冶煉轉(zhuǎn)爐電氣自動化設(shè)計(jì)性價(jià)比與調(diào)試發(fā)生問題的探討

徐建林

（新疆五鑫銅業(yè)有限責(zé)任公司 阜康 831500）

冶煉轉(zhuǎn)爐電氣自動化設(shè)計(jì)性價(jià)比與調(diào)試發(fā)生問題的探討

徐建林

（新疆五鑫銅業(yè)有限責(zé)任公司 阜康 831500）

五鑫銅業(yè)轉(zhuǎn)爐備用電源試驗(yàn)控制回路連接線路把3臺轉(zhuǎn)爐的試驗(yàn)開關(guān)全部連接在一起，串聯(lián)3個轉(zhuǎn)換開關(guān)及超長連接的電路，使得每臺爐體的備用電源在試驗(yàn)時不能正常工作。本文闡述了設(shè)計(jì)角度對比主電源投資利用的經(jīng)濟(jì)特性；控制回路繼電器控制回路和PLC控制回路的利弊和現(xiàn)在發(fā)展趨勢，控制條件需要選擇有利于生產(chǎn)及杜絕事故的方面綜合考慮，降低設(shè)計(jì)誤差帶來的損害設(shè)備的概率。通過調(diào)試發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。

冶金電氣 自動化控制 元器件 性價(jià)比 調(diào)試

0 引言

電氣自動控制系統(tǒng)在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，應(yīng)用中因設(shè)計(jì)、元器件選型、安裝中產(chǎn)生的問題，出現(xiàn)圖紙工作原理可行，但在實(shí)際運(yùn)行中影響系統(tǒng)正常運(yùn)行的問題時有發(fā)生。充分體現(xiàn)了理論指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐是檢驗(yàn)理論正常與否的重要性。設(shè)計(jì)方案的確立也是企業(yè)在設(shè)計(jì)投資性價(jià)比上的充分體現(xiàn)，后期使用維護(hù)成本也應(yīng)充分考慮。

1 轉(zhuǎn)爐電氣控制的設(shè)計(jì)

1.1 供電電源、主回路設(shè)計(jì)

五鑫銅業(yè)轉(zhuǎn)爐電氣設(shè)計(jì)交流控制，驅(qū)動系統(tǒng)采用90 kW繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速控制。因工藝條件要求在失去風(fēng)壓時要將正在吹煉的爐體轉(zhuǎn)至風(fēng)眼安全區(qū)，設(shè)計(jì)了400 kVa的梅蘭日蘭生產(chǎn)的逆變電源，正常供電的情況下采用市電電源供3臺轉(zhuǎn)爐工作，當(dāng)市電突然停電時自動投入由電瓶組通過逆變器將直流電逆變成交流電的逆變電源供到3臺轉(zhuǎn)爐并自動正傳爐體45°停止，保障工藝設(shè)備正常運(yùn)行。

1.2 電源控制回路設(shè)計(jì)

電源的控制回路是通過交流失壓繼電器K1發(fā)出信號投切電源。K1（交流失壓信號繼電器）是通過3臺爐體控制柜的繼電器K29（交流失壓試驗(yàn)繼電器）的常閉點(diǎn)串聯(lián)到K1的線圈回路控制的，當(dāng)任一臺爐體交流失壓斷電時，K29動作使得K1線圈失電，通過串入備用電源回路接觸器線圈K1常閉點(diǎn)使備用電源接觸器工作。K29也可通過SA12失壓試驗(yàn)開關(guān)的控制，檢驗(yàn)電源與備用電源之間的切換是否正常。

2 調(diào)試發(fā)現(xiàn)的問題

在投入使用時，只有用3號爐操作臺的SA12開關(guān)試驗(yàn)時K1繼電器線圈工作釋放靈活，因?yàn)?號爐SA12與電源室線路距離最近，1、2號爐操作臺SA12開關(guān)在斷開時無法實(shí)現(xiàn)斷開K1試驗(yàn)要求。

