河南焦作市中鋁公司中州分公司2＃焙燒爐整個(gè)控制系統采用的是美國Honeywell公司DCS集散控制系統，它具有響應時(shí)間快，性能穩定，保護功能齊全，可在線(xiàn)調試，通信功能等優(yōu)點(diǎn)。

1  現場(chǎng)概述

    作為焙燒爐“心臟”的ID風(fēng)機的配套電機采用上海電機廠(chǎng)生產(chǎn)的 YKS1000-4 鼠籠式電機，額定電壓6000V，額定電流115A，定子繞組“Y”接，并采用直接啟動(dòng)方式。ID風(fēng)機電機高壓開(kāi)關(guān)柜采用ABB公司ZS1鎧裝式金屬封閉開(kāi)關(guān)設備，內配VD₄M-10/630-31.5KA真空斷路器，與VD₄真空斷路器配套的操動(dòng)機構是結構緊湊、性能穩定的平面蝸卷彈簧操作機構。 ZS1開(kāi)關(guān)柜保護繼電器配置ABB集團的REF541饋線(xiàn)終端，REF54-保護繼電器基于增強運行性能的多處理器環(huán)境，數字信號處理與強大的 CPU 結合在一起并與分散式的 I/O 處理裝置并行運行，以增強響應時(shí)間及精度。包含帶不同畫(huà)面的 LCD 顯示的 MMI使就地使用 REF54-安全簡(jiǎn)單。MMI 指導用戶(hù)如何進(jìn)行操作。REF54-保護繼電器為配置自動(dòng)化 PYRAMID 變電站自動(dòng)化系統的一部分并對該概念的功能特性及靈活性作進(jìn)一步的擴展，這是由于在 PYRAMID 中使用了最先進(jìn)的技術(shù)才使得其具有這一特性。

2  控制方式及保護整定

    (1)  控制原理圖及邏輯圖

    ID風(fēng)機電機啟動(dòng)、停止及運行狀態(tài)均由中央控制室PC機控制，電機電氣部分控制原理圖見(jiàn)圖１，ID風(fēng)機電機中央控制室Honeywell PC機啟停邏輯圖見(jiàn)圖2。

    (2)  ID風(fēng)機保護方式

    由于ID風(fēng)機電機為6000V電機，所以其啟動(dòng)、停車(chē)指令均為脈沖信號，設定指令保持5s，并且在啟動(dòng)或停車(chē)1min之內不允許有任何操作。在REF541饋線(xiàn)終端上存有四種反時(shí)限和正時(shí)限保護曲線(xiàn)，選用反時(shí)限保護。每一種反時(shí)限曲線(xiàn)里又有數條變化不同的曲線(xiàn)，各種曲線(xiàn)的α、β值取值見(jiàn)表1，根據風(fēng)機啟動(dòng)的特殊性，筆者選取ID風(fēng)機電機為長(cháng)反時(shí)限保護，利用ABB公司提供的計算公式：

    t =（k×β）/ [(I/I>)^α-1]和高壓電動(dòng)機保護整定計算公式計算出：過(guò)流6A，10倍，8s，速斷8倍（40A），接地60mA，1s跳閘。

圖1  ID風(fēng)機電機電氣部分控制原理圖

圖2 中央控制室Honeywell PC機啟停邏輯圖

表1 α、β值取值表

3  ID風(fēng)機誤跳車(chē)的現象及處理方法

        (1)  ID誤跳車(chē)現象及經(jīng)過(guò)

