煙草包裝設備電氣系統(tǒng)的接地安全經(jīng)驗分析

張琪，趙忠?guī)洠w新，何召明，郭倩玉

山東中煙工業(yè)有限責任公司青州卷煙，山東濰坊，262500

0 引言

煙草包裝設備電氣接地系統(tǒng)主要是由電路模塊、低壓直流電和低壓交流單向回路共同組成。某煙草包裝系統(tǒng)設備結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。確保該系統(tǒng)的安全運轉(zhuǎn)，應做好系統(tǒng)維護工作，定期診斷設備是否存在故障問題，充分借助智能決策技術(shù)全面收集煙草包裝設備電氣接地系統(tǒng)維修檢測信息，構(gòu)建數(shù)據(jù)模型，準確實施定量分析，做好邏輯推理工作，根據(jù)相關信息進行智能決策，以便于將最精確的故障信息發(fā)送給維修技術(shù)人員。同時，要注意確保設備通信暢通，融合通信技術(shù)，不斷提高設備安全自動化運行效果。

1 健全煙草包裝設備電氣接地系統(tǒng)維護體系

1.1 做好該設備電氣接地系統(tǒng)安全維護管理工作

進入21世紀后，煙草農(nóng)業(yè)建設不斷加強，煙廠基礎設施得以完善，煙葉生產(chǎn)水平得到了大幅提升，將傳統(tǒng)的粗放化經(jīng)營轉(zhuǎn)變?yōu)榧s規(guī)范化經(jīng)營模式，基本構(gòu)建了“種植在戶、服務在社、專業(yè)合作”的生產(chǎn)組織形式，制定了“兩頭工廠化、中間機械化、服務專業(yè)化”的生產(chǎn)方式，有效推動了煙葉生產(chǎn)的發(fā)展轉(zhuǎn)型升級。在此背景下，當代煙草企業(yè)非常重視煙草的精益化管理，通過啟用先進的煙草包裝設備來做好煙草包裝工作。必須注意的是，發(fā)揮煙草包裝設備的功能，應做好該設備電氣接地系統(tǒng)安全維護管理工作，健全煙草包裝設備電氣接地系統(tǒng)維護體系，定期對該設備進行檢修，尤其要注意檢查電路模塊、低壓直流電和低壓交流單向回路是否正常。

在檢修煙草包裝設備電氣接地系統(tǒng)的過程中，應正確運用電子測試技術(shù)實施設備故障檢測，充分發(fā)揮智能決策技術(shù)的功能。智能決策技術(shù)應用全面收集煙草包裝設備電氣接地系統(tǒng)維修檢測信息，構(gòu)建數(shù)據(jù)模型，并準確實施定量分析，應用專業(yè)技術(shù)知識，做好邏輯推理工作，根據(jù)相關信息進行智能決策，以便于將最精確的故障信息發(fā)送給維修技術(shù)人員，幫助維修人員全面掌握與了解設備零件性能的具體情況，不斷提高精密零件檢修工作的安全性與可靠性。

