真空感應(yīng)熔化爐漏電報(bào)警系統(tǒng)研制

劉顯明 譚 薇 張振天

（中航工業(yè)沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，沈陽(yáng) 110043）

真空感應(yīng)熔化爐是目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)大型真空熔模鑄件的最先進(jìn)設(shè)備， 更是航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造業(yè)不可取代的設(shè)備。該設(shè)備可生產(chǎn)等軸晶、單晶鑄件、大型復(fù)雜件和環(huán)行件，最大可熔煉130千克鋼水，可生產(chǎn)1.2米直徑的鑄件。該設(shè)備具有PLC數(shù)據(jù)編程、數(shù)據(jù)采集、模擬澆注功能，能實(shí)現(xiàn)定序、自動(dòng)和手動(dòng)三種方式熔鑄。對(duì)該設(shè)備的漏電流報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行研制對(duì)于保證設(shè)備安全運(yùn)行非常重要。

1 漏電流報(bào)警系統(tǒng)功能原理

1.1 漏電流顯示：

漏電流信號(hào)電壓是由GLD扼流單元產(chǎn)生的，加到GLD控制單元的TB1-3和TB1-4兩端，經(jīng)差值運(yùn)算放大器、全波整流器、濾波器、跟隨器送到顯示器。能顯示0～199.9mA的電流。但是若漏電流極限值定為60mA，那么設(shè)備正常工作時(shí)，顯示器顯示的電流為0～59.9mA；當(dāng)漏電流達(dá)到60mA或超過(guò)60mA時(shí)，控制單元有燈光報(bào)警。同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)0V低電平信號(hào)，經(jīng)TB2-29輸出，停止設(shè)備工作。

1.2 漏電流極限燈報(bào)警顯示，產(chǎn)生“電流斷”信號(hào)

若RP2電位器使TB2-18電位為零時(shí)，經(jīng)計(jì)算，輸入到U15-3的電壓為1.65V，經(jīng)放大，由U15-1輸出3.3V，經(jīng)R30加到U11-12的為2.89V，U11為同相滯回比較器，其反相輸入端U11-13的電位是隨著漏電流的增加而增加，當(dāng)漏電流達(dá)到60mA時(shí)，加到U11-13的電壓就超過(guò)2.89V，U11-14輸出低電平，使U5組成R-S觸發(fā)器。10腳輸出高電平，Q2導(dǎo)通，漏電流極限報(bào)警燈L2點(diǎn)亮，說(shuō)明漏電流已超過(guò)原設(shè)定的漏電流極限值。與此同時(shí)U14-12輸出0V低電平，產(chǎn)生了“電流斷”信號(hào)，去控制主機(jī)停機(jī)。

1.3 漏電壓極限報(bào)警顯示，產(chǎn)生“電壓斷”信號(hào)

漏電壓信號(hào)由GLD扼流單元產(chǎn)生，送到GLD控制單元的TB1-5和TB1-6端子，經(jīng)放大整流送到同相比較器U15-9反相輸入端，而同相比較器正相輸入端的電位為0.91V，當(dāng)GLD扼流單元的交流輸入電壓升高時(shí)，漏電壓信號(hào)電壓也隨之升高，當(dāng)升高超過(guò)0.91V時(shí)，比較器U15-8輸出低電平，由U8組成的R-S觸發(fā)器U8-3輸出高電平，Q3導(dǎo)通，點(diǎn)亮L3，說(shuō)明漏電壓已超過(guò)原設(shè)定的漏電壓極限值，與此同時(shí)，U14-10輸出0V低電平，產(chǎn)生了“電壓斷”信號(hào)，去控制主機(jī)停機(jī)。

