“G/P驱动异常”原因探析

一.前言 事业部第一生产部造粒系统G/P电机采用的是具有起动性能好、过载能力强、调速平滑等诸多优点的直流电机。在实际的起停、调速运行中起到了很好的效果。由于我们供电系统为交流电，因此必须采用整流装置进行整流得到直流电，G/P电机的运转采用ABB公司的DCS500直流控制器进行控制，并采用调压的方法实现电机平滑调速。当电机或设备、直流控制器出现故障时，DCS500发出故障信号，造粒连锁停车，同时点亮造粒控制室“G/P驱动异常”灯；此外由于一些与电机有关的压力、温度值偏高也会造成连锁停车，同时显示。电气人员可通过报警类型进行故障查询和故障处理。 二．问题的提出 造粒系统由西门子PLC控制，从PLC的逻辑图上我们得知，造成造粒联锁停车，点亮“G/P驱动异常”的输入点为I37.4、I35.4、I35.5、I35.6。此四个输入点只要有一个为“0”，“G/P驱动异常”灯点亮，系统联锁停车。而从电机结构图和接线图上得知，I35.4、I35.5、I35.6点与风量、压力、冷却水温度有关。当实际的风量、压力、温度值低于或高于允许值时，I35.4、I35.5、I35.6信号为0，从而造成连锁停车。此类故障在实际中可以很快查找到原因并及时进行处理。 与I35.4、I35.5、I35.6点不同，I37.4是从DCS500控制器上发出的“运行准备好”信号接点。此信号是DCS内部经过大量逻辑运算后发出的信号点，当DCS500发现故障或认为整流系统未满足启动条件时，I37.4为0，系统停车。当电机或电网故障时，DCS500显示屏上可以准确显示故障类型，值班人员可以立即根据故障类型做出相应检查和处理。但是当DCS500认为整流系统未满足启动条件时，有时在显示器上并没有故障显示，有时显示的故障类型并不容易理解。而在实际工作中这类问题出现的次数最多。经过对DCS500说明书、控制回路、参数的认真分析，我们发现，出现此类问题的主要原因有两方面：一是设计上存在缺陷；二是工艺操作顺序错误。 三．DCS500起动原理 首先分析一下DCS500的起动原理。 我们知道，直流电机较交流电动机在电源供给上的差别在于：交流电动机只需要给电枢回路提供一个交流电；而对于他励直流电机则需要分别给电枢回路和励磁回路通以直流电。直流电的获得必须通过整流器经过整流获得，整流器在运行中将产生大量的热，为保证整流器的正常运行，在整流器运行过程中又必须使用冷却风机来降低整流器的温度。因此，直流传动逻辑的目的就是控制主回路、励磁回路、风机回路接触器。如下图： 从图中看出，用K1、K2、K3三个接触器分别控制整流器风机回路、电机电枢回路、励磁回路的通断。DCS500内部程序的运行过程为：当系统无故障时，如果DCS500接受一个启动信号，DCS500内部程序将发出信号使K1、K2、K3全部吸合，此时DCS500认为整流系统准备好，I37.4为1，否则I37.4为0，“G/P驱动异常”灯点亮。三个接触器闭合、断开的逻辑如下： ① 接触器的闭合控制 如果DCS500内部参数10901=1（系统无故障），可以给[ON/OFF]（901）参数逻辑1信号来控制主、励磁回路接触器及风机接触器的闭合。以下为当[ON/OFF]（901）由0-1时的变化顺序。当顺序图末端的10902为1时，I37.4为1；否则为0。 ② 接触器的断开控制 当信号[ON/OFF]由1-0时，传动会立刻封锁调节器并开始一个延时。由于调节器被封锁，电枢和励磁电流将被强制为0，延时结束后，接触器的输出会被设为0，接触器跳开。 因此，DCS500对电机的启动控制就是使三个接触器闭合，接触器闭合后一旦有速度信号，电机即可运转；而停止控制就是使三个接触器断开。 四．现存问题分析 当与电机有关的温度、压力值正常，系统无故障时，控制室出现“G/P驱动异常”时，在DCS500控制室中可以看到以下两种情况： ① 主回路、励磁回路、风机回路接触器均断开，DCS500上无故障显示； ② 主接触器小车在试验位置，DCS500上显示“NO Main Contactor Acknowledge”或“Main Undervoltage”故障。 通过对DCS500 传动逻辑的分析，我们找出了问题的原因。具体分析如下： 4.1.主回路、励磁回路、风机回路接触器均断开，DCS500上无故障显示 从“DCS500起动原理”部分得知，在无故障情况下，只有给[ON/OFF]一个上升沿信号，主回路、励磁回路、风机回路接触器相继闭合，DCS内部参数10902才能置位1，从而I37.4置1。在本应用中实际的控制回路接线如下图： 图中可以看出，当K11吸合时，[ON/OFF]有一个上升沿的触发，此时才能按照前面顺序图中的顺序吸合三个接触器。而K11是由PLC输出的Q100.0、Q100.1两个点控制的。当Q100.0为1时，它的常开触点闭合，K11继电器带电，[ON/OFF]获得一个上升沿，K1、K2、K3接触器闭合。