1 电气控制特点简介
PFISTER 转子秤是一种新型计量控制设备, 它可以稳定地控制和计量粉状物料的流量, 且密封性能好, 无粉尘污染, 机械故障少。我厂1995年底在分解炉和窑喂煤系统改造中安装了两台转子秤, 至今运行稳定, 未出现重大故障, 使喂煤系统故障造成的停窑时间大大减少。 转子秤的电气控制部分采用了称为MSR 的智能化小型控制器, 它和ABB 调速单元
PAD605有机的结合在一起, 完成电气联锁和物料流量的调节控制。两者均为内部带有微处理器的智能化单元。MSR 内部包含了一个流量过程控制PI 调节器和一个信号联锁处理开关量的PC 控制器。其中PI 调节器根据中控给定量和实际流量信号输出操作值控制调速单元PAD605实现电机转速调节。MSR 内的PC 控制器对外部输入信号进行软接点联锁, 避免了过多的中间继电器联锁在长期工作时故障率高的缺点。PC 控制器实时对运转过程中的各输入信号扫描监测, 根据检测到的信息进行信号联锁处理, 然后执行相应的输出控制动作。如果运转中检测到故障信号, 则通过PC 程序处理完成安全联锁停机, 并在MSR 显示器上给出相应的故障信息提示。这些故障信息提示在操作手册上仅给出了简单的说明, 也没给出具体的处理方法。这对查找故障解决问题十分不利。笔者根据安装调试和运转中的经验, 分析了控制系统中PC 控制器对信号联锁处理的SPS 程序, 对故障信息产生的原因进行了比较全面的分析, 找出了这些故障的一般处理方法, 并在实践中应用。
2 常见故障信息分析
MSR 显示的故障信息均为英文缩写, 常见故障信息中英文对照见附表。
转子秤常见故障信息表
2.1 MSR 自身故障
2.1.1 EEPROM 存贮器锁定(EEPROM BLOCKED)
这是在修改MSR 内部配置参数时常出现的一种故障。为保护存储在EEPROM 中的参数不被随意更改, 在MSR 背面设置了一个DIP 开关, 其中第1位和第2位开关置“OFF”为正常工作时保护模式, 禁止对内部参数进行修改。当需要修改参数时必须将上述两位开关置于“ON”,才能不出现上述故障并修改和存储有关参数。
2.1.2 自动状态运转不能修改参数(Automat Operat)
MSR 内部参数只能在手动操作状态下修改, 如果处于自动或联锁操作状态下强行修改参数则会出现这种故障信息。这种情况下应先中止修改, 将MSR 工作状态转换为手动操作再进行参数修改。
2.1.3 RAM 后备电池用尽(Battery Empty)
数据存储器RAM 由MSR 内部电池提供电源, 用于保存正常运转中的过程变量, 如物料的累计值、零位修正值等。一旦电池能量不够, 就会出现这种故障提示。如果不及时更换电池, 一些有价值的数据可能因掉电丢失。
2.2 标定过程中故障
2.2.1 砝码加载错误(Test Weight)
在具有自动加砝码装置的转子秤中, 可以通过MSR 控制电磁阀切断压缩空气加载砝码进行标定。砝码加载后通过检测砝码位置的接近开关返回一应答信号送回MSR 。如果在MSR 内部监测程序决定的定时时间内, 送出加载信号, 但无加载应答信号; 或没送出加载信号, 但由于压缩空气源故障, 导致砝码加载都会出现该故障信息。这种故障处理应先检查压缩空气源压力是否正常, 然后检查砝码是否由于机械原因卡住, 检测砝码位置的接近开关是否正常。 出于安全和停机后检查方便等因素, 转子秤收到停车信号后, 要进行倒空运转, 将转子内剩余物料彻底排出, 直到转子的负荷率下降到MSR 设置的倒空极限负荷率时, 延迟10s 后停车。
若没有压缩空气, 砝码加载产生错误的负荷率信号, 其值很高, 故不能达到倒空运转负荷率极限值, 故持续倒空运行不能正常停车。这时只能通过去掉来自中控的备妥信号或通过现场紧停开关停车。上述情况是“Test Weight”故障一个特例, 在我厂曾出现过。
2.2.2 停止向料仓入料(Stop Fill)