1.2 發(fā)揮虛擬維修技術(shù)的作用

在煙草包裝設備電氣接地系統(tǒng)檢修過程中，應發(fā)揮虛擬維修技術(shù)的作用，該技術(shù)建模主要分為以下五項：

（1）對虛擬人體與虛擬工具實施建模。

（2）為虛擬化維修環(huán)境建立精確的模型。

（3）針對虛擬化維修過程實施建模工作。

（4）針對虛擬化維修過程展開全面的仿真分析。

（5）針對設備系統(tǒng)虛擬維修仿真的維修性分析實施建模，并建立精確的評估模型。

目前，在虛擬維修技術(shù)支撐下，虛擬性建模主要包括虛擬化人體建模以及針對煙草包裝設備電氣接地系統(tǒng)零件和工具的三維化數(shù)字建模，建模軟件有CAD和CATIA。在煙草包裝設備電氣接地系統(tǒng)零件維修工作中，虛擬維修技術(shù)能夠?qū)ξ锢硎澜邕M行形象、直觀的表述，在計算機所生成的虛擬環(huán)境中完成一系列維修工作，輔助維修技術(shù)人員規(guī)范操作[1]。另外，應注意為煙草包裝設備電氣接地系統(tǒng)維修工作搭建虛擬機，通常在創(chuàng)建虛擬機的過程中，要按照網(wǎng)絡命令下載并安裝VMware Workstation虛擬軟件工具，該工具下載安裝非常簡單，成功安裝后，則需要打開VMware Workstation工具。接著，執(zhí)行下一步網(wǎng)絡命令，即單擊“創(chuàng)建新的虛擬機”這一選項，這樣能夠進入新建的虛擬機向?qū)В凑仗摂M機安裝向?qū)У牟僮髁鞒陶_采用默認安裝方式，依次按照“下一步”指令實施安裝，會進入“選擇客戶機操作系統(tǒng)”界面，選擇本次要安裝的客戶機操作系統(tǒng)為Linux，以及版本為CentOS 64位。選擇好客戶機操作系統(tǒng)后，單擊指令“下一步”，網(wǎng)頁跳轉(zhuǎn)到了“命名虛擬機”界面，根據(jù)網(wǎng)絡命令的自定義對虛擬機的名稱與安裝位置進行合理配置。

對虛擬機進行命名之后，單擊指令“下一步”，這樣就到了界面“處理器配置”，結(jié)合個人PC端的硬件質(zhì)量和使用需求，自定義設置“處理器數(shù)量”和“每個處理器的核心數(shù)量”。完成處理器配置后，單擊“下一步”，進入“此虛擬機的內(nèi)存”設置界面，同樣根據(jù)個人PC端的物理內(nèi)存進行合理分配，這里搭建的Hadoop虛擬機后續(xù)將作為Hadoop集群主節(jié)點，所以通常會分配較多的內(nèi)存。完成內(nèi)存設置后，根據(jù)向?qū)Э梢允褂媚J安裝方式連續(xù)單擊“下一步”按鈕。當進入到“指定磁盤容量”界面后，可以根據(jù)實際需要并結(jié)合PC端硬件情況合理選擇“最大磁盤大小”，例如默認磁盤內(nèi)存20.0GB。完成磁盤容量設置后，則需要按照網(wǎng)絡命令，使用默認安裝方式連續(xù)單擊“下一步”指令。當進入到“已準備好創(chuàng)建虛擬機”界面，就可以查看當前設置的要創(chuàng)建的虛擬機參數(shù)，在確認無誤后單擊“完成”指令，就完成了虛擬機的設置。完成新建虛擬機設置工作后，接著就要對虛擬機進行啟動和初始化。首先，要選中創(chuàng)建成功的Hadop()1虛擬機，右擊打開“設置”中的CD/DVD（IDE）選項，執(zhí)行網(wǎng)絡命令“使用ISO鏡像文件（M）”，單擊“瀏覽（B）”按鈕來設置ISO鏡像文件的具體地址。設置完ISO鏡像文件后，單擊“確定”指令，然后，選擇當前Hadop()1主界面的“開啟此虛擬機”選項，以此啟動Hadop()1虛擬機。接著，選擇第一條“Install or upgrade an existing system”選項，引導驅(qū)動加載完畢進入Disc Found界面，按下Tab健換至SKip選項，并按下Enter鍵進入到Cent（S）操作系統(tǒng)的初始化過程。先單擊網(wǎng)絡命令Next，進入到系統(tǒng)語言設置界面，為了后續(xù)軟件及系統(tǒng)兼容性，通常會使用默認的English選項作為系統(tǒng)語言。為了方便查看，也可以選擇Chinese（Simplified）系統(tǒng)語言。設置好系統(tǒng)語言之后，就要用系統(tǒng)默認配置連續(xù)單擊界面的Next指令。當進入到Storage Device Warning（存儲設備警告）界面時，選擇網(wǎng)絡命令“Yes,discard any data”（是，忽略所有數(shù)據(jù)）。接著，要執(zhí)行磁盤格式，這樣會立刻跳轉(zhuǎn)到主機名hostname設置界面，自定義該虛擬機的主機名hostname（此處設置該臺虛擬機主機名hostname為hadoop（1））。

