大興安嶺云冶礦業開發有限公司20T鍋爐電氣改造

【摘 要】本文是大興安嶺云冶礦業開發有限公司冶煉廠的20T鍋爐房變頻器控制系統的改造過程，作者通過設備實際運行的不便和弊端，進行了相關設計和實際改造，并取得了良好收益。

【關鍵詞】云冶礦業；電氣改造

1.改造前20T鍋爐電氣控制系統狀況

動力車間20T鍋爐房一樓下渣處，座落著1、2#鼓風機配電柜，兩臺柜內各裝載著風機變頻器及遠程控制系統，由于常年工作于惡劣的環境下，兩臺配電柜內外滿是灰塵。變頻器屬于精密儀器，若長期在積灰環境下工作很容易導致過熱、短路等故障，嚴重時會使鼓風機異常運轉或無法運轉、電機燒毀、鍋爐整體停爐等事故。我公司試生產的三年中， 多次出現變頻器控制失靈的狀況，同時導致20T鍋爐引風機、循環水泵、補水泵控制失靈，最終使1#鼓風機變頻器損壞，風機電源線燒斷短路，造成了一系列事故。

2.20T鍋爐電氣控制系統改造的必要性

20T鍋爐是動力車間的核心部分，不但保障著生產期間全車間蒸汽供應，更提供著冬季全公司的保暖，冬季出現事故停運，會導致車間冶水泵、管道、罐體凍裂凍壞，產生安全環保事故，給公司造成重大損失。

鼓風機是鍋爐正常運行的前提條件，工作時不但可以增加燃燒室內的氧氣含量，起到助燃的作用，使燃燒更充分、更徹底，提升經濟效益，更重要的是在起爐時更快速、迅速地使鍋爐達到正常工作狀態，沒有鼓風機，鍋爐根本無法運行。

出于節約電纜成本、使操作工更直接地觀察設備運行狀態的目的，我公司大部分電氣設計都是把電機及其啟動柜等設備安裝在同室內。這個設計對于20T鍋爐鼓風機來講是一個缺陷。鼓風機與鍋爐下渣口一同安裝于20T鍋爐房一樓，下渣時伴隨著大量的粉塵和煤灰。飄進了風機和配電柜中。由于配電柜不是密封設計，灰從電纜進出口與配電柜散熱口侵襲進配電柜內部，導致內部電氣元件受到侵蝕，電氣絕緣性與安全性大大降低。由于不能停機，配電柜在帶電的情況下很難清理徹底。因此，如何處理這個難題成了當務之急。

3.20T鍋爐房變頻器控制系統組成

3.1 ABB ACS800型變頻器工作原理

主電路是給異步電動機提供調壓調頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。 它由三部分構成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產生的電壓脈動的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。

3.2 PLC控制系統概況

動力車間20T鍋爐工業控制通過PLC可編程邏輯控制器來實現，工作原理：當可編程邏輯控制器投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復執行上述三個階段。

3.3 組態王的特點及其功能

動力車間20T鍋爐遠程工業控制主要通過工控機實現，而工控機所使用軟件正是基于組態王軟件制作。組態王開發監控系統軟件，是新型的工業自動控制系統，它以標準的工業計算機軟、硬件平臺構成的集成系統取代傳統的封閉式系統。它具有適應性強、開放性好、易于擴展、經濟、開發周期短等優點。

4.20T鍋爐電氣控制系統改造的實際探索

4.1改造方案的選定

為解決鼓風機配電柜落灰困擾，保護控制系統元件，延長變頻器使用壽命，經過實地測量和研究討論，兩個改造方案浮出水面：

方案一：在1、2#鼓風機配電柜四周架設塑鋼板房，達到封閉配電柜、阻擋積灰進入的目的。

方案二：將1、2#鼓風機配電柜連同內部電氣設備、變頻器、電纜等整體遷移至20T鍋爐房配電室內，并重新布架電纜溝線路。

方案一施行簡單，見效快，只是占地面積較大。由于鼓風機配電柜周圍狹窄，建造后的塑鋼板房很難保證與配電柜間的電氣安全距離，對檢修、維護工作的施行也有諸多不便。因此該方案被棄用。