当Q100.1为1时，它的常闭触点打开，K11失电，[ON/OFF]获得0的信号，K1、K2、K3接触器打开。而在PLC内部的逻辑中，Q100.0、Q100.1由直流机冷却风机的起停开关来控制，梯形图如下。当冷却风机开关打至“合”位，I3.5为1，此时Q100.0为1，K11得电；当冷却风机开关打至“分”位，I3.6为1，此时Q100.1为1，K11失电。在本例中故障原因为没有起风机，I3.5=0，Q100.0=0，K11不带电，[ON/OFF]信号为0造成的。 从上面的分析中我们可以得出，主回路、励磁回路、风机回路接触器均断开，DCS500上无故障显示时，出现“G/P驱动异常”的原因是未给[ON/OFF]一个上升沿信号，在本应用中即未起动主电机冷却风机造成的。因此，工艺人员在启动直流电机前必须先启动主电机冷却风机，风机启动后，I37.4为1，“G/P驱动异常”报警才可复位。 4.2.主接触器小车在试验位置，DCS500上显示“NO Main Contactor Acknowledge”或“Main Undervoltage”故障 当齿轮泵电机需要停电时，由于在2003年发生过断开控制电源而参数丢失的情况，因此现在一般情况下停电时我们不断开控制电源，而只是将主回路接触器小车摇至试验位置来保证安全性。在停电过程中，如果工艺上单独启动风机的话，DCS500上便显示“NO Main Contactor Acknowledge”或“Main Undervoltage”故障，分析如下： 起动风机前系统无故障，因此DCS内部参数10901为1，此时，如果起动主电机冷却风机，相当于给[ON/OFF]一个上升沿信号（分析如上），DCS500内部参数10908、10909、10910先后置“1”，10908、10909参数用来控制励磁回路及整流器冷却风机回路，这时励磁回路及整流器冷却风机回路接触器吸合，参数[Ack conv fan]（整流器风扇确认）、[Field acknowledge]（励磁回路确认）为“1”；10910参数用来控制主接触器的吸合，但由于主接触器小车处于试验位置，即使10910参数为“1”，主接触器也不能吸合，主接触器确认[Main contactor acknowledge]为0，因此出现[NO Main Contactor Acknowledge]（无主接触器确认）故障报警。在ABB内部程序运行时，进行主接触器确认判断及系统电压幅值、相序的判断几乎为同时，主接触器不闭合，整流器上口电压为0，因此有时系统会报出“Main Undervoltage”（低电压）故障。此时必须在DCS500上进行报警复位后才可以在造粒控制室进行“G/P驱动异常”报警复位。另外，由于此种情况下励磁回路处于闭合状态，在励磁绕组中流过额定励磁电流，当电机电枢回路断电，电机处于静止状态时便会产生大量的热，将损坏到电机，直接影响电机的使用寿命。 五、解决方法 从上面的分析得知，在电机及整流器本身无故障时出现“G/P驱动异常”的主要原因在风机的错误起停，为解决长期存在的“G/P驱动异常”报警问题，可以有三种解决方法： 1.正确起停风机 DCS500内部启动程序的运行完全取决于ON/OFF信号，而本应用中[ON/OFF]信号由主电机冷却风机的起停来控制，因此为避免异常报警情况发生，必须正确起停风机，在齿轮泵主电机停止运行时应尽量不起动冷却风机；当电气人员将主接触器小车摇至试验位置时，工艺人员应保证电气人员将小车摇至运行位置后方可启动冷却风机。 2.合理断开控制电源 DCS500主控板上的存储器为EPROM，当DCS500参数未重新设置，并且没有更换CDP312控制板的情况下，DCS500内部的参数将不会因为控制电源的断开而丢失。因此在未更改参数更换控制板的情况下，齿轮泵电机需要停电时应断开DCS500控制电源，防止错误起停风机时误将励磁回路和整流器风机回路接通，防止DCS500内部程序的错误运行，防止显示“G/P驱动异常”报警。 3.进行风机控制回路改造 现有的风机起停开关只有一个，可以改造成两个起停开关，其中一个开关只在主机停止时使用，它的接通与断开信号不送至整流器控制回路，也就是[ON/OFF]信号不受此开关控制，当单独起停直流机冷却风机时使用此开关;另一个开关为现有开关，当准备起动主电机时使用此开关同时控制冷却风机回路及整流器回路。从根本上消除“G/P驱动异常”报警现象。 六．总结 第一生产部造粒系统齿轮泵电机为直路电机，当电机或系统发生故障时，将使得造粒系统联锁停车，同时在造粒控制室显示“G/P驱动异常”报警。在实际的运行中我们发现，真正系统和电机出现故障而显示“G/P驱动异常”，致使造粒联锁停车的次数非常少，出现此故障报警的多数原因在于风机的错误起停。本文对出现此类报警的原因进行了阐述分析，并对解决此问题提出了可行的办法，力求在根本上解决长期以来存在的“G/P驱动异常”报警现象，保证造粒系统的正常运行。 参考文献： 《电力拖动基础》 《DCS500软件描述》 《DCS500参数表》