摘要：随着工业自动化的发展，DCS及PLC应用和发展都进入到一个全新的时代，变频器的应用及维护是日常电气的基本工作。随着自动化工业的发展我们西北偏远地区也在紧跟着时代的步伐开始重视起自动化的发展，本次分析的是本厂区石灰窑鼓风机变频器的应用及干扰排除的一些经验和浅谈。本厂是15年的老厂，主要生产为工业碱，地址位于青海省海西州德令哈市，相对全国的工业水平比较落后。本专业为本厂电气维修及维护，本次设备为本厂石灰窑鼓风机。石灰窑是本厂制碱的关键工艺，石灰窑鼓风机的稳定运行是工艺生产的关键。
关键词：变频器；干扰；电压信号；电流信号；DCS
一、概述
本厂始建于2000年投产于2004年，至今已生产运营15年，设计之初，本厂石灰窑控制系统为和利时DCS，上料系统为欧姆龙PLC，为了后期自动化水平的提升做了PLC与DCS的通讯，整个上料系统为全自动系统，但是石灰窑鼓风为全手动控制，鼓风机的启停及调节需现场操作柱操作。本厂石灰窑鼓风机为每台窑配备一套离心式鼓风机。鼓风流量为24000 m3/h ,鼓风压力为6.7Mp,电动机功率为220KW,总共有7台窑，每台风机配备一台施耐德ATV630变频器，变频器功率为315KW，允许的最高频率为50HZ。
随着工业自动化的发展，后期鼓风机改装施耐德ATV630柜体式变频器，改造之初，变频器的调节依旧在现场操作柱操作，在现场操作柱安装电位器输出0到5V电压信号来调节变频器输出频率。改装之后发现变频器接收到的0到5V电压信号受到干扰，变频器无法稳定运行，输出频率在1到2HZ之间来回波动，有时波动超过5HZ，电机电流在100A上下波动，直接影响设备的正常运行及生产工艺。
二、安全技术人员学习方法实践
通过不断的努力及探索，解决了干扰引起的一些问题，在实践中学习，在学习中改造，既锻炼了技术人员的技术水品又为生产提供了安全可靠的方法。对于新进员工及变频器调整缺乏经验的员工是一次扎实的学习过程，对于电气工作者而言这次的改造是成功的，改造的目的是明确的。在生产和仪表的积极配合下，多沟通多学习，团结一致做工作。
通过最终的改造我们发挥了自动化设备的自动化应用，即使设备自动化，又减少人员劳动力。通过改造前后设备运行，操作方式的对比。我们的改造不需要人员现场调整，由主操在电脑上调整到设定值；我们的改造能够避免设备的不稳定，以及鼓风机风量的稳定。
三、原因分析及故障排查
初始发现问题时判断变频器自身干扰，通过变频器面板调整参数至给定通道选择图形终端，发现变频器运行平稳，输出频率无波动。后又对变频器进行端子给定，使用信号发生器给变频器一个标准的4mA、12mA及20mA，结果发现变频器运行也很平稳，输出频率稳定。
通过前面的概述，查阅相关的资料发现出现这种问题的一般情况为干扰，本身变频器就有谐波干扰也是个干扰源。由于建厂较早再加后期改造接地网系统遭到怕坏，干扰是无法避免的。线缆沟线缆无法做到分层，基本负载线缆与控制线缆通向平行铺设。
通过以上对设备及工艺的概述，就电气端存在的弊端及影响进行分析，由于化工工艺要求本厂所有电气设备均由现场启停及DCS急停，DCS可监控设备运行状态、故障及电流。原有石灰窑DCS可监控鼓风机运行状态、故障及电流，不能进行频率调节，不能自动启停鼓风机。鼓风机由于工艺的需求要进行风量的调节，变频器就是通过转速来调节鼓风量的，在离心式鼓风机系统中鼓风机鼓风量在电机50HZ频率输出下达到最大值，正常来说这个值不会因为负载变化而变化，在50HZ以下负载可能会由于系统压力大于鼓风机压力而有变化
在找到问题存在的原因后首先我们对0到5V的电压信号进行了处理，处理的办法就是将电压信号在操作箱通过电流变送器进行电流信号的转换，从0到5V转换成4到20mA的电流信号，为什么要这样做呢，因为电流信号的抗干扰能力强，传输距离远。在整改完成后发现依然存在干扰，但是较电压信号有明显的提升，出现的波动没有以前大。虽然已经有了较高的提升，但是问题没有根本解决。
后来初步判断为线缆沟线缆无法做到分层，负载线缆与控制线缆通向平行铺设距离较远，无法排除干扰，或者电流变送器源信号本身就存在干扰，解决的办法只有从新铺设走线桥架或者单独穿线管及线缆。
最后在成本以及工艺运行的前提下将变频器的频率给定通过DCS发出，DCS的输出是无源4到20mA的电流信号，从DCS到变频器单独铺设4芯屏蔽电缆，由于DCS机柜室和低压配电室距离较近，这样既减少了从新铺设走线桥及线缆的成本，又增加了主操的可操性。事实证明这样的解决办法是可行的。
第一解决了源信号干扰了问题；
第二解决了线缆长距离与负载线平行了问题；
第三增加了工艺员的可操作性；
在改造之后变频器接收到的电流信号平稳，DCS给定多少变频器接受多少，没有信号的干扰，变频器运行平稳，电机电流也没有了波动。彻底解决干扰引起的一切不稳定。
四、电气设备故障措施
通过本次的技术整改，发现老旧厂区对于电气规范的应用比较缺乏，没有标准，缺乏设计，对于电气规范不重视，大量的设备基建改造破坏电气接地网，电气从业人员不按规范都是造成本次故障的原因。在本次故障排查及改造中既学习了先进的变频器应用又学习了干扰的基本排除方法。紧跟时代的步伐，促进工厂自动化水平的提升，变频器、PLC、DCS是目前自动化发展的必要设备，它们的应用及学习的我们每个电气从业人员必须掌握的一个必备的技能。
五、结论
在现有的石灰窑鼓风系统中加装电动调节阀，在窑前总管加装压力变送器，通过这个压力变送器使7台鼓风机统筹运行并自动调整，再者通过石灰窑压力调整进窑调节阀，使石灰窑的生产及工艺达到标准化。标准化生产是可靠生产力的保障，在改造中发展，努力向着设备运行标准化，生产工艺标准化的方向学习，研究。提高自身及企业自动化水平。
参考文献
[1]《变频器应用:专业技能入门与精通》2010年7月1日机械工业出版社
[2]《信号抗干扰解决办法》
[3]《变频器对信号传输系统的干扰及解决办法》
论文作者:朱 健
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第11期
论文发表时间:2019/10/24
标签：变频器论文; 鼓风机论文; 石灰窑论文; 干扰论文; 信号论文; 电流论文; 线缆论文; 《科学与技术》2019年第11期论文;