石 勇

（廣東韶鋼松山股份有限公司，廣東 韶關(guān) 512123）

高壓水除鱗系統(tǒng)有兩套高壓除鱗泵組，一備一用。在運行過程中高壓除磷泵組經(jīng)常出現(xiàn)主機軸瓦溫度超溫，供水水壓波動劇烈，管路堵塞，閥門損壞等現(xiàn)象，導(dǎo)致兩套高壓除鱗泵組頻繁不正常的更換，甚至影響生產(chǎn)節(jié)奏需要停機下來檢修。我們通過認真分析查找原因，并制定相應(yīng)的改造方案，經(jīng)過改造，系統(tǒng)兩套高壓除鱗泵組運行穩(wěn)定，故障率大大降低。

1 高壓水除鱗系統(tǒng)供水方式介紹

高壓水除鱗系統(tǒng)原來的供水方式由濁循環(huán)1，2號泵從冷水井抽水給高壓水除鱗泵房，然后經(jīng)過除鱗泵組加壓供給生產(chǎn)使用。

原供給方式主要缺陷：①由于濁循環(huán)1，2號泵共用同一臺變頻器即一拖二的控制方式，在實際生產(chǎn)過程中，同時開1，2號泵容易導(dǎo)致電機跳閘，電機一跳閘，供水水壓迅速降低，連鎖反應(yīng)導(dǎo)致高壓水除鱗泵組入口水壓降低超過限度，然后高壓水除鱗泵組電機自動保護跳閘，導(dǎo)致影響生產(chǎn)。因此，一但其中一臺泵組電機出現(xiàn)故障，無法順利切換，只有在系統(tǒng)停機狀態(tài)下才可以更換。②由于濁循環(huán)水質(zhì)比較差，含有較多雜質(zhì)而且供水距離較長，進入高壓除鱗泵組管路后，容易導(dǎo)致水壓不穩(wěn)閥門易壞，管路堵塞，泵組電機跳閘、超溫等故障。

高壓水除鱗系統(tǒng)改造后新增抽水泵組從凈循環(huán)冷水井直接抽水供給高壓水，途中經(jīng)過過濾器以及低壓水灌共同給高壓除鱗泵組供水。

改造后供水方式的優(yōu)點：由于凈循環(huán)水是從水庫直接進來未經(jīng)過生產(chǎn)循環(huán)的干凈的水，雜質(zhì)少，而且凈循環(huán)旁邊即是高壓水泵房，供水距離大大縮短。新增加的抽水泵，使用0號、1號兩臺獨立的抽水泵抽水供給高壓水，其中一臺損壞，還可以直接啟用另外一臺水泵抽水供給高壓水，保證了高壓水供水的穩(wěn)定。由于水質(zhì)干凈，供水水壓穩(wěn)定，改造后高壓水電機故障率大大降低，由高壓水系統(tǒng)故障導(dǎo)致的生產(chǎn)停產(chǎn)的現(xiàn)象大大減少。

2 新增水泵電機與控制系統(tǒng)硬件介紹

2.1 硬件構(gòu)成

控制系統(tǒng)采用SIEMENS公司的自動化產(chǎn)品組成：電源模塊使用的是PS 307 5A(6ES7 307-1EAOO-OAAO);CPU使用的是CPU 315-2 DP(6ES7 315-2G1OOABO)；數(shù)字輸入模塊為6ES7 321-1BLOO-OAAO；數(shù)字輸出模塊為6ES7 322-1BLOO-OAAO；模擬量輸入模塊6ES7 331-7KF02-OABO作為管路流量和壓力檢測信號模擬量的AI；前連接器使用的是6ES7 392-1AJOOOAAO(20-Pin)；PROFIBUS連接器使用的是6ES7 972-OBA12-OXAO；BL20耦合器使用的是BL20-GW-PBDP-DPV1；總線電源模塊使用的是BL20-BR-24VDC-D；電機起動器使用的是BL20-RSO-240-3K。通訊處理器模塊為CP 343-1（6GK7 343-1EX11-OEXO），將S7－300PLC掛接到工業(yè)以太網(wǎng)上。實現(xiàn)數(shù)據(jù)與上位機的交換和系統(tǒng)的遠程監(jiān)控。系統(tǒng)的硬件組態(tài)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)硬件組態(tài)

數(shù)字量輸入輸出模塊用于水泵的手動/自動，機旁/集中，工作/備用工作方式的切換，起動，停止和閥門的開/關(guān)，以及開/關(guān)到位指示等開關(guān)量信號的接收和輸出。PLC的編程軟件采用SIMATIC STEP7。監(jiān)控軟件采用WinCC。

3 水泵控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計

新增加的水泵（以下均以0號泵為例）采用Y315L2－4單向離心泵，功率為200KW，電機啟?？刂撇捎脢W托的QB52－250系列的軟啟動器。與水泵配套的出口閥門采用可逆電動閥，功率0.37KW，閥門控制啟停采用雙向電機啟動器 T-MSC-R-10-M7(24DC)。0號水泵自動化控制采用插空法利用原有PLC輸入輸出模塊剩余的I/O點來控制，符號表如下：