2 維持設備供電穩(wěn)定性

2.1 做好電源的安全設計工作

對于煙草包裝設備來說，其電源電路屬于單一型電路，主要是借助變壓器來實現(xiàn)系統(tǒng)回路電流的安全控制。因此，確保設備控制系統(tǒng)安全質(zhì)量與運行效率頗為重要，一旦控制系統(tǒng)出現(xiàn)了問題，所造成的損失無法彌補。在系統(tǒng)設計和安裝工作中，應精心設計符合流程的電路系統(tǒng)，確保控制操作的規(guī)范性，這樣方能為整個接地系統(tǒng)的安全提供完善的保障[2]。

實現(xiàn)煙草包裝設備電氣接地系統(tǒng)的安全運轉(zhuǎn)，必須維持設備供電的安全性與穩(wěn)定性，這就需要做好電源的安全設計工作，借助BIM技術(shù)構(gòu)建三維模型。三維模型是一項重要的作業(yè)。在構(gòu)建三維模型的過程中，設計師應準確獲取設備參數(shù)和結(jié)構(gòu)圖，認真瀏覽細致的圖紙，對所獲取的數(shù)據(jù)進行整合與全面分析。在煙草包裝設備電氣接地系統(tǒng)電源設計過程中，構(gòu)建模型的主要目標是對接地系統(tǒng)與電源開關構(gòu)造形態(tài)、結(jié)構(gòu)構(gòu)造關系和內(nèi)部所有相關屬性的變化狀況展開可視化分析，了解設備工作環(huán)境，以此設計更科學的電源組合系統(tǒng)[3]。

2.2 運用BIM技術(shù)分析模型數(shù)據(jù)

運用BIM 技術(shù)對煙草包裝設備電氣接地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型相關數(shù)據(jù)資料進行分析，結(jié)合分析結(jié)果將二維剖面圖轉(zhuǎn)化成三維立體化結(jié)構(gòu)模型，這樣方能直觀化展示復雜的電氣接地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。通過三維模型分析，設計師能夠和設備安裝技術(shù)人員進行深度交流，全面理解復雜的電氣接地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組合，規(guī)避設備運行風險。在建立三維模型時，需要謹遵建模標準要求，運用BIM技術(shù)在二維橫坐標和縱坐標上，適當增加空間坐標系，然后，正確運用插值法預估復雜的空間坐標。在Bentley平臺上，運用BIM 建模軟件開展三維建模工作時，應發(fā)揮克里金方法的作用，準確模擬大量的空間數(shù)據(jù)，這樣能夠設計好復雜的電氣接地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型。因為所有參數(shù)信息和獲取的數(shù)據(jù)處于統(tǒng)一管理工作狀態(tài)，所以在構(gòu)建三維模型時會自動生成完整的系統(tǒng)組合結(jié)構(gòu)。

3 改善煙草包裝設備電氣接地系統(tǒng)自動化設置

3.1 做好通信配網(wǎng)差保護工作

目前，煙草包裝設備電氣接地系統(tǒng)自動化設置和通信網(wǎng)絡緊密相連，從而使設備自動化得以有效提升。確保設備的安全運行，改善煙草包裝設備電氣接地系統(tǒng)自動化設置，理應重視做好通信配網(wǎng)差動保護工作，緊密融合5G通信網(wǎng)絡技術(shù)。在21世紀的信息時代，5G通信網(wǎng)有三大優(yōu)勢：第一，運行速率更高；第二，網(wǎng)絡容量更大；第三，時間延遲率更低。

在21世紀，5G通信技術(shù)發(fā)展態(tài)勢良好，技術(shù)應用日益成熟，為各行業(yè)工作與發(fā)展提供了諸多便利，在不少垂直業(yè)務領域，5G通信技術(shù)的應用正更加深入。為了確保5G通信網(wǎng)絡的順利運行，國家非常重視做好電流縱差保護工作。目前，在通信配網(wǎng)差保護工作中，5G通信的高可靠性與低延時性能夠代替光纖滿足應用場景需要。在電流縱差保護工作中，5G通信技術(shù)能夠?qū)€路兩端電流的數(shù)據(jù)進行正確交換，從而準確識別區(qū)內(nèi)外的故障類型。需要注意的是，在配電網(wǎng)應用與保護過程中，首先要重視解決通道問題，其次，要嚴格按照輸電網(wǎng)縱聯(lián)差動保護的應用標準與有源配電網(wǎng)的具體情況[4]。