这是在转子秤实物标定过程中出现的故障。表明启动实物标定时仍在向煤粉仓入料。在实物标定过程中, 是以煤粉仓内物料减少量做为标准与转子秤累计量相比较得出转子秤的计量误差, 如果此间向仓内入料就会影响标定结果。因此要消除此故障, 同时又要防止标定期间不入料把仓放空, 就应在启动实物标定之前先将料仓内煤粉料位提高到80%以上, 然后停止往仓内入料, 然后启动实物标定。
2.2.3 修正值超限(Correct ∧ ∧ ∧)
这种故障是由于零位修正超出预定的修正范围所致。转子秤可以在手动状态下, 空载时用置零键启动零位修正功能, 也可以利用实物标定在动态自动运行中进行零位修正。如果标定完成后产生的修正值超出限定的范围, 而不能完全将零位误差补偿时, 就会发出此故障信息。这时应再进行一次置零或实物标定操作, 直到零位误差完全修正。
2.3 设备运行故障
2.3.1 主闸板故障(Slide Block)
该故障表明主闸板工作不正常, 开关不畅。在联锁自动运行中, 转子秤的主闸板随秤的起停自动打开或关闭。这一切是在MSR 的PC 控制器中的SPS 程序控制下, 通过加到气路上电磁阀的信号控制压缩空气推动气缸进而带动闸板运动完成的。为检测闸板的位置, 在闸板附近安装了两个接近开关(如图示) 。
检测开关安装示意图
两接近开关将闸板的状态信号送回MSR 。SPS 程序如果检测到闸板开或关过程中, 两个接近开关发出的信号间隔大于内部定时器指定的时间则表明闸板工作异常。一般整个开关动作行程在20s 内完成。
这种情况往往是由于压缩空气压力低, 造成闸板动作迟缓或不动作。应先检查气路有无堵塞, 调整气源压力使之达到推动闸板运动所需正常工作压力0.6MPa 。
另一个原因是由于接近开关安装位置不恰当, 引起送到MSR 的信号异常。接近开关一定要按图中方式安装, 即闸板关闭时与两接近开关脱离, 而闸板打开时两接近开关感应端面均与闸板接近, 且感应端面与闸板边缘距离不应大于3mm, 这样才能输出正确的信号。同时还应注意接近开关内部的跳线。跳线的位置不同, 接近开关常态时接点输出状态信号不同。SPS 控制程序是按1号开关为常闭点, 而2号接近开关为常开接点编写的。
2.3.2 流量偏差大(Deviation)
这是由于过程流量PI 调节器的实际流量值与给定值之间偏差过大引起的报警信息。一般是由于下料不畅, 导致转子中物料负荷率较低, 尽管转子转速较高, 但实际流量低于给定值, 且超过MSR 参数菜单中偏差允许值。如果该故障持续时间超过偏差允许时间, 会造成停车。这种故障在MSR 上显示的实时数据上表现为负荷率很低, 而转子转速对应的频率信号很高。这时往往随出现“欠料”信号送往中控室。这时应启动通风系统的强制持续吹风功能, 使煤粉充分活化增加流动性, 改善下料状况。
2.3.3 紧急停车(Stop Scale)
这是由于现场控制开关盒上的紧急停车开关由于紧急情况或被人误动按下所致。由于该开关为自锁开关, 所以要清除该故障必须确认紧急情况已消除的情况下, 将紧停开关释放后用确认键清除故障。如果在中控远地联锁控制下。为防止中控人员在不明现场情况下起动, 发生该故障后即使现场确认了故障, 仍不具备远地起动条件, 必须解除远地联锁信号再联锁方可实现故障彻底清除。
2.3.4 拖动故障(Drive Disturb)
“拖动故障”是由于转子秤起动后, 控制器MSR 检测到没有反馈回的转子转速信号所致。除测速传感器与控制柜间电缆断路外, 还主要有两个原因:
(1)测速传感器的安装位置。转子秤采用的测速传感器是一种较为特殊的两线制金属感应脉冲发生器, 其输出脉冲信号很特殊。检查时, 用于缓慢转动电机轴, 用万用表直流电压档测量测速传感器两引线间电压正常时应在6～12V 。由于MSR 控制器的信号接口板为防止干扰脉冲影响, 设置了较高的阈值电平, 如果电压变化幅度较小, 则会检测不到输入的速度脉冲信
号, 这时应调整测速传感器探头与金属感应盘齿面间的距离, 一般距离在0.2～0.3mm 之间为宜。距离过大则会造成输出速度脉冲幅值变化过小, 发生故障, 引起停机。