P0_Flt I 8.4 BOOL 0#泵過熱P0_CtrlPwr I 8.5 BOOL 0#泵控制電源合閘P0_SftFlt I 8.3 BOOL 0#泵軟起故障P0_Run I 8.2 BOOL 0#泵運行P0_Pwr I 8.0 BOOL 0#水泵電源合閘P0_FltShw Q 24.1 BOOL 0#水泵故障指示P0_Local I 36.0 BOOL 0#水泵機旁操作模式P0_Rmt I 36.1 BOOL 0#水泵集中操作模式P0_ST I 36.4 BOOL 0#水泵啟動P0_SftFShw Q 2.5 BOOL 0#水泵軟起故障指示P0_SP I 36.5 BOOL 0#水泵停止P0_RunQ Q 0.6 BOOL 0#水泵運行

3.1 OB1

組織塊OB1是主程序的循環(huán)塊，在執(zhí)行時候要調(diào)用數(shù)據(jù)塊DB1以及FC等實現(xiàn)不同功能的功能塊，所以要增加一個0號泵，需要在OB1塊中增加對FC0的調(diào)用，從而實現(xiàn)對0號水泵的控制。

3.2 基本信號控制功能塊FC0

主要完成對增加的0號水泵的手動/自動，機旁/集中，工作/備用工作方式的切換，起動，停止，閥門的開/關(guān)，以及開/關(guān)到位指示等調(diào)節(jié)控制。共有5個網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，其中Network1為通過FB100的調(diào)用完成0號泵自動，手動工作方式選擇，由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)快DB90中。Network2為通過FB100的調(diào)用完成0號泵工作方式和備用工作方式選擇，由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)快DB91中。Network3為對功能塊FC20的調(diào)用，用于泵和閥門的各種啟、?？刂?。Network4為0號泵和閥門的故障顯示輸出。Network5完成0號泵的運行時間累計，和清零功能，調(diào)用到DB12數(shù)據(jù)快。與FC0塊相關(guān)的程序結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 程序結(jié)構(gòu)

改造過程中對原有PLC程序邏輯缺陷進行了改進如圖3所示。

圖3隱患：當(dāng)設(shè)備控制線路故障（如接觸器線圈斷線、控制電源未送電）時按下起動鍵，設(shè)備實際未起動，此時維修人員排除故障，設(shè)備將意外起動，存在安全隱患。

將圖3中運行狀態(tài)反饋信號后串接的“（P）”脈沖信號更換成起動指令的常閉觸點后，隱患排除。

圖3 改造過程中對原有PLC程序邏輯缺陷進改進圖

4 典型故障處理

（1）故障現(xiàn)象。在遠程啟動高水除磷泵時，出現(xiàn)跳閘并在畫面報警，控制柜里的斷路器也跳開，軟啟動器因失電沒有顯示故障代碼。

（2）故障原因分析。①啟動電機斷路器開關(guān)跳閘，是電流過大造成的。引起電流過大的原因有多方面。首先，負載過重會引起電流過大，檢查的步驟：先轉(zhuǎn)動泵與電機的聯(lián)軸器，若轉(zhuǎn)不動，可以判定過載或者負載機械部分有故障。再進一步判斷是泵機械部分還是電機機械部分問題。②三相異步電動機工作的時候，由三相交流電源在定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，完成電動機的啟動過程，如果缺少一相，定子就不能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，電動機就不能啟動。首先檢查電源是否有電壓，如果三相電壓平衡。需要拆開電機的接線蓋，檢查那接線端子的接觸及斷相情況。如都完好，先用絕緣膠布包扎放好。再送電空載操作啟泵，可判斷主回路及控制回路上的斷路器、接觸器、中間繼電器、軟啟動器、熱繼、熔斷器等元件的好壞狀態(tài)。③電機本身的故障，首先已經(jīng)排除電機機械方面的卡阻，只有定子繞組的斷路、短路及轉(zhuǎn)子端環(huán)脫焊或部分轉(zhuǎn)子繞組的導(dǎo)條斷裂的可能。電阻法用電橋測量三相繞組的電阻，如三相電阻相差5%以上，電阻較大的一相為斷路相。因泵組電動機的接線法為三角接法，所以測量時須拆開中間的連接片，用萬用表初步測量時發(fā)現(xiàn)電機的V1與V2沒有通，U1、U2和W1、W2通，可確認電機的定子內(nèi)部繞組斷路缺相是造成電機電流過大，無法啟動的原因。

（3）故障處理。對于電動機定組繞組斷路問題，可通過更進一步檢查確定故障點，然后重新進行繞組來修復(fù)。更換電機備件后，試車電機運轉(zhuǎn)正常。

5 結(jié)語

高壓水除磷系統(tǒng)是一個經(jīng)典的自動化控制運用實例，通過PLC進行系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計、組態(tài)，實現(xiàn)了對水泵電機的自動化控制，改造后，高壓水系統(tǒng)的各種故障大為減少，誤產(chǎn)時間少，降低了員工的勞動強度，經(jīng)濟效益顯著。

[1]西門子（中國）有限公司.SIEMENS STEP7 V5.1編程手冊［S］.

[2]廖常初.S7-300/400 PLC應(yīng)用技術(shù)［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2005:234~277.