高壓繞線式異步電動機水電阻控制系統優化

趙賢斌 李江濤 胡慶 李武

摘要：水泥生產企業里繞線式高壓電機均配置了水電阻器進行啟動，在實際運行中經常遇到因水電阻器元器件性能下降，接線松動等問題造成高壓電機故障停機，引發窯系統生產線停機故障發生，降低企業經濟效益。通過對水電阻器控制系統進行優化與簡化，可以有效減少與避免因元器件性能下降等原因造成的故障停機發生，提高窯系統運行效率。

關鍵詞：繞線式電動機;液體電阻啟動器;控制優化

中圖分類號：TM343 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）12-0052-02

問題的提出：水泥生產企業生產線上配置了大型風機、磨機等裝備，由于此類設備多屬于重載設備，其特點是啟動時間長、啟動困難，為解決此問題，此類設備都配置了繞線式異步電動機，采用水電阻柜解決啟動問題。為此，水電阻柜工作的可靠性、穩定性直接影響到高壓電機啟動后能否正常可靠工作。

1水電阻控制優化的必要性

1.1實際運行現狀

在生產運行過程中，經常發生因水電阻故障導致的主機設備停機，如夏季環境溫度高，水電阻碳酸鈉溶液揮發快，易出現水電阻液位關注不到位、液位低引發的水電阻故障，從而導致主機聯鎖跳停故障，根據水電阻裝置在繞線式高壓電機運行中切除的工作狀況，完全可通過控制程序及原理優化，避免類似故障的發生。

1.2水電阻的工作原理

水電阻的工作原理是通過電機轉子回路串入水電阻，電機接收到啟動信號后，通過水電阻PLC系統控制傳動機構拖動電極極板運動，裝置自動改變液體電阻動、靜極之間的間距，無極調整電機串入電阻阻值（溶液配比滿足電機機械特性對串入電阻值的要求），從而使電動機在獲得最大啟動轉矩及最小啟動電流的情況下無沖擊的均勻升速，電機啟動結束后，星點接觸器自動投入并旁路水電阻，轉子回路自動短接。

1.3根據上述水電阻工作原理，實際生產中主要存在的問題

（1）水電阻溫度、液位信號誤動作或檢測裝置損壞將引發水電阻故障。

（2）水電阻切除接觸器或真空管輔助觸點信號誤動作或丟失將引發水電阻故障。

（3）水電阻動極板極限限位動作或柜內控制回路短路（溫控器壞等），將導致水電阻控制電源丟失、引發水電阻故障。

2水電阻控制優化實施方案

針對上述實際生產中主要存在的問題，結合水泥熟料線工控DCS程序聯鎖，可實施優化方案如下：

（1）對水電阻PLC控制程序進行優化，將水電阻液位、溫度信號由故障跳閘聯鎖改至允許主電機啟動聯鎖。

（2）水電阻柜切除接觸器或真空管增加一組輔助觸點，取一對常開、一對常閉觸點信號送DCS控制系統，將其常開為1或常閉為0信號作為水電阻啟動完畢信號（取消原水電阻PLC送入DCS啟動完畢信號接點），高壓電機運行中，當常開觸點為0且常閉觸點為1時，DCS程序聯鎖立即跳閘高壓柜，否則觸點其它狀況程序判斷水電阻均正常。

（3）考慮水電阻動極板極限限位動作或柜內控制回路短路導致控制電源丟失的問題，在水電阻柜增加一個空開，與主空開上端并接（取控制電源相），將切除接觸器或真空管的電源移至該空開，并對其控制回路進行優化、改進，具體見下圖5。

（4）上述水電阻優化后，水電阻與高壓柜存在硬聯鎖跳閘回路，考慮水泥企業高壓電機運行均處于中控開機模式，在水電阻柜增加硬聯鎖切除開關，正常中控開機運行時，將水電阻與高壓柜硬聯鎖切除，DCS程序聯鎖能滿足設備安全運行，現場手動應急開機時將該聯鎖投入。

（5）關于高壓電機水電阻中控DCS程序聯鎖，僅優化后的水電阻啟動完畢信號參與中控跳閘聯鎖，水電阻備妥、故障、應答及允許主機啟動等信號均作為高壓電機啟動聯鎖關系。

3技改實施后效果

提高高壓電機運行穩定性，簡化水電阻保護程序，避免水電阻線路故障、PLC故障以及系統監測點故障導致窯停機。

4結論

該項目實施后，優化了水電阻溫度及液位、輔助觸點等易導致誤動作的信號，消除了不必要的故障停機發生，項目自改造完畢投運至今，期間歷經過數次水電阻溫度及液位、輔助觸點等原件發生損壞現象，水電阻柜依然正常可靠工作，保證了窯系統運行穩定，改造達到了預期效果。