高壓軟啟動控制系統(tǒng)互拖方案實施

吳奇鋒，謝 東，要志超，李昕洋

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限公司，河北唐山 063200）

0 引言

在燒結(jié)煙氣凈化過程中，主引風(fēng)機是風(fēng)流系統(tǒng)的主要動力來源，對整個煙氣凈化過程的風(fēng)量調(diào)節(jié)、風(fēng)溫控制過程起著至關(guān)重要的作用。首鋼京唐公司煙氣凈化作業(yè)區(qū)主引風(fēng)機系統(tǒng)由4 臺10 kV 高壓異步電機組成，作為大轉(zhuǎn)矩啟動設(shè)備，通過軟啟動技術(shù)，實現(xiàn)高壓電機的軟啟動。因此，高壓軟啟動系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確性，直接影響整個煙氣凈化系統(tǒng)的穩(wěn)定和燒結(jié)礦的產(chǎn)量。

1 軟啟動系統(tǒng)的組成及工作原理

煙氣凈化作業(yè)區(qū)燒結(jié)脫硫脫硝四大風(fēng)機的高壓軟啟動控制系統(tǒng)為大禹電氣科技股份有限公司生產(chǎn)的GGQ-7000/10 型成套高壓軟啟動系統(tǒng)，由高壓開關(guān)柜、高壓固態(tài)軟啟動裝置、旁路柜、電機等組成，其中高壓固態(tài)軟啟動裝置為核心部分。

軟啟動裝置如圖1 所示，用軟啟動器啟動設(shè)備時，可以選擇本柜操作方式，點擊啟動按鈕，真空接觸器吸合。同時，電流轉(zhuǎn)化模塊為脈沖數(shù)字觸發(fā)板充電儲能，經(jīng)過幾秒延時，大功率晶閘管串并聯(lián)組件收到觸發(fā)信號開始工作。晶閘管的輸出電壓隨著觸發(fā)移相角發(fā)生改變，啟動器輸出的相電壓按照設(shè)定的啟動方式對應(yīng)的曲線增加。當(dāng)啟動器檢測到電流下降后，晶閘管組件會快速變?yōu)橥耆珜?dǎo)通狀態(tài)，啟動器輸出的電壓為全壓，并聯(lián)在晶閘管組件兩端的真空開關(guān)吸合，晶閘管組件被旁路掉，PLC 控制真空接觸器斷開，至此電機啟動過程結(jié)束。電機啟動完畢轉(zhuǎn)入運行后，軟啟動器繼續(xù)監(jiān)視電機運行狀態(tài)，并提供多種故障報警保護(hù)。

在高壓回路中，為了分壓可以串聯(lián)晶閘管，為了分流可以并聯(lián)晶閘管組件，這樣組成的反并聯(lián)晶閘管組件可以承受大功率。為保證每路中的幾個晶閘管能夠同時實現(xiàn)導(dǎo)通和關(guān)閉，反并聯(lián)晶閘管組件的觸發(fā)脈沖必須具有同期性。在每只串聯(lián)晶閘管兩端并聯(lián)一個RC阻容吸收器件和一個均壓電阻R，為限制瞬態(tài)電壓和穩(wěn)態(tài)電壓的分配不均，保證各晶閘管在瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)時能夠均壓導(dǎo)通和關(guān)斷，在每只串聯(lián)晶閘管的兩端并聯(lián)一個RC 阻容吸收器件和一個均壓電阻R，保護(hù)晶閘管不被燒毀。晶閘管組件還具有很高的性價比，適用于高壓大電流電機的軟啟動及軟停車。

2 單臺風(fēng)機啟動步驟（圖2）

（1）準(zhǔn)備。給各設(shè)備送上控制電源，軟啟動發(fā)出備妥信號（允許啟動）。

（2）啟動。通過本柜、機旁或遠(yuǎn)方控制高壓開關(guān)柜QF11 合閘。軟啟動裝置收到高壓開關(guān)柜合閘信號后，真空接觸器KM12連鎖合閘，觸發(fā)板觸發(fā)，晶閘管逐漸打開，電機電流由小到大，且啟動電流在電流閉環(huán)控制下，穩(wěn)定在設(shè)定倍數(shù)啟動，使電機逐漸加速到額定轉(zhuǎn)速。