方案二屬于大型改造，不僅要重新架設柜內的主電纜、動力電纜、控制電纜，還要把沉重的配電柜從一樓除渣間搬運至20T鍋爐配電室內重新架立，施行起來有諸多困難。但此方案的最大好處就是一勞永逸，不但徹底根絕配電柜積灰問題，在美觀設計方面也符合電氣設計標準，同時還可以使我公司電工得到充分的實際操作鍛煉，一舉三得。經過縝密的研究考證，方案二成為了最終選擇。

4.2配電柜坐落地點改造

鼓風機配電柜與鍋爐房配電室雖只有一窗之隔，但搬運起來卻有著諸多不便。首先便是兩臺柜內布滿了各種各類的電纜線路，為保證線序的正確性，電工拆線時只能是邊拆邊記。其次，兩臺柜的底座在安裝時是采用預埋件焊接于地下的，為保證配電柜底角的平整性和重新架立后的水平性，我們請車間焊工用了一天的時間完成了切割和焊接工作。第三，除渣間與配電室之中隔了兩道門，門口狹窄，勉強能使配電柜通過，無法使用人海搬運。我們使用了烘爐用的圓木當做軌道，將兩臺配電柜一點點地推至配電室內，架立起來后與配電室內其它配電柜對齊，兩個離家多年的苦孩子終于回到了大家庭的懷抱。

4.3變頻器控制系統遠程控制/就地控制改造

由于1#鼓風機變頻器燒壞，使得1#循環泵、2#補水泵、2#引風機變頻器遠程控制/就地控制同時失靈，無法正常運作，為解決這一技術難題，我們咨詢了廠家，查閱了指導說明書，更改了部分變頻器表碼，使其可以手動操作，就地控制終于恢復正常。

由于工控機界面無法觀測到各風機、水泵運行情況，為方便人員直觀、及時地控制，省卻頻繁到設備工作地點操作，提高操作安全性。我們大膽設計改良20T鍋爐房8臺變頻器設備線路：將各風機、水泵等設備處的變頻器配電柜連接相關控制電纜與中間繼電器器，在20T鍋爐房二樓主控室匯成統一回路，此項設計正是本次改造的精髓與難點所在。

控制線路的架設：從水膜除塵間至鍋爐房的控制線路，我們采取了穿管架空明設，將PVC管固定在引風機煙道上，走線美觀，符合電氣設計規定；從鍋爐一樓到二樓主控室的控制電纜，我們同樣采取架空模式，只是架空位置處于鍋爐供暖管道的下方，并留有一定空間距離，防止管道過熱燙壞電纜絕緣層出現事故；最后采取鉆墻打眼方式將控制配電箱、控制電纜接匯于主控室內。

4.4動力電纜、控制電纜、電氣元件的選擇

鼓風機進線動力方面，我們采用了與原進線同線徑的3x120m㎡+1x70m㎡的四芯鎧裝電纜20米；電機動力電纜采用了3x25m㎡+1x16 m㎡的四芯電纜60米；控制電纜采用了2.5m㎡x10十芯電纜200米；電氣元件部分，采用了0-100%量程、4-20mA開度表8只、中間繼電器選用MY2N-JMY2NJAC220V16只、按鈕選用直徑22mm自復位按鈕紅綠色各8只。

5.20T鍋爐房變頻器控制系統改造的效益

5.1方案實施后的經濟效益

項目改造所需材料成本約1萬元；節約廠家技術人員到我公司培訓資金4萬元；解決了鼓風機配電柜落灰困擾，保護了控制系統元件，延長了變頻器使用壽命。

5.2項目實施后的社會效益

省卻了人員頻繁到設備工作地點操作，提高了操作安全性，提高了我公司電工的操作能力和安裝水平，為今后安裝、維護、修理變頻器打下了基礎，技術價值不可限量。

6.結束語

我們對大興安嶺云冶礦業開發有限公司冶煉廠的20T鍋爐房變頻器控制系統進行了一系列改造，雖然取得了較好的成績，但在運行期間仍然存在一些問題。在2013-2014年供暖期間，有操作人員反映：升降1、2#某風機或水泵時，另一臺開度表指針有時會動作一下復原。后經研究，這是由于開度表工作電流極小，為4-20mA，輕微的感應電流就會使表針動作。當操作某組設備時，便會產生相應感應電流，從而使其它開度表針有所動作。由于我們在控制電纜的選型上沒有考慮選用屏蔽性比較好的電纜，只考慮其經濟性選用了普通控制電纜，這是在以后的工作和學習中尤其要注意的，我們只有不斷地學習和總結，才能更好地在經濟性和適用性上達到完美的統一。