高爐上料皮帶機實現(xiàn)雙回路控制方案的實踐

盧春

摘 要:重鋼煉鐵廠新區(qū)2#高爐槽下Y101皮帶機原為單回路變頻器控制,一旦變頻器出現(xiàn)故障,不能實現(xiàn)故障的快速處理,也就無法滿足高爐連續(xù)性生產(chǎn)的要求,因此本文對如何采用雙回路快速切換來實現(xiàn)系統(tǒng)的可靠性控制進行了探討及應用。

關鍵詞:皮帶機可靠性雙回路

中圖分類號:TF57 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)05(c)-0052-02

1概述

1.1 Y101皮帶機的作用

工業(yè)煉鐵是將鐵礦石和焦炭等原料一起加入高爐,在高溫下通入空氣進行一系列反應把鐵還原出來[1]。因此焦炭是高爐煉鐵中必不可少的原料,而焦炭的上料只能通過Y101皮帶機送到上料主皮帶,然后送往高爐。圖1為高爐上料系統(tǒng)的簡化框圖。

1.2 Y101皮帶機的現(xiàn)狀

新區(qū)2#高爐槽下Y101皮帶機,原設計方案為單回路變頻器控制,一旦變頻器出現(xiàn)故障,皮帶機不能運行,將影響高爐焦炭上料,甚至引起高爐休、慢風,造成重大經(jīng)濟損失。在實際的生產(chǎn)中,并沒有使用變頻調(diào)速,變頻器只相當于軟啟動使用。另外,變頻器電源主副線回路及制動電阻分別布置在3個控制柜中,且控制回路設計支路過多,不便于維護,不能快速排查故障。

2 改造實施

2.1 雙回路控制的實現(xiàn)

當變頻器出現(xiàn)故障時,由于系統(tǒng)為單回路控制,必須在線處理故障。即處理時間的快慢將直接影響高爐的生產(chǎn),如果高爐在一定的時間內(nèi)得不到焦炭,就會造成高爐休、慢風,帶來直接的經(jīng)濟損失。

因此,我們需要將原來的單回路控制,改造為雙回路控制。當變頻回路出現(xiàn)故障的時候,我們可以快速切換到故障回路,采用直接啟動的方式啟動電機,然后離線處理故障。這樣,我們對故障的排查處理就不和高爐生產(chǎn)掛鉤,也就提高了系統(tǒng)的可靠性。

2.2 變頻器雙回路控制

在變頻器主回路輸出端電抗器L2下端串一個斷路器1QF,在輸入端熔斷式隔離開關FQ1上端并一個斷路器2QF,然后接入KM2控制電機運行,再加入熱繼電器KR做過流保護,然后加斷路器3QF,然后并回變頻器主回路1QF的下端。

在不改變控制回路的情況下加入雙回路控制,操作比較復雜,需要先設置變頻器參數(shù),將控制方式設置為開環(huán)控制,然后斷開1QF斷路器,再分別合上2QF和3QF。如果操作失誤,沒有斷開1QF斷路器,將工頻電源引入變頻器,將直接燒壞變頻器,存在極大的安全隱患[2]。

變頻器的啟動性能較好,啟動力矩可以達到其輸出的最大力矩。但是變頻器價格昂貴,而此系統(tǒng)存在獨立性,需要單獨備一套事故件,大約成本為9萬余元。變頻器本身由于過載能力較差很容易出現(xiàn)過載報警,使變頻器跳動比較頻繁。(圖2)

2.3 軟啟動雙回路控制

重新設計電氣原理圖紙,用軟啟動實現(xiàn)雙回路控制,軟啟動回路和直啟動回路。軟啟回路為正常啟動回路,通過控制接觸器KM1,實現(xiàn)皮帶機的降壓軟啟動,啟動完成后,自動切換到KM2,使軟啟動退出運行,直至停車時,再次投入。

直啟動回路通過一個轉換開關,可以快速切換為直啟動。在直啟動回路中,還加入了斷路器2QF,方便檢修維護,同時通過熱繼電器KR做過流保護[3]。

雖然軟啟動的啟動力矩較小,但是Y101皮帶機并不需要頻繁啟停,在高爐正常生產(chǎn)情況下,需要一直運行該皮帶機。軟啟動的成本較低,只需要1萬余元,如果采用軟啟動作為雙回路的執(zhí)行機構,可以大大的節(jié)約一次性投入成本。另外,軟啟動加入的故障旁路也更加安全可靠。(圖3)

2.4 方案選擇

綜合考慮兩種雙回路控制方案的優(yōu)缺點,從可靠性及經(jīng)濟性考慮,決定選用軟啟動雙回路控制方案。Y101皮帶機的電機型號為Y280M-4,額定功率為90KW,額定電流為164A。通過對比X101皮帶機的設計要求,采用施耐德ATS 48C25Q型軟啟動完全可以正常啟動Y101皮帶機。

3改造效果

下圖4、圖5為改造前后的現(xiàn)場對照圖:

Y101控制系統(tǒng)由控制柜、變頻器柜和制動電阻箱組成,沒有設計故障旁路,控制回路設計支路過多,走線復雜,不能快速排查故障。

Y101控制系統(tǒng)由軟啟動代替,設計了直接啟動的故障旁路,在控制柜柜面通過一個轉換開關切換啟動方式。柜內(nèi)走線規(guī)范,簡單明了,方便維護。

4結語

(1)雙回路控制系統(tǒng)可以快速切換,離線處理故障,相比單回路控制方式,大大提高了系統(tǒng)的可靠性。

(2)軟啟動完全可以滿足高爐生產(chǎn)所需要的焦炭上料的需求。

(3)由于軟啟動比變頻器便宜,大大節(jié)約了一次性投入成本。

參考文獻

[1] 重鋼股份公司煉鐵廠.重鋼環(huán)保搬遷煉鐵工程通用培訓教材,2009年.

[2] 西門子電氣傳動有限公司.西門子矢量控制大全.AE版本.

[3] 施耐德電氣公司.施耐德ATS48軟啟動-軟停止單元用戶手冊.2007年.