高爐上料皮帶機實現雙回路控制方案的實踐

盧春

摘 要:重鋼煉鐵廠新區2#高爐槽下Y101皮帶機原為單回路變頻器控制,一旦變頻器出現故障,不能實現故障的快速處理,也就無法滿足高爐連續性生產的要求,因此本文對如何采用雙回路快速切換來實現系統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為高爐上料系統的簡化框圖。

1.2 Y101皮帶機的現狀

新區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,造成重大經濟損失。在實際的生產中,并沒有使用變頻調速,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

當變頻器出現故障時,由于系統為單回路控制,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,如果高爐在一定的時間內得不到焦炭,就會造成高爐休、慢風,帶來直接的經濟損失。

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掛鉤,也就提高了系統的可靠性。

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,將控制方式設置為開環控制,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行機構,可以大大的節約一次性投入成本。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缺點,從可靠性及經濟性考慮,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為改造前后的現場對照圖:

Y101控制系統由控制柜、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。柜內走線規范,簡單明了,方便維護。

4結語

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

(2)軟啟動完全可以滿足高爐生產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.