磨机双驱电动机电气控制体系

主要控制功能

励磁控制双驱磨机系统由两台低速无刷的同步电动机通过气动离合器带动两个传动小齿轮，进而带动磨机主齿轮转动磨机。GE公司的高性能正交同步电动机与普通同步电动机的不同之处在于，每个电动机转子都有两套相互正交的励磁绕组，一套是正常的D轴励磁绕组，另一套是用于负载平衡控制的Q轴绕组。两台电动机的D轴励磁是相互独立的两套励磁控制系统，两台电动机的Q轴共用一套励磁控制系统。

负载平衡的控制两台高性能正交同步电动机及其控制系统在保持整个磨机系统稳定运转的同时，能准确地纠正大小齿轮间的不平衡及磨机主齿轮的偏心度。负载平衡的控制分两种方式：一种是通过脉冲式释放离合器的气压进行系统粗调;另一种是Q轴励磁的控制系统通过控制电动机正交轴磁场电流来改变负载角进行系统微调。通过这两种方式来达到磨机两个小齿轮负载平衡的目的。负载平衡控制系统如图3所示。动态的负载平衡微调是通过调整并联两电动机的正交磁场绕组来实现的。被控制正交磁场电流在增大轻负荷电动机负载角的同时，减小重负荷电动机的负载角，从而达到负载平衡。负载平衡调节器分两级，外环为功率差调节(即粗调)，内环为正交磁场电流调节(即微调)。当磨机偏心、坏齿或磨机负载偏移时，通过这样的控制结构，可以快速地完成最小功率差值的调节。在大约±25%的额定电动机功率范围内，系统在电流微调方式下工作。当电动机的功率差值大于预先设定值(一般为25%)，如果系统工作在自动模式下，则离合器脉冲调节被触发，通过脉冲式放气、补气的方式进行粗调。粗调可以使负载平衡很快回到5%电动机额定功率的范围内，这时系统会自动切换回微调方式[2]。

磨机的润滑、保护和联锁控制系统磨机润滑系统包括主轴承润滑站高压顶起泵、主轴承润滑站低压循环泵、主轴承润滑站小齿轮润滑泵和主电动机顶起泵。磨机启动前，先启动润滑系统，润滑系统运行正常后，磨机才能正常启动。当系统主轴承润滑站高压油流低于低设定值时，润滑系统报警，低于超低设定值时，润滑系统故障，要求停止磨机转动(气动离合器分开)，但不停主电动机，只有当主电动机顶起泵油压超低，主电动机轴承温度超高，主电动机定子温度超高时，才能停止主电动机运行，同时气动离合器断开。磨机主轴承设有6个PT100测温电阻，小齿轮各设有3个红外线齿面测温传感器和2个PT100轴承测温电阻。当温度高于高设定值时，产生温度报警，高于超高设定值时，磨机自动停机。磨机主轴承设有油膜传感器检测信号，可在磨机运行过程中时刻监测磨机轴瓦和主轴承间的油膜厚度。当油膜厚度低于超低设定值时，磨机转动自动停止。本系统采用Rockwell的ControlLogix5000系列可编程控制器为核心控制器，通过Modbus方式与上位机(DCS系统)进行通信，系统通过ControlNet网和远程I/O组成现场信号采集系统，由PLC编程来实现对整个磨机系统的监测、保护和控制。

硬件配置(PLC组成)(1)AL2柜内1756-PA72电源模块1块;1756-L61CPU模块1块;1756-CNBControlNet通信模块1块;MVI56-MCMMODBUS通信模块1块;1756-IB32数字量输入模块4块;1756-IF16模拟量输入模块3块;1756-IR6I(RTD)模拟量输入模块2块;1794-ACN15ControlNet远程适配器1块;1794-IB32数字量输入模块2块;1794-OB32P数字量输出模块3块。(2)AL3柜内2711P-T15C15D1控制面板。(3)AL4柜内1794-ACN15ControlNet远程适配器1块;1794-IB32数字量输入模块6块;1794-OB32P数字量输出模块2块。

网络构成如图4所示，整个网络系统由两部分构成：一是与上位机通信的Modbus主干网络;二是该控制系统内部的ControlNet网络。ControlNet网是一个开放的高速确定性网络，用于传输对时间有苛刻要求的信息，通信速率可达5Mb/s。通信介质为工业级屏蔽同轴电缆，网络刷新时间为2~100ms，数据发送具有确定性和可重复性[3-4]。