張 林

（焦作千業(yè)水泥有限責(zé)任公司， 河南 焦作 454000）

我公司擁有兩條5000t/d熟料生產(chǎn)線，月生產(chǎn)能力30萬(wàn)t。電氣控制系統(tǒng)一直比較穩(wěn)定，但近期出現(xiàn)一次故障，卻給生產(chǎn)造成了極大影響。故障現(xiàn)場(chǎng)如下：

原料磨系統(tǒng)正在運(yùn)行，突然中控室原料磨系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)通訊中斷，所有設(shè)備的運(yùn)行情況中控室監(jiān)控不到，包括模擬量信號(hào)。中控操作員指揮現(xiàn)場(chǎng)崗位人員查看現(xiàn)場(chǎng)。崗位人員發(fā)現(xiàn)收塵器停止工作現(xiàn)場(chǎng)冒灰嚴(yán)重。立磨主電機(jī)、循環(huán)風(fēng)機(jī)、窯尾排風(fēng)機(jī)和高溫風(fēng)機(jī)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)（這四臺(tái)電機(jī)為10KV高壓電機(jī)）。除了照明系統(tǒng)正常外，其余低壓設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)馬上啟動(dòng)緊急應(yīng)急預(yù)案，把未停設(shè)備手動(dòng)進(jìn)行分閘操作。因?yàn)槭掳l(fā)突然，人員沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)，等崗位人員把這四臺(tái)高壓電機(jī)停下來(lái)時(shí)已經(jīng)距離事故發(fā)生15分鐘時(shí)間。

此次事故發(fā)生的結(jié)果：

1、立磨在空磨的情況下運(yùn)轉(zhuǎn) 10分鐘（因?yàn)榈蛪涸O(shè)備停止運(yùn)行，沒(méi)有物料進(jìn)磨），磨盤在磨輥的擠壓下產(chǎn)生裂紋。

2、立磨主電機(jī)、循環(huán)風(fēng)機(jī)電機(jī)、窯尾排風(fēng)機(jī)電機(jī)和高溫風(fēng)機(jī)電機(jī)（都為軸瓦式電機(jī)，采用外部油站潤(rùn)滑）在電機(jī)油站停止工作的情況下運(yùn)行十五分鐘，其中兩臺(tái)電機(jī)軸瓦損壞。

3、幾臺(tái)風(fēng)機(jī)因?yàn)榫o急停機(jī)，造成窯頭門上的高溫看火鏡頭燒壞。

分析故障現(xiàn)象：

1、所有低壓設(shè)備全部停止運(yùn)轉(zhuǎn)，包括電機(jī)油站。

2、所有高壓設(shè)備全部正常運(yùn)行。包括高壓電機(jī)和變壓器。

3、故障發(fā)生時(shí)，設(shè)備失控，低壓設(shè)備啟動(dòng)不了，高壓設(shè)備停不下來(lái)。

故障現(xiàn)象很具有特點(diǎn)，凡是低壓設(shè)備全部跳停，但是給低壓設(shè)備供電的變壓器都正常，并且低壓設(shè)備無(wú)法重新啟動(dòng)。而高壓設(shè)備雖然正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但是無(wú)法停機(jī)。需要弄清楚故障點(diǎn)，下面就要先從電氣控制的基本原理出發(fā)。

我公司電氣控制基本情況:

我公司生產(chǎn)線整體設(shè)計(jì)是南京水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院。電氣 DCS控制系統(tǒng)為ABB的800F，DCS=DistributedControlSystem，DCS是分散控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，國(guó)內(nèi)一般習(xí)慣稱為集散控制系統(tǒng)。它是一個(gè)由過(guò)程控制級(jí)和過(guò)程監(jiān)控級(jí)組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，綜合了計(jì)算機(jī)（Computer）、通信（Communication）、顯示（CRT）和控制（Control）等4C技術(shù)，其基本思想是分散控制、集中操作、分級(jí)管理、配置靈活、組態(tài)方便。

DCS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)下圖所示：

上層控制有工程師站和操作員站組成，中間通過(guò)通訊模塊實(shí)現(xiàn)和現(xiàn)場(chǎng)站進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，而站與站之間也有通訊模塊并且形成環(huán)路，這樣就算站與站之間一個(gè)通訊模塊壞掉，整個(gè)系統(tǒng)還會(huì)通過(guò)另一條通路正常工作。而通訊模塊其實(shí)由三個(gè)模塊組成，一個(gè)是EI813F，它的作用是負(fù)責(zé)站與站之間的數(shù)據(jù)通訊，它是最上層的通訊模塊。另一個(gè)是CI801模塊，它的作用是和本站內(nèi)的DI、DO、AI、AO模塊通訊，CI801模塊是最下層的通訊模塊。最后一個(gè)是FI830F模塊，它位于EI813F和 CI801中間，它的主要作用是實(shí)現(xiàn)操作員站與現(xiàn)場(chǎng)站的數(shù)據(jù)交換，起到承上啟下的作用，從而實(shí)現(xiàn)集中控制。平時(shí)操作員發(fā)出的任何指令，包括上行和下行指令，如：設(shè)備的開停、閥門的開度、溫度和壓力的反饋等等都是通過(guò)此模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。如低壓柜控制為電保持，原理如下圖：

