)計介紹

1.1 擠出機主電機的供配電設(shè)計（見圖1）

擠出機主電機是該機組的最大電動機，電動機功率為10000 kW，10 kV，3相，50 Hz。采用專用變壓器供電，變壓器為35/10.5 kV，容量為20MVA，短路阻抗Uk = 8%，電動機采用直接啟動方式。

1.2 擠出機主電機的控制原理圖（見圖2）

該電動機的供配電由EPC的中壓MCC來完成，控制由機組包所配置的PLC來完成。在EPC的中壓開關(guān)柜與供應(yīng)商的PLC之間存在信號接口匹配問題。

供應(yīng)商提出其PLC與中壓MCC之間的信號包括（信號用硬線連接）：

命令：START, NO STOP, ACKNOWLEDGE

狀態(tài)信號：RUN, NO FAULT, READY FOR OPERATION

模擬信號：POWER TRANSMITTER

最初與供應(yīng)商就以上信號問題進行溝通，供應(yīng)商對特殊信號的解釋是：“NO STOP”就是“STOP”；“ACKNOWLEDGE”相當(dāng)于“RESET”，故障發(fā)生后，機組PLC可以自動復(fù)位綜保（故障解出）；“NO FAULT”就是FAULT 的反狀態(tài)。

2 調(diào)試出現(xiàn)問題以及解決方案

2.1 擠出機主電機的控制信號ACKNOWLEDGE問題

由于該控制原理圖沒有ACKNOWLEDGE 控制，供應(yīng)商要求加入該命令，于是對圖2所示的原理圖作了相應(yīng)的修改。

圖1 主電動機供電系統(tǒng)圖

圖2 主電動機控制原理圖

2.1.1 修改后的擠出機主電機的控制原理圖（見圖3云線部分）

2.1.2 擠出機主電機ACKNOWLEDGE解決方案

以上修改雖然滿足了供應(yīng)商的控制要求，但存在一定的安全隱患：原來的設(shè)計理念是如果中壓MCC出現(xiàn)電氣故障，操作員必須消除電氣故障后，在MCC開關(guān)柜上人為按下按鈕SA1后（解除故障），才可以重新啟動電動機；供應(yīng)商提出的修改方案有可能在操作員還沒有確認故障以及解除故障情況下，當(dāng)PLC發(fā)出ACKNOWLEDGE命令自動解除故障時（而實際電氣故障可能依然存在），能夠重新啟動電動機，造成更大的電氣事故和人員傷害。最后與業(yè)主溝通后，未同意上述修改，所以供應(yīng)商PLC的ACKNOWLEDGE 命令不接入EPC的中壓MCC，因此，出現(xiàn)電氣故障后必須經(jīng)人為復(fù)位解除故障后，才能重新啟動電動機。

2.2 擠出機主電機控制信號MOTOR NO STOP 問題

對于MOTOR NO STOP COMMAND信號，現(xiàn)場經(jīng)過與供應(yīng)商的電氣工程師溝通，發(fā)現(xiàn)供應(yīng)商的控制理念與常規(guī)做法有很大的不同，圖4是常規(guī)電動機回路的分合閘控制的邏輯簡圖，圖2的電動機控制原理圖也和圖4的邏輯圖是相一致的，并且斷路器的合閘和分閘線圈分別受合閘和分閘邏輯控制，兩者并沒有電氣邏輯關(guān)系。

2.2.1 常規(guī)電動機回路的控制邏輯簡圖（見圖4）

2.2.2 機組供應(yīng)商電動機回路的控制邏輯圖（見圖5）。

2.2.3 對機組供應(yīng)商電動機回路啟/停邏輯圖（圖5）分析，匯出電動機回路的時序圖（見圖6）。

工況一：圖6中電動機正常啟動時序圖，可以得知機組的PLC在給中壓MCC發(fā)出啟動命令的同時，發(fā)出一個正階躍保持信號（MOTOR NO STOP COMMAND），并且當(dāng)電動機運行反饋信號從中壓MCC送到PLC后（t <15 s），電動機起動命令反轉(zhuǎn)，從“1”變?yōu)椤?”；MOTRO NO STOP 信號仍為正階躍保持信號，維持不變。電動機啟動過程結(jié)束。