1.4 “GLD ON”顯示

由GLD扼流單元產(chǎn)生的漏電壓信號(hào)，在正常情況下，即加到GLD的交流電壓為48V AC 50Hz時(shí)，漏電壓信號(hào)為0.3V，加到GLD的TB1-5，TB1-6間，經(jīng)放大整流積分后，U10-14輸出0.3V，加到U12-13反相輸入端，其輸出端U12-14為 -13V，-13V加到反相滯回比較器的反相輸入端，而正相輸入端只有-0.37V的固定電位，所以比較器U12-8輸出高電平（+14V），加到由U5組成的R-S比較器的輸入端R-S輸出端U5-3低電平，Q1導(dǎo)通，點(diǎn)亮“GLD ON”顯示燈L1，說(shuō)明GLD已接通。同時(shí)U14-15輸出+5V高電平，送至主機(jī)控制系統(tǒng)。

1.5 報(bào)警燈L2、L3復(fù)位，內(nèi)部復(fù)位和外部復(fù)位

由于漏電流、電壓達(dá)到極限值時(shí)，點(diǎn)亮了L2或L3，當(dāng)排除了故障后，L2、L3仍然被點(diǎn)亮。這時(shí)，只要按一下面板上的按鈕開(kāi)關(guān)SW1就能使R-S觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，使L2、L3處于正常狀態(tài)，被熄滅。同樣當(dāng)外部復(fù)位低電平信號(hào)加到TB2-21，被點(diǎn)亮的L2、L3也同樣被熄滅。

1.6 漏電流極限值調(diào)節(jié)60mA-90mA

面板上RP2電位器就是用來(lái)調(diào)節(jié)漏電流靈敏度的，調(diào)節(jié)的范圍是60-90mA，也就是說(shuō)漏電流的極限值是從60-90中的任意一個(gè)值。只要是定了某個(gè)值，當(dāng)漏電流達(dá)到或超過(guò)此值時(shí)，漏電流報(bào)警顯示燈才被點(diǎn)亮。

當(dāng)TB2-18點(diǎn)為0V時(shí)，漏電流極限值為60mA，那么當(dāng)TB2-18這點(diǎn)為+5V時(shí)，為何是90mA呢？當(dāng)TB2-18電位為+5V時(shí)，計(jì)算使U15-3點(diǎn)為2.51V，U15-1為5.02V，U11-12輸入端為4.5V，也就是當(dāng)漏電流在50Ω電阻上產(chǎn)生4.5V時(shí)，漏電流正好是90mA，顯示器顯示的電流就是漏電流90mA。如圖1所示。

1.7 漏電流試驗(yàn)，同時(shí)產(chǎn)生逆變停信號(hào)

當(dāng)按下SW2按鈕開(kāi)關(guān)時(shí)，繼電器GTR得電吸合，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，短路了泄漏電阻，產(chǎn)生了一個(gè)較大的漏電流，超過(guò)了設(shè)定的漏電流極限值，顯示一下，就保護(hù)了，說(shuō)明漏電流報(bào)警單元正常。每隔一定時(shí)間，自校一次；同時(shí)GTR繼電器的另一個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)使TB2-22接地，設(shè)備逆變電路停止工作，從而保護(hù)了設(shè)備。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)進(jìn)行室內(nèi)對(duì)比調(diào)試及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試試驗(yàn)，研制的漏電流報(bào)警系統(tǒng)其技術(shù)指標(biāo)和性能達(dá)到進(jìn)口設(shè)備電氣控制的要求，達(dá)到國(guó)內(nèi)外同類(lèi)設(shè)備的先進(jìn)水平，滿足了航空發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)的技術(shù)要求，同時(shí)創(chuàng)造了效益，降低了費(fèi)用。

[1]王軍.低壓系統(tǒng)中斷路器極數(shù)的選擇與應(yīng)用[A].山東省石油學(xué)會(huì)油田電力、通信及自動(dòng)化技術(shù)研討會(huì)優(yōu)秀工程技術(shù)論文集[C],2009.

[2]于強(qiáng)強(qiáng).電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)模塊的實(shí)現(xiàn)[D];山東大學(xué);2008.

[3]李曉東.趙培江.漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)[J].低溫建筑技術(shù).2007（02）.