(2)转子秤的转子与壳体之间的间隙调整不当或进入异物导致拖动电机堵转, 引起故障停机。其现象是:用钳形电流表测量直流调速单元PAD605的380V 进线电流, 启动后电流急剧上升达到额定极限值, 远远高于正常运转时3～5A 的电流值。同时MSR 上显示的转速信号启动瞬时有数值显示, 逐渐转速降为零, 导致报警停机。这种情况应先由机械维护人员测量转子与壳体之间的间隙。如果间隙正常并均匀则说明转子内部有异物, 应打开壳体检查清理。如果异物质量并不很大, 可适当放大间隙后, 手动启动转子秤, 使其随输送风排出, 然后再将间隙恢复到正常值。
2.3.5 电机保护(Motor Protect)
这种故障由于拖动电机故障或调速单元PAD605故障引起。
为了保护电机的安全, 在其供电回路中设置了过流过热保护开关, 绕组内设置了温度检测开关。这些保护开关的常闭接点串联后送入控制器MSR 的入口E070, 当任一开关因故动作都会使PC 程序检测到电机故障, 发出报警信息并自动停机。这种原因造成的“电机保护”故障是很少发生的。如果出现则应检查直流拖动电机绕组是否绝缘损坏出现接地故障, 励磁电源是否有输出。
另一种情况是PAD605出现故障引起的。调速控制器PAD605正常运行时起动电机后, 发出一“运转正常”信号送回MSR 的入口E012。当PAD605显示器上出现某些故障提示符“F××”时, 会导致其送出的“运转正常”信号消失, 程序联锁中发现调速单元异常, 即刻发出停机信号并给出报警提示。调速单元引起“Motor Protect”故障的常见原因主要有电机过速(F03);转速低(F04);供电电压低(F12);供电电压过高(F15)。这些情况均为短时波动造成的, 只要用确认键清除故障即可重新启动转子秤。
3 结束语
转子秤控制系统是一个较为复杂的系统。其中MSR 控制器自身是否正常, 其内部配置参数是否正确是转子秤正常运行的前题。标定过程中出现的故障往往使标定不能正常完成, 从而影响转子秤的计量控制精度。而在运行中出现的故障影响转子秤的正常运转, 直接或间接引起转子秤停机, 影响水泥生产过程的正常进行。因此根据故障现象迅速找出故障原因, 并及时排除故障是管理好设备, 保证生产运行的关键。
1 电气控制特点简介
PFISTER 转子秤是一种新型计量控制设备, 它可以稳定地控制和计量粉状物料的流量, 且密封性能好, 无粉尘污染, 机械故障少。我厂1995年底在分解炉和窑喂煤系统改造中安装了两台转子秤, 至今运行稳定, 未出现重大故障, 使喂煤系统故障造成的停窑时间大大减少。 转子秤的电气控制部分采用了称为MSR 的智能化小型控制器, 它和ABB 调速单元
PAD605有机的结合在一起, 完成电气联锁和物料流量的调节控制。两者均为内部带有微处理器的智能化单元。MSR 内部包含了一个流量过程控制PI 调节器和一个信号联锁处理开关量的PC 控制器。其中PI 调节器根据中控给定量和实际流量信号输出操作值控制调速单元PAD605实现电机转速调节。MSR 内的PC 控制器对外部输入信号进行软接点联锁, 避免了过多的中间继电器联锁在长期工作时故障率高的缺点。PC 控制器实时对运转过程中的各输入信号扫描监测, 根据检测到的信息进行信号联锁处理, 然后执行相应的输出控制动作。如果运转中检测到故障信号, 则通过PC 程序处理完成安全联锁停机, 并在MSR 显示器上给出相应的故障信息提示。这些故障信息提示在操作手册上仅给出了简单的说明, 也没给出具体的处理方法。这对查找故障解决问题十分不利。笔者根据安装调试和运转中的经验, 分析了控制系统中PC 控制器对信号联锁处理的SPS 程序, 对故障信息产生的原因进行了比较全面的分析, 找出了这些故障的一般处理方法, 并在实践中应用。
2 常见故障信息分析
MSR 显示的故障信息均为英文缩写, 常见故障信息中英文对照见附表。
转子秤常见故障信息表
2.1 MSR 自身故障
2.1.1 EEPROM 存贮器锁定(EEPROM BLOCKED)
这是在修改MSR 内部配置参数时常出现的一种故障。为保护存储在EEPROM 中的参数不被随意更改, 在MSR 背面设置了一个DIP 开关, 其中第1位和第2位开关置“OFF”为正常工作时保护模式, 禁止对内部参数进行修改。当需要修改参数时必须将上述两位开关置于“ON”,才能不出现上述故障并修改和存储有关参数。
