高炉上料皮带机实现双回路控制方案的实践

高炉上料皮带机实现双回路控制方案的实践摘要:重钢炼铁厂新区2#高炉槽下Y101皮带机原为单回路变频器控制,一旦变频器出现故障,不能实现故障的快速处理,也就无法满足高炉连续性生产的要求,因此本文对如何采用双回路快速切换来实现系统的可靠性控制进行了探讨及应用。

关键词:皮带机可靠性双回路

1 概述

1.1 Y101皮带机的作用

工业炼铁是将铁矿石和焦炭等原料一起加入高炉,在高温下通入空气进行一系列反应把铁还原出来[1]。因此焦炭是高炉炼铁中必不可少的原料,而焦炭的上料只能通过Y101皮带机送到上料主皮带,然后送往高炉。图1为高炉上料系统的简化框图。

1.2 Y101皮带机的现状

新区2#高炉槽下Y101皮带机,原设计方案为单回路变频器控制,一旦变频器出现故障,皮带机不能运行,将影响高炉焦炭上料,甚至引起高炉休、慢风,造成重大经济损失。在实际的生产中,并没有使用变频调速,变频器只相当于软启动使用。另外,变频器电源主副线回路及制动电阻分别布置在3个控制柜中,且控制回路设计支路过多,不便于维护,不能快速排查故障。

2 改造实施

2.1 双回路控制的实现

当变频器出现故障时,由于系统为单回路控制,必须在线处理故障。即处理时间的快慢将直接影响高炉的生产,如果高炉在一定的时间内得不到焦炭,就会造成高炉休、慢风,带来直接的经济损失。

因此,我们需要将原来的单回路控制,改造为双回路控制。当变频回路出现故障的时候,我们可以快速切换到故障回路,采用直接启动的方式启动电机,然后离线处理故障。这样,我们对故障的排查处理就不和高炉生产挂钩,也就提高了系统的可靠性。

2.2 变频器双回路控制

在变频器主回路输出端电抗器L2下端串一个断路器1QF,在输入端熔断式隔离开关FQ1上端并一个断路器2QF,然后接入KM2控制电机运行,再加入热继电器KR做过流保护,然后加断路器3QF,然后并回变频器主回路1QF的下端。

在不改变控制回路的情况下加入双回路控制,操作比较复杂,需要先设置变频器参数,将控制方式设置为开环控制,然后断开1QF断路器,再分别合上2QF和3QF。如果操作失误,没有断开1QF断路器,将工频电源引入变频器,将直接烧坏变频器,存在极大的安全隐患[2]。

变频器的启动性能较好,启动力矩可以达到其输出的最大力矩。

但是变频器价格昂贵,而此系统存在独立性,需要单独备一套事故件,大约成本为9万余元。变频器本身由于过载能力较差很容易出现过载报警,使变频器跳动比较频繁。(图2)

2.3 软启动双回路控制

重新设计电气原理图纸,用软启动实现双回路控制,软启动回路和直启动回路。软启回路为正常启动回路,通过控制接触器KM1,实现皮带机的降压软启动,启动完成后,自动切换到KM2,使软启动退出运行,直至停车时,再次投入。

直启动回路通过一个转换开关,可以快速切换为直启动。在直启动回路中,还加入了断路器2QF,方便检修维护,同时通过热继电器KR 做过流保护[3]。

虽然软启动的启动力矩较小,但是Y101皮带机并不需要频繁启停,在高炉正常生产情况下,需要一直运行该皮带机。软启动的成本较低,只需要1万余元,如果采用软启动作为双回路的执行机构,可以大大的节约一次性投入成本。另外,软启动加入的故障旁路也更加安全可靠。(图3)

2.4 方案选择

综合考虑两种双回路控制方案的优缺点,从可靠性及经济性考虑,决定选用软启动双回路控制方案。Y101皮带机的电机型号为

Y280M-4,额定功率为90KW,额定电流为164A。通过对比X101皮带机的设计要求,采用施耐德ATS 48C25Q型软启动完全可以正常启动Y101皮带机。

3 改造效果

下图4、图5为改造前后的现场对照图:

Y101控制系统由控制柜、变频器柜和制动电阻箱组成,没有设计故障旁路,控制回路设计支路过多,走线复杂,不能快速排查故障。

Y101控制系统由软启动代替,设计了直接启动的故障旁路,在控制柜柜面通过一个转换开关切换启动方式。柜内走线规范,简单明了,方便维护。

4 结语

(1)双回路控制系统可以快速切换,离线处理故障,相比单回路控制方式,大大提高了系统的可靠性。

(2)软启动完全可以满足高炉生产所需要的焦炭上料的需求。

(3)由于软启动比变频器便宜,大大节约了一次性投入成本。

参考文献

[1] 重钢股份公司炼铁厂.重钢环保搬迁炼铁工程通用培训教材,2009年.

[2] 西门子电气传动有限公司.西门子矢量控制大全.AE版本.

[3] 施耐德电气公司.施耐德ATS48软启动-软停止单元用户手册.2007年.