K1斷不開原因分析：K1的線圈電壓選擇的是380 V,不釋放的原因有：一是繼電器鐵芯有油粘住不釋放;二是繼電器過流觸點(diǎn)粘死;三是繼電器機(jī)械卡死;四是繼電器有剩余電壓。檢查之后前三點(diǎn)可以排除，只有剩余電壓，且當(dāng)拆除L3時可以斷開，所有連接線路檢查正常。檢查1、2號爐體操作臺SA12開關(guān)也是斷開的，但K1還是斷不開，在K1線圈測得的剩余電壓在270 V左右，K1繼電器使用的是施耐德生產(chǎn)的CAD-32Q7C+LAD-8N02，產(chǎn)生剩余電壓的原因是變壓器感應(yīng)電引起的，變壓器輸入端L3對地電壓220 V，當(dāng)另一端在很長的一段距離，因線路太長會產(chǎn)生零電位，有些繼電器的合閘電壓為380 V,保持電壓可以不是額定電壓，因有一定的電壓，所以釋放不了。

3 改造

將原來的3臺爐體操作臺SA12控制的K29的3個串聯(lián)繼電器節(jié)點(diǎn)分別開來，用3個SA12直接控制各自爐體對應(yīng)的繼電器，再將3個繼電器的常開觸點(diǎn)串聯(lián)到市電電源接觸器的控制回路，將3個繼電器的常閉觸點(diǎn)并聯(lián)到備用電源接觸器的控制回路，且將回路控制放到隔離變壓器的輸出端，用每臺爐體的SA12開關(guān)直接分段各自的K29繼電器，試驗(yàn)工作正常。

4 設(shè)計(jì)對比分析

4.1 電源及主回路對比

轉(zhuǎn)爐冶煉系統(tǒng)屬于火法冶煉，在運(yùn)行過程中必須保證不間斷供電，不間斷供電選擇有備用交流電源交流驅(qū)動和直流電源直流驅(qū)動，備用交流驅(qū)動有備用交流發(fā)電機(jī)和直流逆變器兩種，前者投資較大一般企業(yè)會放棄而選用后者，而選擇后者是逆變器與用直流充電系統(tǒng)和直流驅(qū)動二者在投資上不會相差太大，但在實(shí)際運(yùn)行中利弊各異，轉(zhuǎn)爐吹煉控制系統(tǒng)必須要有絕對保障，特別是當(dāng)突然停電時，必須有動力自動傾轉(zhuǎn)爐體，不然會極大地影響生產(chǎn)，給生產(chǎn)造成浪費(fèi)或無意識的加大了生產(chǎn)成本。選用逆變器作為備用電源只能在暫時失電時作用，而在轉(zhuǎn)爐整個控制回路故障時不能使用；如果選擇直流充電系統(tǒng)供用直流電機(jī)控制回路作為備用系統(tǒng)，實(shí)際上是2套完善控制系統(tǒng)，1套故障另1套正常使用。

4.2 控制回路的對比

轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)沒有設(shè)計(jì)PLC控制，PLC程序控制系統(tǒng)通過將繁瑣的電氣控制條件和工藝要求的條件寫入系統(tǒng)控制，簡單快捷，處理判斷問題易于觀察。用的是繼電器控制回路，繼電器控制回路在70～90年代使用較為廣泛，故障率較高，且在排除故障時大量繁瑣的排查控制回路，費(fèi)時費(fèi)力，給生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備埋下隱患。如果用交、直流分開控制系統(tǒng)的方式，即交流、直流各1套整體控制系統(tǒng)，在控制交流回路中將電氣控制條件和工藝條件寫入PLC程序，直流用電器直接控制方式，當(dāng)交流失電時，直接用直流電機(jī)驅(qū)動控制轉(zhuǎn)爐運(yùn)行，強(qiáng)化了需要運(yùn)行時目的，確保工藝生產(chǎn)指標(biāo)的完成。

