提　要：介绍了为实现削片机传动的运行所进行的高压电机的电气设计、控制逻辑以及实现这一控制逻辑所采取的控制方式。关键词：削片机传动；电气设计；控制逻辑；网络配置　　作者简介：陈少娟，工程师，在福建南纸股份有限公司技术开发部设计室工作。先后参加了日产100吨废纸脱墨浆工程、日产200吨木片磨木浆工程、年产18万吨彩色胶印新闻纸技改工程、日处理3万吨污水处理场等多项技改工程的电气设计。1　TMP木片制备系统概况 　　我厂在1994年从瑞典Sunds公司引进了一条日产200tTMP生产线，为了与木片磨木浆车间(TMP车间)配套，必须新建一条木片制备系统。 　　TMP车间的日生产能力为200t(风干)，每日需耗马尾松木片约450～500m3(实积)。木片制备系统的生产能力为60m3(实积)/h。　　新建的木片制备系统是一条完整的独立生产线，从水上贮木场取木开始至将木片送到TMP车间止，全过程与原有调木车间的生产线没有相互关联。 　　新木片系统与原有化浆木片系统比较，主要特点有：新系统的木片是原木剥皮后切制的，系统中一些设备引进芬兰的顺智调木公司(Sunds Defibrator Wood handling OylRauma)的设备。设备布置紧凑，生产线占地省，木片的质量较好，切片合格率高。其中，引进的削片机传动系统是木片制备系统中的主要设备，其所制备的木片主要用于生产木片磨木浆，以配抄新闻纸。2　削片机简介2.1　结构简介 　　Rauma GS Chipper 8-2500削片机刀盘直径2500mm,刀数8片，斜喂料，上出料。传动齿轮箱通过液力联轴器与主电机联接。该齿轮箱配有循环油泵和油过滤器、水冷却器。齿轮箱主动轴的另一侧联接液压电机，在液压电机和齿轮箱之间的联轴器中有一副定位刹车盘。削片机配有一专用的液压站，供正常生产和维修时使用。主要组成部件有：削片机刀盘、高压电机、液压泵、液压电机、电磁阀、齿轮箱和齿轮箱润滑油泵。 2.2　控制原则 　　削片机主传动电机、齿轮箱油泵和液压泵都能在控制室和就地控制。 　　削片机运行必须在液压站和齿轮箱润滑油系统先开机，且削片机运行的8个条件均满足时才允许开机。 3　削片机的电气设计3.1　一次元件的选择 　　削片机传动的驱动电机为6kV400kW高压电机，其一次系统图如图1所示。 3.1.1　隔离开关的选型　　GN19-10C/10003.1.2　断路器的选型　　ZN21-10/800　　由于削片机传动为要求经常开停的高压用电设备，属于频繁操作。所以，在考虑该断路器的选型时，选用可频繁操作的真空断路器作为操作开关。图1　电机驱动系统3.1.3　氧化锌避雷器的选择　　Y5w-7.6/24　　由于真空断路器会产生操作重燃过电压问题，由真空断路器分断而产生的操作过电压的起始源是负载本身，因此，操作过电压保护电器装在断路器的负载侧。　　氧化锌避雷器主要用于吸收真空开关分、合闸过程中产生的操作过电压、保持高压电气设备的绝缘免受操作过电压的损害。因此，为了防止产生操作过电压而损坏电机，在断路器下端并接了高压氧化锌避雷器作为吸收装置。3.2　削片机高压开关柜控制回路的设计　　削片机电机的保护：过负荷及电流速断保护、失压保护、接地保护、接地时限保护、电流电压的测量。 　　高压开关柜上的控制回路如图2所示：二次回路的操作机构选用弹簧操作系统，在控制系统中具有防跳机构。　　图中的弹簧储能开关S1处于拉紧状态。此时，对应的钮子开关HK应在合的位置，图中辅助触点1ZJ为PLC输出允许开机的信号。在削片机的8个条件满足(加合闸按钮闭合)时，PLC输入1ZJ合闸的信号，触点1ZJ闭合，断路器合闸。在断路器合闸过程中如果出现短路故障时，保护装置动作使断路器跳闸，此时，TBJ自锁。若合闸脉冲未解除，TBJ常闭接点断开，切断合闸回路。在现场均有合、跳闸按钮。2ZJ辅助触点的作用是在削片机合闸运行过程中，如果出现削片机的运行条件缺一，则2ZJ常开接点闭合输出信号至出口继电器跳闸。2ZJ-DL-4XJ中的DL串联在回路中，是为了保证信号继电器4XJ发出信号时是在削片机断路器在合闸的状态下(图2中1ZJ、2ZJ、3ZJ线圈见图3)。3.3　削片机高压柜控制回路元器件的整定　　继电保护装置的可靠性和灵敏性是很重要的两个基本要求。因此，对于断路器的二次接线中保护及控制、信号回路中元器件的选择，除应注意其功能选择外，还应注意对其参数的选择。3.3.1　电流速断保护的整定　　电机额定电流的计算：　　I＝P/( 31/2×Ue×cosφ×η)　　＝400/( 31/2×6000×0.876×0.95)　　＝46.3A　　异步电动机(应躲过电动机的起动电流)　　Idzj=KkKjxKqIed/n1　　　=1.6×1×7×46.3/(100/5)　　　j=26A　　其中，Kk—可靠系数，用于速断保护时，DL型和GL型继电器分别取1.4～1.6和1.8～2.0；用于差动保护时取1.3；用于过负荷保护时动作于信号取1.05，动作于跳闸取1.2(本设计选用DL型继电器，取1.6上限)。　　