煙草包裝設備電氣系統的接地安全經驗分析

張琪，趙忠帥，趙新，何召明，郭倩玉

山東中煙工業有限責任公司青州卷煙，山東濰坊，262500

0 引言

煙草包裝設備電氣接地系統主要是由電路模塊、低壓直流電和低壓交流單向回路共同組成。某煙草包裝系統設備結構圖如圖1所示。確保該系統的安全運轉，應做好系統維護工作，定期診斷設備是否存在故障問題，充分借助智能決策技術全面收集煙草包裝設備電氣接地系統維修檢測信息，構建數據模型，準確實施定量分析，做好邏輯推理工作，根據相關信息進行智能決策，以便于將最精確的故障信息發送給維修技術人員。同時，要注意確保設備通信暢通，融合通信技術，不斷提高設備安全自動化運行效果。

1 健全煙草包裝設備電氣接地系統維護體系

1.1 做好該設備電氣接地系統安全維護管理工作

進入21世紀后，煙草農業建設不斷加強，煙廠基礎設施得以完善，煙葉生產水平得到了大幅提升，將傳統的粗放化經營轉變為集約規范化經營模式，基本構建了“種植在戶、服務在社、專業合作”的生產組織形式，制定了“兩頭工廠化、中間機械化、服務專業化”的生產方式，有效推動了煙葉生產的發展轉型升級。在此背景下，當代煙草企業非常重視煙草的精益化管理，通過啟用先進的煙草包裝設備來做好煙草包裝工作。必須注意的是，發揮煙草包裝設備的功能，應做好該設備電氣接地系統安全維護管理工作，健全煙草包裝設備電氣接地系統維護體系，定期對該設備進行檢修，尤其要注意檢查電路模塊、低壓直流電和低壓交流單向回路是否正常。

在檢修煙草包裝設備電氣接地系統的過程中，應正確運用電子測試技術實施設備故障檢測，充分發揮智能決策技術的功能。智能決策技術應用全面收集煙草包裝設備電氣接地系統維修檢測信息，構建數據模型，并準確實施定量分析，應用專業技術知識，做好邏輯推理工作，根據相關信息進行智能決策，以便于將最精確的故障信息發送給維修技術人員，幫助維修人員全面掌握與了解設備零件性能的具體情況，不斷提高精密零件檢修工作的安全性與可靠性。

1.2 發揮虛擬維修技術的作用

在煙草包裝設備電氣接地系統檢修過程中，應發揮虛擬維修技術的作用，該技術建模主要分為以下五項：

（1）對虛擬人體與虛擬工具實施建模。

（2）為虛擬化維修環境建立精確的模型。

（3）針對虛擬化維修過程實施建模工作。

（4）針對虛擬化維修過程展開全面的仿真分析。

（5）針對設備系統虛擬維修仿真的維修性分析實施建模，并建立精確的評估模型。

目前，在虛擬維修技術支撐下，虛擬性建模主要包括虛擬化人體建模以及針對煙草包裝設備電氣接地系統零件和工具的三維化數字建模，建模軟件有CAD和CATIA。在煙草包裝設備電氣接地系統零件維修工作中，虛擬維修技術能夠對物理世界進行形象、直觀的表述，在計算機所生成的虛擬環境中完成一系列維修工作，輔助維修技術人員規范操作[1]。另外，應注意為煙草包裝設備電氣接地系統維修工作搭建虛擬機，通常在創建虛擬機的過程中，要按照網絡命令下載并安裝VMware Workstation虛擬軟件工具，該工具下載安裝非常簡單，成功安裝后，則需要打開VMware Workstation工具。接著，執行下一步網絡命令，即單擊“創建新的虛擬機”這一選項，這樣能夠進入新建的虛擬機向導，按照虛擬機安裝向導的操作流程正確采用默認安裝方式，依次按照“下一步”指令實施安裝，會進入“選擇客戶機操作系統”界面，選擇本次要安裝的客戶機操作系統為Linux，以及版本為CentOS 64位。選擇好客戶機操作系統后，單擊指令“下一步”，網頁跳轉到了“命名虛擬機”界面，根據網絡命令的自定義對虛擬機的名稱與安裝位置進行合理配置。