工藝條件的連鎖控制是通過DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，DCS系統(tǒng)在儀表使用即模擬量采集控制方面使用方便快捷，但在電氣條件控制方面不比PLC好用，轉(zhuǎn)爐的電氣連鎖條件較多，比如：事故傾轉(zhuǎn)的必要條件、制動器松閘、運(yùn)轉(zhuǎn)準(zhǔn)備、正反轉(zhuǎn)信號、爐體轉(zhuǎn)動時的位置標(biāo)識等。

4.3 控制條件對比

最主要的是轉(zhuǎn)爐運(yùn)行與事故傾轉(zhuǎn)的控制條件，在設(shè)計(jì)時用的是轉(zhuǎn)爐進(jìn)口和風(fēng)機(jī)出口的2臺閥門全開信號，當(dāng)2閥全開時，允許轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)入吹煉位置，全關(guān)時轉(zhuǎn)爐自動轉(zhuǎn)到安全位置。試想不用壓力控制而是用開關(guān)位置控制，開關(guān)在任何時候任何情況下，都可以開啟，在無風(fēng)壓或壓力不足時，轉(zhuǎn)動有熔體的爐體進(jìn)入吹煉位置，就會造成灌風(fēng)眼事故。經(jīng)過工藝分析對比，將該工藝條件改為轉(zhuǎn)爐進(jìn)口和風(fēng)機(jī)出口的兩臺閥門在滿足工藝風(fēng)壓的條件下進(jìn)行控制，通過出口壓力傳感器與進(jìn)口壓力傳感器同時滿足一定的工藝壓力條件才能進(jìn)入吹煉位置，在低于一定的工藝壓力時將爐體自動傾轉(zhuǎn)到安全位置。

5 元器件選型

接觸器、繼電器選擇，一些繼電器、接觸器是額定電壓的，也有一些繼電器屬于寬電壓的，繼電器的工作電壓和線圈保持電壓也不盡相同，所以，在電氣回路配置元器件選型方面也要注意這一類問題，就會杜絕在調(diào)試過程中出現(xiàn)類似的問題，影響正常的運(yùn)行條件。

6 線路控制和控制電源

無論是主回路、控制回路的線纜距離也要控制，線路越長、電壓降越大，所用導(dǎo)線也要隨之加大，如果不加大，就會導(dǎo)致壓降增大無法工作，或是控制不靈活、快捷，造成設(shè)備事故。

在現(xiàn)在的很多設(shè)計(jì)中，為了保障控制電源的可靠性，不受外界電源電壓波動的干擾，通常采用隔離變壓器的方式供給本臺控制系統(tǒng)的控制電源，這種設(shè)計(jì)中工作零線顯得尤為重要，一定要使用各自隔離變壓器的工作接零，不能將保護(hù)接地連接到工作接零上，也不能使用其他隔離變壓器的工作接零，隔離變壓器屬于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，如果將不接地系統(tǒng)與接地系統(tǒng)接在一起，會產(chǎn)生兩點(diǎn)之間的電位差，產(chǎn)生電壓，留存在控制回路中，從而使得該回路產(chǎn)生高電壓燒壞繼電器，或因產(chǎn)生的剩余電壓使得在工作中的繼電器無法釋放。

7 結(jié)束語

轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在現(xiàn)代化大工業(yè)冶煉生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛，設(shè)計(jì)的選擇顯得尤為重要，作為一個好的設(shè)計(jì)應(yīng)該從先期投資成本、控制方式、使用維護(hù)費(fèi)用、故障處理空間和性價(jià)比上統(tǒng)籌考慮，不能一味追求高性價(jià)比的概念，有些在實(shí)際中投資較大的備用物件使用的概率極低，應(yīng)該考慮降低配置。在實(shí)際使用中頻率較高的可以考慮高性價(jià)比的進(jìn)行配置。

收稿：2014-01-13