浅谈干熄焦提升机控制系统

浅谈干熄焦提升机控制系统

作者：赵俊峰谢东

来源：《科技创新导报》2011年第13期

摘要:通过介绍干熄焦提升机的控制系统,加深提升机控制系统的了解和认识,对于该类设备的检修及进一步改造具有指导和借鉴意义。

关键词:干熄焦提升机控制系统

中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)05(a)-0121-01

1 提升机工作过程

干熄焦提升机是于熄焦生产的关键设备之一,主要用于将运送至提升井架下装满红焦(约1050℃)的焦罐提升到干熄炉顶,并沿轨道横移走行至干熄炉装入料斗上方,然后下降并与装入装置相配合,将红焦装入干熄炉内。装焦完成后,再将空焦罐送回到焦罐台车上。干熄焦提升机在室外使用,热辐射温度高、潮湿、烟气含尘量大,距离地面约40m,风速

2009年6月份,本钢焦化厂8、9#焦炉配套建设的190t/h干熄焦工程投产,其提升机为1台2层结构的桥式起重机,主要由起重装置、走行装置、安全装置、吊具、焦罐盖、钢结构主框架、起重导轨、机械室及平台及走梯等组成。供电及信号传输电缆通过设在提升机侧面的电缆小车从车下送至提升机上。提升机采用正常运行电机加应急运行电机的配置方式,提升机构使用1台交流变频电机作为正常提升电机。提升机控制系统主要包括配电保护系统、电气传动控制系统和PLC控制系统,还包括照明润滑、通风及检修电动葫芦等辅助设备控制系统。

2 电气传动控制系统

干熄焦提升机频繁起动、制动,频繁升降,电气传动系统采用具有能量回馈功能的变频调速控制方式,这样保证传动系统的可靠性、安全性,实现节能降耗。干熄焦提升机的传动系统主要包括电源控制柜、整流回馈装置、提升逆变装置、走行逆变装置、应急控制柜、提升变频电机、提升鼠笼式电机、走行变频电机、走行鼠笼式电机以及相应的辅助设备。提升机正常工作时采用变频调速电气传动系统,当变频调速电气传动系统故障时,采用继电器、接触器控制系统控制提升机运行,用于完成干熄焦工艺要求的1个完整工作循环。

该传动控制方式的优点是总装机容量小、耗能少、一次投资少;缺点是正常提升(或走行)电机传动控制装置出现故障时,应急提升(或走行)电机控制装置只用来完成未完成的提升机工艺循环要求,不能维持生产。

3 PLC控制系统及通讯网络

由于干熄焦提升机是干熄焦工程的关键设备之一,一旦停机会带来重大经济损失,为保证控制系统的可靠性、稳定性,PLC控制系统都以具有冗余功能的CPU为核心构成冗余网络化自动控制系统,整个系统主要包括冗余CPU、地面电气室分布I/0、提升机机上分布I/0、整流装置、逆变装置、操作监视工作站(人机界面)、编码器、中继器、星形连接器、通讯介质及配件等。通讯介质可采用光纤或通讯电缆,如果采用通讯电缆,敷设时应尽量避免动力线路的电磁干扰。整流装置、逆变装置、操作监视工作站(人机界面)及编码器必须使用星形连接器进行星形连接单总线和双总线。人机界面是基于PC的人机界面软件系统,用来监控提升机的运行状态,显示提升机的各个位置信息和其他辅助信息,便于系统的维护。提升机设有提升、走行、自动操作和自动对位等功能。提升机设有3种速度,以适应高速提升与低速对位的要求。根据不同的提升行程,速度发生变化指令提升高度误差保持在±45m以内。

提升机的提升行程、提升变速点、行程的上下限、横移运行区间、走行变速点及停车位置均设有位置检测开关,采用绝对值编码器进行位置检测,检测信号送人提升机的PLC参与联锁控制,确保提升机按规定的运行曲线图安全稳定的变速运行。

提升操作主要包括提升机在提升井架卷上满焦罐、在干熄炉顶卷下满焦罐、在干熄炉顶卷上空焦罐及在提升井架卷下空焦罐等步骤。

4 提升机与外部机构的联锁

4.1 提升机与电机车的联锁

1台电机车牵引2台焦罐车,1台焦罐车可放置1个焦罐,电机车牵引的空焦罐车准确定位并在锁紧后发出“接焦罐”指令,方可允许提升机下降将空焦罐放在空焦罐车上;电机车牵引的满焦罐车准确定位并锁紧后发出“提升许可”指令,方可允许提升机吊钩动作将满焦罐提起;当提升机满焦罐提起位置高于待机位后,提升机控制系统发出“电机车解除锁紧”指令,电机车才能牵引焦罐车去接焦。

4.2 提升机与干熄炉装入装置的联锁

提升机在完成提升向干熄炉方向运行一段距离后,装入装置自动打开,当提升机在干熄炉顶部定位后,装入装置必修全部打开,否则提升机不能下降;当提升机将空焦罐提升至上限后,提升机向装入装置发出关闭指令,装入装置自动关闭。

5 安全保护检测措施

提升机设置风速仪,在风速超过最大工作风速时,向中控室发出警报,设防风锚固装置,在提升机停止运行时,将提升机与钢结构连接在一起,防止提升机被风吹走,发生事故;设置避雷针作为防雷击保护。

5.1 提升机构的保护措施

采用凹槽型接近开关检测提升吊钩打开、减速位、待机位和可走行位等;采用凸轮式限位开关检测升降塔侧或干熄槽侧的上下限位;采用重锤式限位开关检测紧急上限,重锤式限位开关是提升过程的最后一极保护;设置载荷限制器检测是否载荷、差载及过载;设超速开关进行超速保护。

5.2 走行机构的保护措施

采用磁接近开关或接近开关检测干熄槽侧或升降塔侧的对中位置、外出减速位置(干熄槽侧)和返回减速位置(升降塔侧);走行轨道两端设置叉杆型行程限位开关,检测干熄槽侧或升降塔侧紧急停车位置。

6 电控设备的选择

干熄焦提升机PLC系统采用西门子S7400系列冗余可编程控制器,构成Proifbus—DP现场总线控制方式,或罗克韦尔的ControlLogix系列冗余可编程控制器,构成ControlNet现场总线控制方式。

变频调速控制设备采用适合起重机提升特性的整流回馈装置+逆变器控制方式。配套的断路器、接触器和继电器等采用高品质的产品。

提升及走行位置检测采用带现场总线接口的;旋转式提升限位开关应选择易调整和带微调的旋转式限位开关;超速开关的动作速度约为额定速度的1.33倍。室外使用的各检测元件应适合重工业环境、防腐、防浸及高频率使用,防护等级需达到或超过IP65。

提升机的载荷限制器应采用抗干扰性能强、性能稳定可靠、调试简便的数字式载荷限制器,具有载荷检测、差载和超载报警并控制的功能。

电缆小车上的柔性电缆选择德国和韩国进口的具有极好的抗油性、耐磨、耐腐蚀、抗扭曲及适宜露天使用的拖链专用电缆。

7 结语

实践证明,采用正常运行电机加应急电机的干熄焦提升机完全能够满足干熄焦生产的要求,控制系统运行安全可靠、性能稳定、节能,维护方便,值得推广应用。

参考文献

[1] GB／T3811—2008起重机设计规范[S]．