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摘要：可控硅的无触点,开断无涌流,开关速度快,其通断性能远远优于接触器类，对于控制精度高、频繁实现开关的加热类型回路有较好的控制效果。其控制回路逐步替代笨重的接触器、继电器等元件，在满足使用的条件下，根据企业工况简化、完善其控制回路，保障其使用安全性和可靠性是工作的主要方向
关键词：可控硅 加热器 过加热 失压脱扣器 安全可靠
在生产型企业中，许多工作介质需要用到加热器进行加热，并要求控制对象的温度保持在某一设定参数值内，随着现代可控硅技术的成熟，可控硅在电路控制中得到广泛应用，逐步替代接触器等电路元件。可控硅的无触点,开断无涌流,开关速度快,其通断性能远远优于接触器类，对于控制精度高、频繁实现开关的加热类型回路有较好的控制效果。现就针对我厂出现的加热系统过热故障进行介绍、故障分析及改造
问题背景：冷轧机热边喷加热器系统故障引起轧制油过加热
我厂使用的热边喷系统采用两组加热器，由欧陆TC2000系列调功器，通过可控硅控制两相电路的通断，另一相常通，来将电源切换到三相星形或三角形负载中（如图1）。
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图1
通过控制器实现温度调节控制。主回路配置熔断器，实现过流保护。2017年9月X日，3#冷轧机热边喷系统加热控制器故障，使热边喷加热器持续加热，导致油温超温，油温由控制点96度缓慢上升至135度，接近轧制油的闪点，具有极大的安全风险。
过加热问题原因分析：
1、此类型欧陆控制器只控制两相，第三相常通，可控硅任一相故障击穿后可与第三相构成通路，此通路电源所带加热元件将持续通电，使加热器一直加热。
2、智能仪表虽然有超温信号，但主回路可控硅故障，异常接通，通过控制信号也无法实现停止加热
3、电路无短路、过流情况，由于主回路无接触器，主回路熔断器不能切断供电回路。
改造原因：
由于可控硅异常时，加热器无法切断供电主回路而出现持续加热，将出现控制对象过烧，出现损坏设备，甚至引发火灾、伤害人身等一系列重大安全问题，因此出于工业生产的安全可靠性考虑，研讨经济可靠的保护措施显得尤为重要
改造原理：
1、增加失压脱扣器。利用失压脱扣器作用原理，即失去电压或电压低于额定范围时失压脱扣线圈失电,断路器的机械机构会自动脱扣断开电路。主要起保护电路以及用电设备的安全装置。
2、增加PLC检测、控制程序。利用PLC的强大可编辑性执行可靠性，
添加现场测温信号至PLC系统，编写条件可靠的判定程序，例如超温上限、温度变化时间等等条件，进行温度判定。将信号输出至中间继电器控制电路，控制失压脱扣器的动作，进而进行加热器回路温度保护的目的。
例如我司的热边喷加热器改造，通过加装失压脱扣器，中间继电器，PLC程序编写设定保护温度为105度。即使热边喷控制器出现故障击穿短路，调功器控制信号无法切断可控硅，但只要实际油温超过105度时，通过PLC控制，从而使脱扣器动作，断开主回路，达到切断所有电源的目的
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图A---加热器控制电路图
图B---PLC内实际温度与跳闸点的比较逻辑（改造增加的部分）
图C---PLC输出24V控制中间继电器K1（改造增加的部分）
图D---断路器增加脱扣线圈YR的控制电路图（改造增加的部分）
注：红色图示为改造增加的部分（电路图、元件）
①QF----主回路断路器 ②FU------熔断器
③T1----可控硅控制器（欧陆TC2000） ④EH-----加热器
⑤T-act---油温实际温度值 ⑥T-set----设定的油温跳闸温度值
⑦DO----经PLC判定后的继电器输出点 ⑧K1----中间继电器
⑨K1----中间继电器K1的常闭触点 ⑩YR----失压脱扣线圈
具体改造工作流程如下：
图A：在QF断路器内加装一个失压脱扣线圈YR，当加热器正常工作（不出现超温情况）时，脱扣线圈不动作；当油温超过跳闸温度后使失压脱扣器动作于断路器跳闸。
图B：在PLC内编辑温度判定，用于实际温度与跳闸温度的比较判断（可根据企业情况加入，加热时间、电流等参考条件）；
当T-act<T-set时，DO输出为0；
当T-act>T-set时，D0输出为1.
图C：外部加装一个中间继电器K1,通过PLC数字输出量来控制中间继电器，以中间继电器来实现24V与220V电路的隔离
图D：失压脱扣线圈YR的控制电路图
当T-act<T-set时，DO输出为0，K1不得电，故YR始终带电保持，失压脱扣器不动作；
当T-act>T-set时，D0输出为1，K1得电，从而使常闭触点K1断开，YR线圈失电，从而使失压脱扣器动作于开关跳闸，主回路断开
改造优点：
1、加装材料费用低，仅需要脱扣线圈一个，中间继电器一个，无需较多时间、资金的投入
2、编程自由化，适应性强，且PLC安全可靠。可依据现场条件不同，将控制脱扣线圈动作的条件经PLC进行编程，实现多重条件保护，然后输出控制脱扣线圈动作。
3、失压脱扣安全控制方式引入加热器PID调节控制回路，系统保护可靠性强
4、同类型可控硅加热控制设备多，试用范围广
经过改造试验，即便控制器出现击穿等故障时,只要超过跳闸温度，通过PLC，也可达到断开主回路的目的，有效的实现了加热器的安全、可靠运行，降低安全风险
参考文献：
《自动控制系统》机械工业出版社
《实用高低压电器维修技术》人民邮电出版社
《继电控制及可编程序控制器应用技术》中国轻工业出版社
《电气控制与PLC原理及应用》电子工业出版社