2.1.2 自动状态运转不能修改参数(Automat Operat)
MSR 内部参数只能在手动操作状态下修改, 如果处于自动或联锁操作状态下强行修改参数则会出现这种故障信息。这种情况下应先中止修改, 将MSR 工作状态转换为手动操作再进行参数修改。
2.1.3 RAM 后备电池用尽(Battery Empty)
数据存储器RAM 由MSR 内部电池提供电源, 用于保存正常运转中的过程变量, 如物料的累计值、零位修正值等。一旦电池能量不够, 就会出现这种故障提示。如果不及时更换电池, 一些有价值的数据可能因掉电丢失。
2.2 标定过程中故障
2.2.1 砝码加载错误(Test Weight)
在具有自动加砝码装置的转子秤中, 可以通过MSR 控制电磁阀切断压缩空气加载砝码进行标定。砝码加载后通过检测砝码位置的接近开关返回一应答信号送回MSR 。如果在MSR 内部监测程序决定的定时时间内, 送出加载信号, 但无加载应答信号; 或没送出加载信号, 但由于压缩空气源故障, 导致砝码加载都会出现该故障信息。这种故障处理应先检查压缩空气源压力是否正常, 然后检查砝码是否由于机械原因卡住, 检测砝码位置的接近开关是否正常。 出于安全和停机后检查方便等因素, 转子秤收到停车信号后, 要进行倒空运转, 将转子内剩余物料彻底排出, 直到转子的负荷率下降到MSR 设置的倒空极限负荷率时, 延迟10s 后停车。
若没有压缩空气, 砝码加载产生错误的负荷率信号, 其值很高, 故不能达到倒空运转负荷率极限值, 故持续倒空运行不能正常停车。这时只能通过去掉来自中控的备妥信号或通过现场紧停开关停车。上述情况是“Test Weight”故障一个特例, 在我厂曾出现过。
2.2.2 停止向料仓入料(Stop Fill)
这是在转子秤实物标定过程中出现的故障。表明启动实物标定时仍在向煤粉仓入料。在实物标定过程中, 是以煤粉仓内物料减少量做为标准与转子秤累计量相比较得出转子秤的计量误差, 如果此间向仓内入料就会影响标定结果。因此要消除此故障, 同时又要防止标定期间不入料把仓放空, 就应在启动实物标定之前先将料仓内煤粉料位提高到80%以上, 然后停止往仓内入料, 然后启动实物标定。
2.2.3 修正值超限(Correct ∧ ∧ ∧)
这种故障是由于零位修正超出预定的修正范围所致。转子秤可以在手动状态下, 空载时用置零键启动零位修正功能, 也可以利用实物标定在动态自动运行中进行零位修正。如果标定完成后产生的修正值超出限定的范围, 而不能完全将零位误差补偿时, 就会发出此故障信息。这时应再进行一次置零或实物标定操作, 直到零位误差完全修正。
2.3 设备运行故障
2.3.1 主闸板故障(Slide Block)
该故障表明主闸板工作不正常, 开关不畅。在联锁自动运行中, 转子秤的主闸板随秤的起停自动打开或关闭。这一切是在MSR 的PC 控制器中的SPS 程序控制下, 通过加到气路上电磁阀的信号控制压缩空气推动气缸进而带动闸板运动完成的。为检测闸板的位置, 在闸板附近安装了两个接近开关(如图示) 。
检测开关安装示意图
两接近开关将闸板的状态信号送回MSR 。SPS 程序如果检测到闸板开或关过程中, 两个接近开关发出的信号间隔大于内部定时器指定的时间则表明闸板工作异常。一般整个开关动作行程在20s 内完成。
这种情况往往是由于压缩空气压力低, 造成闸板动作迟缓或不动作。应先检查气路有无堵塞, 调整气源压力使之达到推动闸板运动所需正常工作压力0.6MPa 。
另一个原因是由于接近开关安装位置不恰当, 引起送到MSR 的信号异常。接近开关一定要按图中方式安装, 即闸板关闭时与两接近开关脱离, 而闸板打开时两接近开关感应端面均与闸板接近, 且感应端面与闸板边缘距离不应大于3mm, 这样才能输出正确的信号。同时还应注意接近开关内部的跳线。跳线的位置不同, 接近开关常态时接点输出状态信号不同。SPS 控制程序是按1号开关为常闭点, 而2号接近开关为常开接点编写的。
2.3.2 流量偏差大(Deviation)
