漣鋼210廠高壓變頻改造及控制系統優化分析

湖南華菱漣鋼210轉爐廠 湖南 婁底 417009

1 210廠布袋除塵工藝及設備簡介

布袋除塵工作原理:在除塵引風機的作用下,使含塵煙氣經過導流系統后均勻的進入除塵器本體的布袋過濾區過濾,凈化后的煙氣由風口直接排出,粉塵被阻隔在布袋上通過輸灰系統后集中回收。

210 轉爐廠兩座210 T轉爐分別對應兩個二次除塵系統,還有一個混鐵爐脫硫除塵系統,以及一個精煉爐除塵系統,共計四臺布袋除塵。其中2014年新建的2＃轉爐二次除塵系統采用西門子高壓變頻器,型號:6SR4502－5ME43－7BF0－Z,2017至2018年間先后對三臺布袋除塵風機進行了變頻改造采用東方日立高壓變頻器,型號:DHVECTOLDI03150/10。控制系統均采用西門子400PLC,型號:412－2XJ05－0 AB0。

2 高壓變頻改造

2．1 改造前的控制方式 我廠在實行高壓變頻改造前,除塵風機采用液力耦合器方式進行調速。為避免風機長期高速運行帶來的電耗增加,以液力耦合器調速為基礎,根據生產節奏來引入了自動控制模型來調節風機轉速。

以轉爐二次除塵為例,將轉爐分為兌鐵、冶煉、出鋼三個階段使除塵閥門與相應的冶煉階段連鎖控制,在兌鐵時爐前兩個除塵閥自動打開,冶煉過程中爐前爐后四個除塵閥同時打開,在出鋼時爐前除塵閥關閉爐后除塵閥打開,出鋼結束后除塵閥門全部關閉。將轉爐的PLC與除塵的PLC建立連接將數據發送至除塵PLC,二次除塵風機再根據爐前閥門的開關狀態和個數實時控制調節風機轉速。

然而隨著轉爐冶煉周期的縮短和生產節奏的改變,液藕調速響應速度慢,調節不精準等問題也日益凸顯。

2．2 變頻改造 為解決液藕調速的弊端,實現風機轉速的精確控制,并達到節能減排的最終目標,我廠于2017至2018年間對1＃二次除塵、混鐵爐脫硫除塵、精煉除塵三臺液藕調速的除塵風機進行了變頻改造。將原有液藕拆除,改造為高壓變頻調速,達到改善環保及節能的目的。

總體設計思路為:拆除原有液力耦合器,利舊電機前移,重新制作電機基礎,與風機直聯。新建高壓變頻器室及配套設施。在原有PLC系統基礎上增加硬件模塊,實現變頻器遠程控制、數據通訊功能,繼保數據通訊接入操作畫面。風機軸位移(x軸y軸)檢測并發送至控制系統。

高壓變頻器選用東方日立(成都)電控設備有限公司生產的DHVECTOL系列變頻器,三臺變頻器型號均為DHVECTOL－DI03150/10。容量為3150k VA,輸出電壓為0～10k V,額定輸出電流182A。

變頻器為電壓源型交—直—交,高－高結構,采用單元串聯多電平方式,輸出波形接近于正弦波,輸出直接驅動電機,不需要濾波器或升壓變壓器,同時具有網側諧波低的優點。

變頻器系統一次圖如圖1所示:

圖1

說明:虛線框內為變頻器配套設備,變頻器配置進線柜、手動隔離刀閘旁路柜。

控制系統:變頻器單獨設置控制系統,采用西門子200系列PLC進行自身邏輯控制并可本地操作,經DP網絡接入原控制系統中,實現遠程控制。同時在原系統機架模塊后新增模塊用以處理新增的振動信號,并參與連鎖控制。

2．3 改造后效果 采用液藕匹配生產工藝流程的調速在響應時間慢且調速過程中電機的過流現象以及定位速度不準確上的一系列問題在經過變頻器后得到了有效解決。風機速度不穩定、響應時間長等問題在改造后都再不存在。

3 變頻系統中的問題探討

3．1 控制方式的優化 由于變頻改造后調速時間的縮短控制精度的提高,原來采用用戶端簡單的閥門數量控制已不能起到節能減排的目的,以轉爐二次除塵為例,在原有的通訊基礎上又增加了轉爐加廢鋼兌鐵水等狀態信號,在有加鐵水信號時風機提速至600轉并持續2分鐘。同時不單純以閥門數量做判斷,引入轉爐階段信號,不同階段對應不同轉速,更加細化風機轉速區間。

3．2 變頻器與原PLC之間DP通訊優化 在變頻改造投入近兩年后1＃轉爐二次除塵系統PLC與變頻器之間的通訊出現了故障。具體表現為變頻器掉站,無法實現遠程控制,變頻器通信模塊報錯。

為解決此問題先后更換了變頻器的200系列277通信模塊,更換了DP頭等均無明顯改善。因在變頻器掉站過程中這條DP網絡上的其他站點未受影響,懷疑為通訊距離過長且施工時線路的破損,電纜溝內其他動力電纜的干擾等因素。為徹底解決這一問題,對DP網絡結構進行了優化,將變頻器從原來的DP網絡中獨立出來,利用CPU的DP接口重新建立一條DP網,如圖2。并且考慮到DP網線的距離過長,在電氣室內增加一個DP中繼器。進過優化后變頻器掉站的問題得以解決。

圖2

4 結語

我廠布袋除塵高壓變頻改造已投運進兩年時間,相對于液藕調速,變頻調速能根據用戶端的需求進行高精度更實時的調速,同時電耗更低,達到進一步節能減排的目的。但同時隨著變頻器的采用,自動化程度的提高,相應的故障率也隨之提高。本文對高壓變頻控制系統部分改造及優化進行了闡述,今后還會有更多問題需要解決。同時高壓變頻器本身問題的探討將是之后的研究方向。