對虛擬機進行命名之后，單擊指令“下一步”，這樣就到了界面“處理器配置”，結合個人PC端的硬件質量和使用需求，自定義設置“處理器數量”和“每個處理器的核心數量”。完成處理器配置后，單擊“下一步”，進入“此虛擬機的內存”設置界面，同樣根據個人PC端的物理內存進行合理分配，這里搭建的Hadoop虛擬機后續將作為Hadoop集群主節點，所以通常會分配較多的內存。完成內存設置后，根據向導可以使用默認安裝方式連續單擊“下一步”按鈕。當進入到“指定磁盤容量”界面后，可以根據實際需要并結合PC端硬件情況合理選擇“最大磁盤大小”，例如默認磁盤內存20.0GB。完成磁盤容量設置后，則需要按照網絡命令，使用默認安裝方式連續單擊“下一步”指令。當進入到“已準備好創建虛擬機”界面，就可以查看當前設置的要創建的虛擬機參數，在確認無誤后單擊“完成”指令，就完成了虛擬機的設置。完成新建虛擬機設置工作后，接著就要對虛擬機進行啟動和初始化。首先，要選中創建成功的Hadop()1虛擬機，右擊打開“設置”中的CD/DVD（IDE）選項，執行網絡命令“使用ISO鏡像文件（M）”，單擊“瀏覽（B）”按鈕來設置ISO鏡像文件的具體地址。設置完ISO鏡像文件后，單擊“確定”指令，然后，選擇當前Hadop()1主界面的“開啟此虛擬機”選項，以此啟動Hadop()1虛擬機。接著，選擇第一條“Install or upgrade an existing system”選項，引導驅動加載完畢進入Disc Found界面，按下Tab健換至SKip選項，并按下Enter鍵進入到Cent（S）操作系統的初始化過程。先單擊網絡命令Next，進入到系統語言設置界面，為了后續軟件及系統兼容性，通常會使用默認的English選項作為系統語言。為了方便查看，也可以選擇Chinese（Simplified）系統語言。設置好系統語言之后，就要用系統默認配置連續單擊界面的Next指令。當進入到Storage Device Warning（存儲設備警告）界面時，選擇網絡命令“Yes,discard any data”（是，忽略所有數據）。接著，要執行磁盤格式，這樣會立刻跳轉到主機名hostname設置界面，自定義該虛擬機的主機名hostname（此處設置該臺虛擬機主機名hostname為hadoop（1））。

2 維持設備供電穩定性

2.1 做好電源的安全設計工作

對于煙草包裝設備來說，其電源電路屬于單一型電路，主要是借助變壓器來實現系統回路電流的安全控制。因此，確保設備控制系統安全質量與運行效率頗為重要，一旦控制系統出現了問題，所造成的損失無法彌補。在系統設計和安裝工作中，應精心設計符合流程的電路系統，確保控制操作的規范性，這樣方能為整個接地系統的安全提供完善的保障[2]。

實現煙草包裝設備電氣接地系統的安全運轉，必須維持設備供電的安全性與穩定性，這就需要做好電源的安全設計工作，借助BIM技術構建三維模型。三維模型是一項重要的作業。在構建三維模型的過程中，設計師應準確獲取設備參數和結構圖，認真瀏覽細致的圖紙，對所獲取的數據進行整合與全面分析。在煙草包裝設備電氣接地系統電源設計過程中，構建模型的主要目標是對接地系統與電源開關構造形態、結構構造關系和內部所有相關屬性的變化狀況展開可視化分析，了解設備工作環境，以此設計更科學的電源組合系統[3]。

2.2 運用BIM技術分析模型數據

運用BIM 技術對煙草包裝設備電氣接地系統結構模型相關數據資料進行分析，結合分析結果將二維剖面圖轉化成三維立體化結構模型，這樣方能直觀化展示復雜的電氣接地系統結構。通過三維模型分析，設計師能夠和設備安裝技術人員進行深度交流，全面理解復雜的電氣接地系統結構組合，規避設備運行風險。在建立三維模型時，需要謹遵建模標準要求，運用BIM技術在二維橫坐標和縱坐標上，適當增加空間坐標系，然后，正確運用插值法預估復雜的空間坐標。在Bentley平臺上，運用BIM 建模軟件開展三維建模工作時，應發揮克里金方法的作用，準確模擬大量的空間數據，這樣能夠設計好復雜的電氣接地系統結構模型。因為所有參數信息和獲取的數據處于統一管理工作狀態，所以在構建三維模型時會自動生成完整的系統組合結構。

3 改善煙草包裝設備電氣接地系統自動化設置

3.1 做好通信配網差保護工作

目前，煙草包裝設備電氣接地系統自動化設置和通信網絡緊密相連，從而使設備自動化得以有效提升。確保設備的安全運行，改善煙草包裝設備電氣接地系統自動化設置，理應重視做好通信配網差動保護工作，緊密融合5G通信網絡技術。在21世紀的信息時代，5G通信網有三大優勢：第一，運行速率更高；第二，網絡容量更大；第三，時間延遲率更低。

