徐伟
（山东鲁碧建材有限公司）
引言
某公司为响应我国淘汰落后产能的政策要求，重建了一套由CLM150-100辊压机和Φ3.8m×13m水泥磨组成的联合粉磨系统，年产水泥1.5×106t。水泥球磨主电机型号为YRKK900-8,额定功率2 500kW，额定电压10kV，主减速机型号为MFY250-299 ，辊压机由两个功率为2×800kW的高压电机驱动，设计台时为140~150t/h，于2014年9月投产运行。自投产达标后，水泥生产系统稳定运行。水泥粉磨系统工艺流程如图1所示。
自2020年以来，水泥球磨主电机因主减速机轴瓦温度波动过大，多次出现电气故障跳闸的情况，严重影响水泥生产系统的稳定顺行。
因此，要求专业技术人员系统分析故障问题，经技术改造，取得显著效果，减少了该故障的发生，保障了生产系统的稳定顺行。
图1 水泥粉磨系统工艺流程
01 发现的问题及相关分析
1.1 现状
水泥球磨主减速机作为传动装置，降低转速的同时可以提高输出扭矩，改变轴线的相互位置以适应生产工艺要求，是水泥生产中的重要设备。轴瓦温度是减速机运行中的重要监视参数，直接反映减速机的工作状态，因此，轴瓦温度的准确性显得尤为重要。
该公司球磨主减速机本体共有12个轴瓦温度测点，采用热电阻PT100测温元件，进行接触式温度测量，测量精度高，适用于远距离、多点、集中检测和自动控制。其温度传输方式是温度信号经信号屏蔽电缆送至现场数字仪表输入端，经数据采集和处理后，在表头上循环显示，并将12路温度信号分别转换为12路4~20mA电流信号，表头输出端子通过信号电缆传输至远程DCS,由模拟量输入模块采集后，经西门子S7-300系列PLC数据处理，温度显示在中控室电脑上。另外，DCS控制系统根据采集到的温度数据来监视主电机的减速机，温度过高将跳闸保护主电机，发出停车命令，使主电机停机。
1.2 存在的问题
在实际生产运行过程中，多次出现因轴瓦温度信号异常而引起DCS控制系统保护联锁停机的故障，严重影响水泥的正常生产进度以及企业的经济效益。该故障现象主要表现为：球磨减速机运行稳定，水泥生产各项参数正常，但控制系统所显示的轴瓦温度会瞬间升高，几秒内上升至联锁停机值，造成水泥磨机联锁停机。主电机停机后，温度值逐步恢复到正常范围内，可以再次启动。
1.3 问题分析
（1）热电阻测量元件存在故障，热电阻测温元件是否正常以及测量插入位置都会影响测量结果的准确性。
（2）用于采集轴瓦温度的信号电缆存在虚接、连接不牢固的情况时，会因设备震动等原因造成信号波动，如果波动值过大，信号值超过跳闸保护值，就会引起主电机联锁停机故障。
（3）现场数字显示仪表输入、输出端子采用插拔式端子，在现场环境灰尘较多、振动较大等客观条件下，容易造成接线端子松动。再加上数字仪表抗干扰能力不高，易出现信号干扰造成温度失真。
（4）系统干扰问题。系统干扰会对数据采集和测量造成干扰，使温度信号失真。
该公司维修电工多次对该故障进行处理，如：紧固或粘合仪表接线端子、增加信号隔离器、更换信号电缆、排查接地系统、确保接地方式以及接地电阻符合规范要求等，都无法彻底消除该故障。通过分析排查，Z终确定该故障是由上述第二种原因造成的。
02 改造措施及实施步骤
2.1 改造思路
直接将温度信号传输至DCS控制系统,采集和处理温度数据，避免插拔式线路连接，利用以太网进行数据通讯，采用威纶触摸屏作为温度显示仪表，全面、准确、无误地显示12路轴瓦温度，并与远程中控室温度数据时刻保持一致。
触摸屏又称为“触控屏”“触控面板”，是目前Z简单、方便、自然的一种人机交互方式。它赋予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备，具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等优点。利用这种技术，用户只要用手指轻轻触碰计算机显示屏上的图符或文字就能操作主机，使人机交互更为直接，应用范围广阔。
2.2 具体实施步骤
（1）增加温度变送器，将12路热电阻温度信号经屏蔽电缆直接接入到DCS控制柜中的温度变送器，经温度变送器转换为4~20mA信号，利用西门子S7-300系列PLC进行数据采集处理。
（2）不使用现场数字显示仪表，在现场仪表箱上增加威纶触摸屏，实现现场显示轴瓦温度。对威纶触摸屏进行软件编程，使12路温度数据显示在触摸屏上，并正确设置触摸屏IP地址。触摸屏软件设计完成后，下载调试、运行。
（3）敷设网线，通过网线连接DCS与触摸屏，实现数据通讯连接，使DCS采集的温度数据可以显示在触摸屏上。
03 改造前后对比
3.1 控制原理接线图比较
改造前轴瓦温度（以8路为例）控制示意图
改造后轴瓦温度（以8路为例）控制示意图
3.2 现场仪表对比
改造前现场仪表显示
改造后现场仪表显示
3.3 绩效对比
04 推广应用前景
目前，一些主机（主电机、风机等）工艺设备参数都通过现场数字仪表进行显示，但现场环境差、振动大，易导致很多温度、电流等信号失真，造成主机设备停机。此次技术改造，通过开发高级仪表编程，替代了现场数字显示仪表，不仅满足现场要求，增加仪表的可靠性，还可有效减少设备停机的次数，具有较好的推广应用前景。
05 结语
水泥企业对生产稳定顺行的要求越来越高，这次通过利用原DCS控制系统和触摸屏技术对现场温度进行改造，可以保证准确测量和显示减速机轴瓦温度，防止因信号波动造成的停机故障，达到了水泥生产连续稳定顺行和稳产增效的目的。
（来源：水泥备件网）