圖3 主電動機控制原理圖升版

工況二：圖6中電動機非正常啟動時序圖，當(dāng)PLC發(fā)出MOTOR START COMMAND 命令15s 后，并且PLC也沒有收到中壓MCC送出的擠出機主電機運行反饋信號“1”，MOTOR START命令反轉(zhuǎn)，并且MOTOR NO STOP COMMAND也反轉(zhuǎn)，電動機起動過程停止，PLC有電動機故障顯示。

圖4 常規(guī)電動機控制邏輯圖

圖5 機組供應(yīng)商主電動機控制邏輯圖

工況三：圖6中電動機正常啟動運行后正常停機時序圖，PLC發(fā)出電動機停機命令，電動機MOTOR NO STOP 命令反轉(zhuǎn)，從“1”變?yōu)椤?”，中壓MCC斷路器跳閘，電動機停止運轉(zhuǎn)。

圖6 機組供應(yīng)商主電動機控制時序圖

綜上所述，中壓MCC在電動機啟動過程中，電動機的啟動與停止之間有邏輯關(guān)系，所以，中壓MCC與供應(yīng)商的PLC的接口之間信號存在不匹配問題：對于這個問題的解決，我們有兩個方案：第一，供應(yīng)商修改電動機的啟動/停止控制邏輯，在MOTOR NO STOP 的出口加上一個非門邏輯，變?yōu)镸OTOR STOP COMMAND 到中壓MCC；第二，中壓MCC增加中間繼電器，進行信號變換。事實是：供應(yīng)商拒絕了第一種方案，所以采取了第二種方案。

2.2.4 擠出機主電機控制信號MOTOR NO STOP 解決方案

擠出機主電機控制原理圖修改版（見圖7中云線部分）。

2.2.5 現(xiàn)場調(diào)試的實際經(jīng)過

最初采用圖2的控制原理圖，但在現(xiàn)場調(diào)試、試車時出現(xiàn)了問題。在現(xiàn)場，當(dāng)電動機的接線、相關(guān)的試驗完畢后，機組PLC發(fā)出MOTOR START命令到中壓MCC，電動機卻啟動不起來！

原因分析：圖2設(shè)計的電動機合、分閘回路為獨立的兩個電氣回路，也就是說PLC 發(fā)出兩個獨立的合、分閘脈沖信號（MOTOR START 、MOTOR STOP 命令不可同時發(fā)出），即可實現(xiàn)斷路器的合、分閘功能，從而實現(xiàn)電動機的啟動與停止；由圖6電動機回路的正常啟動時序圖可知，供應(yīng)商PLC發(fā)出MOTOR START COMMAND啟動命令的同時，會發(fā)出一個正階躍保持信號（MOTOR NO STOP COMMAND）， 如果按照供應(yīng)商告訴該命令的功能定義（NO STOP 等于 STOP），那么把NO STOP的信號，接入中壓MCC的 STOP 端子上，這樣在PLC的MOTOR START命令送到中壓MCC的時候，合閘線圈得電；同時，PLC的MOTOR NO STOP 命令也送到中壓MCC，并且該命令是一個正階節(jié)躍保持信號，分閘線圈也同時得到220V DC的電壓，這樣中壓MCC得到一個既合閘又分閘的命令，由于這兩個回路有電氣和機械聯(lián)鎖，就發(fā)生了斷路器不動作的現(xiàn)象。

按照圖7的電動機控制原理圖修改了接線后，檢查完畢，通電，電動機啟動，約2S后，斷路器分閘，電動機沒有完全啟動起來。

原因分析：以上現(xiàn)象說明中壓MCC的控制回路沒有問題，控制回路增加了中間繼電器KA，其常閉節(jié)點接到分閘線圈回路。當(dāng)PLC發(fā)出MOTOR START COMMAND 啟動命令到中壓MCC后，斷路器合閘，電動機起動；同時，PLC發(fā)出MOTOR NO STOP COMMAND 命令到中壓MCC，由于該命令為“1”（正階躍保持信號），PLC的繼電器節(jié)點閉合，中間繼電器KA的線圈帶電，分閘回路的KA常閉節(jié)點動作，由常閉變?yōu)槌ｉ_（NC/NO），因此，分閘線圈不會帶電，斷路器也不會跳閘，改動后的電動機控制原理圖和供應(yīng)商的電動機控制邏輯圖是相一致的。