        在試車(chē)階段，首先用手動(dòng)模擬中央控制室Honeywell的PC機(以下簡(jiǎn)稱(chēng)PC機)工作原理發(fā)出啟動(dòng)及停車(chē)指令，即用兩個(gè)氣密式開(kāi)關(guān)HZ10M-10/1替代來(lái)自PC機上的指令（見(jiàn)圖1），空試電機，電機啟動(dòng)、停車(chē)均正常，通過(guò)高壓配電室的PYRAMID系統監測，可以看到如圖3的啟動(dòng)曲線(xiàn)，同時(shí)還監測到啟動(dòng)電流最大時(shí)為614.97A，ID風(fēng)機風(fēng)門(mén)開(kāi)度80％時(shí)，電機電流為70A。然后用PC機試車(chē)，卻出現電機剛啟動(dòng)卻忽然又停車(chē)的現象，而在高壓配電室的PYRAMID和高壓開(kāi)關(guān)柜上的REF541饋線(xiàn)終端均無(wú)報警信號，此時(shí)觀(guān)測到的最大電流也只有617.87A，并且在PYRAMID中正常報VD₄真空斷路器分閘和合閘信號，在PC機上觀(guān)測發(fā)現ID風(fēng)機電機在啟動(dòng)時(shí)準備信號和運行返回信號均正常，問(wèn)題是PC機發(fā)出啟動(dòng)指令后，運行返回信號有短時(shí)消失現象。根據ID風(fēng)機電機邏輯圖（見(jiàn)圖2）可知此時(shí)ID風(fēng)機已具備停車(chē)條件。仔細檢查和分析了程序、邏輯圖以及繼電器屏上所有OMRNO中間繼電器，但均末發(fā)現毛病，首先判斷是否采用DC24V電源信號經(jīng)ZS1高壓柜再到繼電器屏衰減過(guò)大引起（從高壓柜到繼電器屏距離大約有500米左右），所以將DC24V電源改為AC220V，并更換相應的OMRNO繼電器。再次啟動(dòng)ID風(fēng)機，發(fā)現故障依舊，通過(guò)觀(guān)察繼電器屏發(fā)現OMRNO繼電器（帶有信號燈指示）在PC機發(fā)出啟動(dòng)指令時(shí)燈亮，隨后燈閃滅，然后又亮，而此時(shí)電機已停車(chē)，并且PC機上運行返回信號仍有瞬間跳斷現象，所以判斷不是運行返回信號衰減引起。經(jīng)過(guò)仔細分析討論上述現象得出以下結論：運行返回信號是在合閘指令發(fā)出后正常，VD₄真空斷路器閉合，QF閉合，K2常開(kāi)接點(diǎn)閉合返回給PC機的（見(jiàn)圖1），說(shuō)明VD₄真空斷路器在PC機發(fā)出合閘指令后已經(jīng)合上，電機已正常啟動(dòng)，但稍后運行返回信號瞬失，造成PC機發(fā)出跳閘指令（見(jiàn)圖2），導致ID風(fēng)機電機跳車(chē)，從而說(shuō)明了VD4真空斷路器在合閘后，控制回路的QF輔助觸點(diǎn)工作不正常。在高壓配電室再一次操作VD4斷路器發(fā)現它在合閘后，儲能操作機構開(kāi)始儲能，儲能馬達工作時(shí)，發(fā)出噠噠聲，VD4斷路器有明顯震感，蝸卷彈簧受力卷緊，對QF輔助觸點(diǎn)也產(chǎn)出震動(dòng)，從而出現在VD4合閘后，輔助接點(diǎn)閉合，有運行返回信號，緊接著(zhù)儲能時(shí)QF輔助接點(diǎn)受震動(dòng)，發(fā)生顫抖，造成運行返回信號時(shí)強時(shí)弱，而此時(shí)中央控制室上的Honeywell機認為運行返回信號已消失，隨即發(fā)出分閘指令，造成啟動(dòng)ID風(fēng)機失敗。

圖3  ID風(fēng)機電機啟動(dòng)電流曲線(xiàn)圖

        (2)  處理方法

    綜上所述，將邏輯圖做了相應修改。根據高壓柜電動(dòng)儲能機構的儲能時(shí)間為15s的要求，做了以下變動(dòng)：在ID風(fēng)機電機啟動(dòng)后，將PC機運行返回信號延時(shí)保持20s，以避開(kāi)儲能機構工作時(shí)對運行返回信號的干擾。上述工作做完后，再次啟動(dòng)ID風(fēng)機電機，在PC機監視與高壓配電室的PYRAMID監視啟動(dòng)電流值相吻合，運行返回信號正常，電機順利啟動(dòng)成功，并觀(guān)測到電機最大啟動(dòng)電流值為617.87A，當風(fēng)門(mén)開(kāi)度80％時(shí)，電機電流為72A。

    因為有了ID風(fēng)機電機試車(chē)成功，因此在2001年2月28日， 2＃焙燒爐一次點(diǎn)火成功，3月6日凌晨2時(shí)，氧化鋁順利產(chǎn)出。