这是由于过程流量PI 调节器的实际流量值与给定值之间偏差过大引起的报警信息。一般是由于下料不畅, 导致转子中物料负荷率较低, 尽管转子转速较高, 但实际流量低于给定值, 且超过MSR 参数菜单中偏差允许值。如果该故障持续时间超过偏差允许时间, 会造成停车。这种故障在MSR 上显示的实时数据上表现为负荷率很低, 而转子转速对应的频率信号很高。这时往往随出现“欠料”信号送往中控室。这时应启动通风系统的强制持续吹风功能, 使煤粉充分活化增加流动性, 改善下料状况。
2.3.3 紧急停车(Stop Scale)
这是由于现场控制开关盒上的紧急停车开关由于紧急情况或被人误动按下所致。由于该开关为自锁开关, 所以要清除该故障必须确认紧急情况已消除的情况下, 将紧停开关释放后用确认键清除故障。如果在中控远地联锁控制下。为防止中控人员在不明现场情况下起动, 发生该故障后即使现场确认了故障, 仍不具备远地起动条件, 必须解除远地联锁信号再联锁方可实现故障彻底清除。
2.3.4 拖动故障(Drive Disturb)
“拖动故障”是由于转子秤起动后, 控制器MSR 检测到没有反馈回的转子转速信号所致。除测速传感器与控制柜间电缆断路外, 还主要有两个原因:
(1)测速传感器的安装位置。转子秤采用的测速传感器是一种较为特殊的两线制金属感应脉冲发生器, 其输出脉冲信号很特殊。检查时, 用于缓慢转动电机轴, 用万用表直流电压档测量测速传感器两引线间电压正常时应在6～12V 。由于MSR 控制器的信号接口板为防止干扰脉冲影响, 设置了较高的阈值电平, 如果电压变化幅度较小, 则会检测不到输入的速度脉冲信
号, 这时应调整测速传感器探头与金属感应盘齿面间的距离, 一般距离在0.2～0.3mm 之间为宜。距离过大则会造成输出速度脉冲幅值变化过小, 发生故障, 引起停机。
(2)转子秤的转子与壳体之间的间隙调整不当或进入异物导致拖动电机堵转, 引起故障停机。其现象是:用钳形电流表测量直流调速单元PAD605的380V 进线电流, 启动后电流急剧上升达到额定极限值, 远远高于正常运转时3～5A 的电流值。同时MSR 上显示的转速信号启动瞬时有数值显示, 逐渐转速降为零, 导致报警停机。这种情况应先由机械维护人员测量转子与壳体之间的间隙。如果间隙正常并均匀则说明转子内部有异物, 应打开壳体检查清理。如果异物质量并不很大, 可适当放大间隙后, 手动启动转子秤, 使其随输送风排出, 然后再将间隙恢复到正常值。
2.3.5 电机保护(Motor Protect)
这种故障由于拖动电机故障或调速单元PAD605故障引起。
为了保护电机的安全, 在其供电回路中设置了过流过热保护开关, 绕组内设置了温度检测开关。这些保护开关的常闭接点串联后送入控制器MSR 的入口E070, 当任一开关因故动作都会使PC 程序检测到电机故障, 发出报警信息并自动停机。这种原因造成的“电机保护”故障是很少发生的。如果出现则应检查直流拖动电机绕组是否绝缘损坏出现接地故障, 励磁电源是否有输出。
另一种情况是PAD605出现故障引起的。调速控制器PAD605正常运行时起动电机后, 发出一“运转正常”信号送回MSR 的入口E012。当PAD605显示器上出现某些故障提示符“F××”时, 会导致其送出的“运转正常”信号消失, 程序联锁中发现调速单元异常, 即刻发出停机信号并给出报警提示。调速单元引起“Motor Protect”故障的常见原因主要有电机过速(F03);转速低(F04);供电电压低(F12);供电电压过高(F15)。这些情况均为短时波动造成的, 只要用确认键清除故障即可重新启动转子秤。
3 结束语
转子秤控制系统是一个较为复杂的系统。其中MSR 控制器自身是否正常, 其内部配置参数是否正确是转子秤正常运行的前题。标定过程中出现的故障往往使标定不能正常完成, 从而影响转子秤的计量控制精度。而在运行中出现的故障影响转子秤的正常运转, 直接或间接引起转子秤停机, 影响水泥生产过程的正常进行。因此根据故障现象迅速找出故障原因, 并及时排除故障是管理好设备, 保证生产运行的关键。