Kjx—接线系数，接于相电流时取1.0，接于相电流差时取 31/2。n1—电流互感器变比Ied—电动机额定电流Kq—电动机起动电流倍数图2　高压开关柜控制回路3.3.2　过负荷保护的整定　　保护装置的动作电流(应躲过电动机的额定电流)　　Adzj=KkKjxIed/(Khn1)　　　　=1.05×1×46.3/(0.85×100/5)　　　　=2.87A　　其中，Kh—继电器返回系数，取0.85。　　保护装置的动作时限(躲过电动机起动及自起动时间，即tdz>tqd)，对于一般电动机为：　　   tdz=(1.1～1.2)tqd　　1SJ过负荷时限：　　tdz=(1.1～1.2)tqd＝（1.1～1.2）×9　　＝10.85s3.3.3　接地时限　　2SJ (2～3)s图3　削片机状态信号输入4　削片机的联锁及其控制　　8-2500型削片机自身带有多个安全运行检测开关，有的用于报警，有的用于控制运行并同时报警。4.1　削片机传动控制逻辑图　　如图4所示。4.2　控制逻辑说明　　(1)与削片机“制动”开关旋钮联锁：“制动”指令须解除后才能启动削片机。如果在削片机运行中误操作“制动”开关，则削片机会自动停机。　　(2)与液压油压力开关联锁：保证液压电机制动用油压力达到0.07MPa。如油压低于此限时间达到5s，主传动电机不能运转。　　(3)与削片机扇型门限位开关联锁：扇型门须关闭。　　(4)与液压站液压泵的运行联锁：液压泵要先运行。　　(5)与齿轮箱油温大于80℃的温控开关联锁：油温超过80℃时，主传动电机不能运转。　　(6)与齿轮箱油温大于70℃的温控开关联锁：油温高于70℃但低于80℃时，不得超过10min，如超过10min，主传动电机停机。　　(7)与齿轮油泵的运行联锁：油泵须先运行5s以上。　　(8)与齿轮油压力开关联锁：油压须大于0.０7ＭＰa，当油压小于低限时间2s，主传动电机不能运转。　　(9)削片机正常运行中，已运行着的齿轮油泵和液压泵不受它们的停机按钮控制。　　(10)削片机停机时，主传动电机立即断电，而齿轮箱油泵(还有液压泵)需滞后30min才会停机。这时虽按过停机按钮，泵也会继续运行至额定时刻。以此保证刀盘在惯性作用下自由转动，齿轮箱和液压电机的润滑(刀盘旋转时，液压电机也会停)。在这种情况下，刀盘转动时间可达25min。　　另外，齿轮油压力过滤器开关虽不参加任何联锁，但如果出问题，10s后会在控制室报警。　　对于这样复杂的控制程序，我厂采用了计算机控制系统，整条生产线实现控制室集中控制，现场无人化生产，自动化水平高。5　计算机控制系统选型及网络配置5.1　系统选型　　在PLC选型上选用美国通用电气公司GE-FANUC90-30系列产品。该产品在硬件上选用模块化设计，所有功能模块都作成嵌入式，可根据需要嵌入底座板。易于用户控制系统扩展。该产品可靠性高，抗干扰能力强。在软件上选用稳定可靠的WINDOWS NT平台和GE FANUC Cimplicity的SCADA软件。该软件开放性能好，易于与第三方软件集成。5.2　网络配置　　计算机控制系统采用以太网络的总线式拓朴架构。　　监控站软件SCADA采用GE FANUC Cimplicity HMI Server，该监控软件开发平台运行在WINDOWS NT系统下；工程师工作站组态软件采用与PLC配套的GE logimaster 9030加挂以太网络驱动程序。在PLC侧选用以太网络模块。总线采用50Ω的细缆，配以终阻器和T型头，PLC的以太网模块配以太网络收发器与总线相连，监控站和工程师站配以太网卡与总线相连。6　信号监控　　为了在控制室能够更加清楚、直观地监视削片机的运行情况，我们将削片机高压部分的控制回路的保护信号等引入了PLC。　　削片机的储能信号灯、合分闸指示灯及合闸条件允许(除合闸按钮外)信号灯均可在电脑显示。　　过负荷、电流速断、失压、接地信号、变压器温度信号及电流亦有在电脑显示。　　各个信号输入图见图3。图4　削片机传动控制逻辑7　结束语7.1　作为变电所最重要设备的断路器，正常运行时用来接通和断开负载电流。当供电系统发生短路或过载时，必须迅速地切断短路电流或过载电流，保证供电系统的安全运行。对于需要频繁操作的开关选用真空断路器较为合适。运行至今，车间对于该断路器的运行反应良好。真空开关的维护检修工作量少，动作可靠，实现了安全供电。7.2　对于断路器的二次接线中保护及控制、信号回路中元器件的选择，除应注意其功能选择外，还应注意对其参数的选择，以满足继电保护装置的可靠性和灵敏性的要求。7.3　削片机控制是整个木片制备系统中最为复杂的控制，削片机设备又是中心设备，通过电气与PLC控制的合理设计，使得调试工作能够在较短的时间内完成。削片机传动的运行表明，采用PLC控制有继电器控制和常规仪表无法比拟的优点，为削片机传动的正常、可靠运行创造了良好的运行条件。