在21世紀，5G通信技術發展態勢良好，技術應用日益成熟，為各行業工作與發展提供了諸多便利，在不少垂直業務領域，5G通信技術的應用正更加深入。為了確保5G通信網絡的順利運行，國家非常重視做好電流縱差保護工作。目前，在通信配網差保護工作中，5G通信的高可靠性與低延時性能夠代替光纖滿足應用場景需要。在電流縱差保護工作中，5G通信技術能夠對線路兩端電流的數據進行正確交換，從而準確識別區內外的故障類型。需要注意的是，在配電網應用與保護過程中，首先要重視解決通道問題，其次，要嚴格按照輸電網縱聯差動保護的應用標準與有源配電網的具體情況[4]。

3.2 謹遵標準要求

從標準視角來看，配網差動保護通道設置有以下四條標準要求：第一，帶寬必須達到2Mbps以上；第二，時延不得超過15ms；第三，其可靠性必須能達到99.999%；第四，安全等級達到I區。

改善5G通信網絡在煙草包裝設備電氣接地系統中的安全應用效果，則需要啟用故障時刻自同步技術。配網差動保護的原理是基爾霍夫電流定律，在保護工作中，需要對兩端電流數據實施同步啟動。配網差動保護通道不同于輸電系統的專用光纖通道，這種差異表現為5G通信的來回時延并不相同，這樣就不能再使用傳統模式下的乒乓算法。

4 做好接地電阻安裝工作

從氣象角度來看，雷雨天氣對煙草包裝設備電氣接地系統的影響不可忽視，如果接地系統安全設施不完善，就很容易導致煙草包裝設備電氣接地系統受到雷電的危害。因此，應注意做好接地電阻安裝工作。在具體安裝過程中，應盡可能地降低接地電阻的數值。通常，降低接地電阻數值的措施有以下四種：

第一，使用接地電阻降阻劑。使用接地電阻降阻劑能夠進一步增加接地極的尺寸，使接地極與所接觸的土壤之間的接觸電阻數值得以降低。由此可見，降阻劑能夠有效降低接地電阻數值。據調查了解，當前常用的降阻劑普遍偏堿性，其pH值在7.5到8.6之間，可以對接地體進行有效保護。其次，加入適量的降阻劑之后，設備的接地電阻數值會持續降低，時間越長電阻數值越小。必須注意的是，不能長時間持續使用降阻劑，否則，降阻劑會腐蝕接地電阻裝置，腐蝕狀況也會隨著時間的推移越來越嚴重，因此，要合理控制降阻劑的使用量，及時處理接地電阻腐蝕問題。

第二，運用爆破接地技術降低接地電阻。該技術使用范圍較為廣泛，效果良好，操作次序是先對土壤進行爆破，這樣土壤會產生裂隙，然后，運用壓力機在裂隙中填入降低電阻率的材料，控制好填入量，這樣可以降低土壤電阻率和接地電阻數值，進一步改善煙草包裝設備接地線路防雷效果。

第三，適當增加接地網的面積。煙草包裝設備電氣接地網的接地面積與其接地電阻兩者的關系為負相關，接地網的接地面積越大，所對應的接地電阻值會越小。在安裝接地電阻的工作中，理應根據地理環境，對接地網的面積予以適當增加，以便于降低接地電阻值，改善防雷效果。需要注意的是，這種方法雖然有一定的效果，成本卻很高，因此，要控制好成本問題，不能無限增加接地網的面積[5]。

第四，做好外引接地工作。在接地電阻安裝工作中，時常會采取接地極干線連接法，也就是促進電氣設備主接地網與周邊土壤電阻率較低區域的有機連接，從而降低主接地網的接地電阻數值。

5 結語

綜上所述，確保煙草包裝設備電氣系統接地安全，應注意健全設備系統維護管理體系，做好設備維修作業，提高設備自動化水平，正確使用BIM 技術對煙草包裝設備電氣接地系統結構模型相關數據資料進行分析，結合分析結果將二維剖面圖轉化成三維立體化結構模型，這樣方能直觀化展示復雜的電氣接地系統結構。通過全面分析三維模型，設計師能夠和設備安裝技術人員進行深度交流，全面理解復雜的電氣接地系統結構組合，規避設備運行風險。另外，要注意做好設備接地電阻安裝工作。