蘇 鵬，王會華，楊曙東

（山東泰山鋼鐵集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南271100）

1 前言

伺服控制器是高爐鼓風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)靜葉開度的自動化設(shè)備，該控制器通過電液轉(zhuǎn)換功能，將PLC內(nèi)部（4～20 mA）的模擬量信號轉(zhuǎn)換為靜葉伺服油缸的壓力信號，最終來調(diào)節(jié)靜葉的開度，從而控制高爐供風(fēng)量大小。但是在運行過程中，由于受電壓波動或電磁干擾等諸多因素影響，使得伺服控制器控制回路的電流增大，當(dāng)電流＞0.5 A時，伺服控制器內(nèi)部線路板的保險就會燒壞，則伺服控制器停止工作，使得輸出電流變?yōu)? mA。靜葉在無信號驅(qū)動的情況下瞬間關(guān)閉，導(dǎo)致高爐供風(fēng)中斷，造成高爐的“坐料”“風(fēng)口灌渣”等嚴(yán)重事故，因此必須盡快解決伺服控制器失電的問題，提高設(shè)備穩(wěn)定性和可靠性。

2 伺服閥失電原因分析

伺服控制器控制系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 伺服控制器控制系統(tǒng)

2.1 信號電纜未使用屏蔽電纜

伺服控制信號為（4～20 mA）模擬量信號，信號電壓為24 V，電流為毫安級別，因此信號必須使用屏蔽信號電纜。屏蔽層應(yīng)一端接地，另一端浮空。經(jīng)現(xiàn)場查看，此信號電纜為普通電纜，無屏蔽層，導(dǎo)致此信號有可能受高壓動力電纜影響，出現(xiàn)信號波動，長時間勢必導(dǎo)致伺服控制器線路板的不穩(wěn)定。

2.2 不間斷UPS電源電壓波動

在使用專用測試工具測量后，進(jìn)入伺服控制器內(nèi)部的電源電壓在190～240 V波動，并且波動較大，造成伺服控制器內(nèi)部電流不穩(wěn)定。為保護(hù)伺服閥等精密儀器，伺服控制器設(shè)置0.5 A的保險，因此UPS電源輸出電壓不穩(wěn)定，電源品質(zhì)差導(dǎo)致了伺服控制器保險容易燒壞，導(dǎo)致伺服控制器失電。

2.3 信號電纜敷設(shè)于動力電纜內(nèi)引起干擾

經(jīng)現(xiàn)場確認(rèn)，此信號電纜與動力電纜自現(xiàn)場到電子間有10 m的距離是混放在同一電纜橋架內(nèi)的，并且信號電纜與動力電纜纏繞打結(jié)。當(dāng)動力電纜帶電時，極易在信號電纜內(nèi)部產(chǎn)生渦流干擾和高強(qiáng)磁場干擾。

依據(jù)檢測結(jié)果和現(xiàn)場調(diào)查，引起伺服控制器失電的原因有：伺服控制器的信號應(yīng)該采用屏蔽電纜，但是現(xiàn)場安裝時采用普通無屏蔽層電纜，此電纜有10 m與高壓動力電纜敷設(shè)在同一電纜橋架內(nèi)。在長期運行過程中，此模擬量信號受高壓干擾影響，信號的電壓、電流出現(xiàn)過大及波動現(xiàn)象，導(dǎo)致伺服控制器內(nèi)部線路板卡功能降低，燒壞0.5 A的保險，出現(xiàn)信號中斷現(xiàn)象。同時UPS電源品質(zhì)差，也是0.5 A的保險燒壞的原因。通過改善以上3點缺陷，能夠暫時解決伺服控制器保險燒壞的現(xiàn)象。但是如何能夠在伺服控制器出現(xiàn)失電時實現(xiàn)信號切換、靜葉保位，才是解決高爐鼓風(fēng)靜葉關(guān)閉的最佳途徑。

3 伺服控制器改進(jìn)措施

3.1 按行業(yè)規(guī)范敷設(shè)屏蔽電纜

重新將伺服控制器的信號電纜更換為屏蔽電纜，并敷設(shè)至電纜橋架層，保證信號電纜與動力電纜距離＞450 mm，并防止電纜之間有纏繞現(xiàn)象。同時信號電纜的屏蔽層剝開后，將PLC柜端接到屏蔽地上，現(xiàn)場一端懸空，屏蔽地導(dǎo)線連接電阻＜1 Ω，屏蔽地電阻＜4 Ω。通過該措施實施，信號電纜與動力電纜的距離達(dá)到行業(yè)要求，使干擾源遠(yuǎn)離各測量信號，信號電纜周圍無強(qiáng)磁場分布。

3.2 更換具有濾波功能UPS電源主機(jī)

UPS電源作為自控系統(tǒng)和重要設(shè)備的電源保障，必須輸出電壓（電流）穩(wěn)定、波形正常的好品質(zhì)電源，保證精密儀器設(shè)備正常運行。在原UPS出現(xiàn)濾波差、電壓波動大的情況下，更換了具有雙重濾波功能、穩(wěn)壓精度為0.5級的不間斷電源，有效地保護(hù)了精密自動化設(shè)備的安全運行。

3.3 PLC內(nèi)部程序優(yōu)化

現(xiàn)場的靜葉位置反饋信號利用信號隔離器一分為二：一路傳輸至伺服控制器；另一路傳輸至PLC系統(tǒng)進(jìn)入伺服控制器后，經(jīng)伺服控制器內(nèi)部CPU進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換。當(dāng)靜葉指令信號大于反饋信號時，伺服控制器輸出＋mA信號，靜葉打開，反之靜葉關(guān)閉。

將進(jìn)入伺服控制器的靜葉位置信號引出，采用航空插頭將信號傳到PLC，然后在PLC程序中將原有的靜葉位置信號與伺服控制器內(nèi)部輸出的信號做比較，通過兩個信號之間的偏差來確定伺服控制器的故障與否。偏差大小可以立即檢測，偏差＞3%，即判斷伺服控制器故障或失電，PLC立即輸出指令由BD30閥模擬調(diào)節(jié)控制轉(zhuǎn)換為現(xiàn)場電磁閥開關(guān)量控制，程序描述見圖2。在伺服控制器不能控制BD30閥時，先將靜葉保持原位，再根據(jù)工況進(jìn)行電磁閥操作，使靜葉在30 ms內(nèi)迅速切換至電磁閥控制，實現(xiàn)控制方式的無縫轉(zhuǎn)換。

圖2 程序比較示意圖

4 結(jié)語

伺服控制器改進(jìn)措施實施以后，伺服控制器切換正常，切換成功率達(dá)100%，伺服控制器故障現(xiàn)象明顯下降，由原來的每年7次降至0次，未出現(xiàn)1次誤動作現(xiàn)象，避免經(jīng)濟(jì)損失22.6萬元。提高了鼓風(fēng)機(jī)高爐送風(fēng)系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性，保障了高爐的穩(wěn)產(chǎn)和高產(chǎn)，避免了突發(fā)性和不可預(yù)見性的供風(fēng)突然中斷，避免了因設(shè)備的突然停機(jī)造成的設(shè)備損害，延長了設(shè)備的使用壽命。