圖7 擠出機主電機控制原理圖修改版

實際上斷路器的跳閘是另有原因的，我們察看了中壓進線柜的綜保，發(fā)現(xiàn)綜保報電流速斷故障，經(jīng)過分析是定值設(shè)置問題，定值調(diào)整后，再次通電試車，并成功啟動。

2.2.6 問題討論

對于解決擠出機主電機控制信號MOTOR NO STOP 問題，前文曾提出兩種方案，對于方案一，修改供應(yīng)商的電動機控制邏輯：從機組供應(yīng)商的主電動機的啟/停邏輯圖（圖5）可以看出，在發(fā)往中壓MCC的MOTOR NO STOP COMMAND 前加一個非門邏輯，變MOTOR NO STOP 為MOTOR STOP，然后接入中壓MCC，這就和中壓MCC的邏輯相匹配。這樣做法比較容易修改，并且也是常規(guī)的做法，供應(yīng)商為什么拒絕修改電動機的控制邏輯？

圖7的電動機控制原理（供應(yīng)商不修改邏輯，EPC 修改電動機控制原理圖）：PLC發(fā)往中壓MCC的MOTOR NO STOP COMMAND命令的正常狀態(tài)為“1”，動作為“0”，對于電氣中壓MCC的電動機控制原理圖來說，PLC的繼電器節(jié)點閉合，電機控制回路中的中間繼電器KA線圈兩端正常情況是帶電的，當(dāng)動作時（PLC要停機，發(fā)MOTOR STOP命令到中壓MCC），PLC的繼電器節(jié)點打開，KA線圈兩端失電，KA繼電器節(jié)點從常開變?yōu)槌ｉ]狀態(tài)，從而使斷路器跳閘；而按照方案一，修改邏輯變?yōu)槌Ｒ?guī)做法（供應(yīng)商修改邏輯，EPC 不修改電動機控制原理圖），其電動機控制原理是：PLC發(fā)往中壓MCC的停機命令為 MOTOR STOP COMMAND，正常情況為“0”，動作為“1”，對于電氣中壓MCC來說（見圖2），正常情況來自PLC的繼電器節(jié)點是打開的，當(dāng)動作時，來自PLC的繼電器節(jié)點閉合，斷路器的跳閘線圈帶電，從而使斷路器跳閘。這兩種做法區(qū)別在于：前者當(dāng)控制電源掉電或者控制回路斷線，斷路器都會跳閘；避免了圖2中控制回路斷線時，PLC發(fā)出的停車命令不能執(zhí)行的現(xiàn)象發(fā)生。這樣從安全角度講，前者的做法會更合理一些。

從緊急停車和涉及人身安全的角度考慮，供應(yīng)商的做法是可取的；但對機組已經(jīng)裝設(shè)了安全停車系統(tǒng)，正常停車也采用這種做法，會由于控制電源斷線等原因造成緊急停車，這樣將破壞生產(chǎn)的連續(xù)性，而造成較大的經(jīng)濟損失。因此，從正常停車的角度上考慮，這樣的做法值得商榷。

3 結(jié)束語

通過本案例，在EPC項目中，特別是機組包設(shè)備比較多的石化項目，供應(yīng)商也比較多，在EPC和各個機組包之間的接口銜接要弄清楚，要多與供應(yīng)商溝通，要請供應(yīng)商確認特別是與常規(guī)做法不同的地方。在設(shè)計階段就要搞清楚在PLC、DCS以及中、低壓MCC之間的每個信號的具體功能，信號的類型是脈沖還是階躍信號，信號動作是高電平還是低電平（“0”還是“1”），并且電氣在實際中能否實現(xiàn)以及如何實現(xiàn)供應(yīng)商的特殊控制要求，滿足EPC與各個供應(yīng)商接口的無縫連接，高質(zhì)量完成工程建設(shè)工作，否則在施工階段會產(chǎn)生許多問題，需要大量的修改工作，對EPC項目順利完工造成影響！