（3）運行。當(dāng)電機達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時，啟動電流下降，這時軟啟動裝置檢測到電流判斷完成，發(fā)出旁路信號，控制旁路開關(guān)QF12 閉合，完成控制。

（4）停機。在本柜、機旁或遠(yuǎn)方控制，任何一處按下停機按鈕，控制開關(guān)柜QF11 分閘，軟啟動裝置收到QF11 的分閘信號后，發(fā)出旁路分閘命令，為下次啟機做準(zhǔn)備。

（5）綜合保護(hù)。當(dāng)啟動過程中發(fā)生啟動電流大，晶閘管短路，門鎖未關(guān)等情況時，發(fā)出跳閘信號，QF11 分?jǐn)唷?/p>

3 互拖方案簡述

圖1 GGQ-7000/10 型成套高壓軟啟動裝置

圖2 單臺啟動方案

圖3 主引風(fēng)機高壓系統(tǒng)

2 臺主引風(fēng)機電機功率均為6400 kW，其選用的軟啟動功率相同，因此設(shè)計其軟啟動系統(tǒng)互相實現(xiàn)備用拖動，以此保證當(dāng)某套軟啟動系統(tǒng)故障時，另一套軟啟動系統(tǒng)可以拖動該電機正常啟動至全壓運行。高壓系統(tǒng)如圖3 所示，其中，1#高壓軟啟動和2#高壓軟啟動分別為A 主引風(fēng)機和B 主引風(fēng)機的軟啟動系統(tǒng)，QF11、QF21 為10 kV 高壓進(jìn)線，KM1、KM2 為2 臺軟啟動的真空接觸器，QS11、QS21 為隔離開關(guān)，QS13 為互拖開關(guān)，QF12、QF22 分別為2 臺主引風(fēng)機的旁路柜。

正常運行時，A 主引電機通過1#軟啟動，需要QF11、QS11處于閉合狀態(tài)。當(dāng)1#主引軟啟動裝置故障時，首先需要2#軟啟動裝置拖動B 主引風(fēng)機啟動，高壓開關(guān)柜合QF21，2#軟啟動裝置的真空接觸器KM2 連鎖合閘，遠(yuǎn)程發(fā)出啟動信號開始啟機。啟機成功后切至旁路全壓運行，2#軟啟動裝置退出，然后將1#旁路柜上的選擇開關(guān)旋至3 位置（2#軟啟動裝置拖動A 電機）。此時，合互拖開關(guān)QS13，遠(yuǎn)程啟動A 主引電機，過程同上。最后A 主引電機切至旁路全壓運行，斷開互拖開關(guān)QS13，互拖過程至此完成。

需要注意的是，檢查軟啟動裝置故障時，隔離開關(guān)QS11和QS21 必須在斷開位，日常運行期間互拖開關(guān)QS13 必須在斷開位。

4 方案應(yīng)用實例

2018 年12 月，煙氣凈化作業(yè)區(qū)1A 主引風(fēng)機啟機報重故障，啟動失敗，檢查后發(fā)現(xiàn)A 相可控硅短路故障，無法正常開機。因剛投產(chǎn)運行，現(xiàn)場備件無儲備，無法組織更換，經(jīng)與專業(yè)及生產(chǎn)人員協(xié)商后決定啟動應(yīng)急預(yù)案。

首先執(zhí)行1B 主引電機軟啟動，在啟動成功后切至旁路全壓運行。第二步合互拖開關(guān)QS13，由2#軟啟動裝置拖動1A 主引電機啟動。第三步啟機成功后切至旁路全壓運行，斷開互拖開關(guān)QS13。啟動完成后，2 臺主引風(fēng)機正常運行，煙氣凈化作業(yè)區(qū)也恢復(fù)了正常生產(chǎn)。1 天后，緊急協(xié)調(diào)的備件到貨，迅速對軟啟動裝置進(jìn)行檢修，更換A 相觸發(fā)板。在互拖方案執(zhí)行過程中，未對煙氣系統(tǒng)的正常生產(chǎn)造成不良影響，主線燒結(jié)作業(yè)區(qū)也按時保質(zhì)地完成了生產(chǎn)任務(wù)。

5 結(jié)束語

高壓軟啟動控制系統(tǒng)互拖方案，不僅提高了煙氣凈化作業(yè)區(qū)引風(fēng)機系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，也在一定程度上降低了高壓軟啟動區(qū)域備件資金的占用。在實際生產(chǎn)中應(yīng)用價值較大。