低壓設(shè)備控制電壓為AC220V

開低壓設(shè)備時(shí)：操作員電腦發(fā)出開指令，信號(hào)經(jīng) CI801通訊模塊傳給開關(guān)量輸出模塊DO801, DO801輸出24V+信號(hào)并保持，中間繼電器-K得電，-K常開點(diǎn)閉合，因此設(shè)備接觸器-KM吸合，設(shè)備得電正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

關(guān)低壓設(shè)備時(shí)：操作員電腦發(fā)出關(guān)指令，信號(hào)經(jīng) CI801通訊模塊傳給開關(guān)量輸出模塊DO801, DO801停止輸出24V+信號(hào)，中間繼電器-K失電，-K常開點(diǎn)斷開，因此設(shè)備接觸器-KM斷開，設(shè)備斷電停止運(yùn)轉(zhuǎn)。低壓設(shè)備只通過(guò)-K繼電器的吸合和斷開來(lái)控制設(shè)備開停，如下圖所示：

高壓電機(jī)開停則不同，高壓電機(jī)控制電壓為DC220V，高壓斷路器為機(jī)械保持，有合閘和分閘兩個(gè)線圈，并且都為短驅(qū)動(dòng)，不需要電保持。

開機(jī)時(shí)：開驅(qū)動(dòng)繼電器K閉合一下，K繼電器開點(diǎn)閉合一下，直流電KM+電壓進(jìn)入107#線合閘開機(jī)，

停機(jī)時(shí)：關(guān)驅(qū)動(dòng)繼電器-K閉合一下，-K繼電器開點(diǎn)閉合一下，直流電KM+電壓進(jìn)入137#線分閘關(guān)機(jī)，控制原理簡(jiǎn)圖如下：

下面我們就來(lái)分析這兩次故障的原因：這兩次故障其實(shí)都是因?yàn)楸菊镜腇I830F通訊模塊損壞造成的。當(dāng)FI830F模塊出現(xiàn)故障時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)所有的信號(hào)都無(wú)法傳輸?shù)街锌?，中控的操作指令也無(wú)法傳輸?shù)默F(xiàn)場(chǎng)，并且現(xiàn)場(chǎng)站里所有的DO信號(hào)沒(méi)有輸出，所以低壓接觸器線圈不吸合，低壓設(shè)備全部跳停。因?yàn)樯厦娼榻B的高壓設(shè)備和低壓設(shè)備控制原理的不同，所以高壓設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，停不了。這才出現(xiàn)了開頭講的事故。

現(xiàn)階段，DCS集散控制系統(tǒng)在水泥生產(chǎn)線廣泛使用。DCS系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)操作員一臺(tái)電腦就能控制生產(chǎn)線所有設(shè)備的啟動(dòng)停止、閥門開度、轉(zhuǎn)速大小。其優(yōu)點(diǎn)有目共睹，比如：可靠性高、靈活性、易于維護(hù)。但在高智能化控制下，一旦DCS出故障，設(shè)備將會(huì)失控，將會(huì)給生產(chǎn)造成不可想象的損失。所以今天我在這里要分析的是我公司因DCS通訊模塊故障而設(shè)備失控的案例，并提出以下解決辦法。

此故障的現(xiàn)象：高壓設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)不能停止、低壓設(shè)備跳停不能開機(jī)，所有設(shè)備失控。

最后要達(dá)到的處理效果：為保證設(shè)備安全，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)讓高壓設(shè)備也同時(shí)跳停。

解決思路：針對(duì)故障發(fā)生時(shí)高壓設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，油站等低壓設(shè)備跳停現(xiàn)象，在電機(jī)油站和高壓電機(jī)之間加硬連鎖，強(qiáng)制把高壓設(shè)備分閘。

解決辦法：

在油站中把兩臺(tái)油泵（一用一備）接觸器KM1、KM2的常開觸點(diǎn)并聯(lián)，并控制新加的中間繼電器KA6線圈，當(dāng)油站中任意一臺(tái)開啟，KA6便吸合，只有兩臺(tái)泵都停時(shí)，KA6繼電器失電，如圖：

然后把KA6的常閉觸點(diǎn)接入到高壓柜中的跳閘線圈中，即：KA6常閉觸點(diǎn)一端接高壓柜+220V，另一端接跳閘線圈 137#。所以當(dāng)油泵都停止時(shí)，KA6失電，常閉觸點(diǎn)閉合，高壓柜的DC220+通過(guò)常閉觸點(diǎn)接入到高壓柜的跳閘線圈中，實(shí)現(xiàn)跳閘操作。

經(jīng)過(guò)改造，可以實(shí)現(xiàn)高壓電機(jī)與油站硬連鎖，無(wú)論是因?yàn)镈CS通訊模塊故障，或者是低壓設(shè)備跳停，都會(huì)強(qiáng)制讓所對(duì)應(yīng)的高壓設(shè)備連鎖跳停，避免大的安全事故的發(fā)生。從此事故可以看出，電氣設(shè)備在軟件方面如果出現(xiàn)故障，會(huì)導(dǎo)致非常嚴(yán)重的后果。此項(xiàng)改造已經(jīng)應(yīng)用到全公司的高壓設(shè)備上。