3.2 謹遵標準要求

從標準視角來看，配網(wǎng)差動保護通道設置有以下四條標準要求：第一，帶寬必須達到2Mbps以上；第二，時延不得超過15ms；第三，其可靠性必須能達到99.999%；第四，安全等級達到I區(qū)。

改善5G通信網(wǎng)絡在煙草包裝設備電氣接地系統(tǒng)中的安全應用效果，則需要啟用故障時刻自同步技術(shù)。配網(wǎng)差動保護的原理是基爾霍夫電流定律，在保護工作中，需要對兩端電流數(shù)據(jù)實施同步啟動。配網(wǎng)差動保護通道不同于輸電系統(tǒng)的專用光纖通道，這種差異表現(xiàn)為5G通信的來回時延并不相同，這樣就不能再使用傳統(tǒng)模式下的乒乓算法。

4 做好接地電阻安裝工作

從氣象角度來看，雷雨天氣對煙草包裝設備電氣接地系統(tǒng)的影響不可忽視，如果接地系統(tǒng)安全設施不完善，就很容易導致煙草包裝設備電氣接地系統(tǒng)受到雷電的危害。因此，應注意做好接地電阻安裝工作。在具體安裝過程中，應盡可能地降低接地電阻的數(shù)值。通常，降低接地電阻數(shù)值的措施有以下四種：

第一，使用接地電阻降阻劑。使用接地電阻降阻劑能夠進一步增加接地極的尺寸，使接地極與所接觸的土壤之間的接觸電阻數(shù)值得以降低。由此可見，降阻劑能夠有效降低接地電阻數(shù)值。據(jù)調(diào)查了解，當前常用的降阻劑普遍偏堿性，其pH值在7.5到8.6之間，可以對接地體進行有效保護。其次，加入適量的降阻劑之后，設備的接地電阻數(shù)值會持續(xù)降低，時間越長電阻數(shù)值越小。必須注意的是，不能長時間持續(xù)使用降阻劑，否則，降阻劑會腐蝕接地電阻裝置，腐蝕狀況也會隨著時間的推移越來越嚴重，因此，要合理控制降阻劑的使用量，及時處理接地電阻腐蝕問題。

第二，運用爆破接地技術(shù)降低接地電阻。該技術(shù)使用范圍較為廣泛，效果良好，操作次序是先對土壤進行爆破，這樣土壤會產(chǎn)生裂隙，然后，運用壓力機在裂隙中填入降低電阻率的材料，控制好填入量，這樣可以降低土壤電阻率和接地電阻數(shù)值，進一步改善煙草包裝設備接地線路防雷效果。

第三，適當增加接地網(wǎng)的面積。煙草包裝設備電氣接地網(wǎng)的接地面積與其接地電阻兩者的關系為負相關，接地網(wǎng)的接地面積越大，所對應的接地電阻值會越小。在安裝接地電阻的工作中，理應根據(jù)地理環(huán)境，對接地網(wǎng)的面積予以適當增加，以便于降低接地電阻值，改善防雷效果。需要注意的是，這種方法雖然有一定的效果，成本卻很高，因此，要控制好成本問題，不能無限增加接地網(wǎng)的面積[5]。

第四，做好外引接地工作。在接地電阻安裝工作中，時常會采取接地極干線連接法，也就是促進電氣設備主接地網(wǎng)與周邊土壤電阻率較低區(qū)域的有機連接，從而降低主接地網(wǎng)的接地電阻數(shù)值。

5 結(jié)語

綜上所述，確保煙草包裝設備電氣系統(tǒng)接地安全，應注意健全設備系統(tǒng)維護管理體系，做好設備維修作業(yè)，提高設備自動化水平，正確使用BIM 技術(shù)對煙草包裝設備電氣接地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型相關數(shù)據(jù)資料進行分析，結(jié)合分析結(jié)果將二維剖面圖轉(zhuǎn)化成三維立體化結(jié)構(gòu)模型，這樣方能直觀化展示復雜的電氣接地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。通過全面分析三維模型，設計師能夠和設備安裝技術(shù)人員進行深度交流，全面理解復雜的電氣接地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組合，規(guī)避設備運行風險。另外，要注意做好設備接地電阻安裝工作。