蒸發(fā)冷卻器給水泵智能控制分析

王景娟，趙 宇，厲鐵鎖，李海寬

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，河北唐山 063020）

0 引言

煉鋼轉(zhuǎn)爐蒸發(fā)冷卻器為靜電除塵器粉塵降溫冷卻，粉塵溫度的高低直接影響靜電除塵器的除塵效果和電場(chǎng)使用壽命，對(duì)于后續(xù)煉鋼的持續(xù)性造成直接影響。蒸發(fā)冷卻器噴頭噴水量受水質(zhì)、水壓影響，水質(zhì)臟，會(huì)造成噴頭堵塞，降溫效果不好；水壓低則直接影響噴水量，而蒸發(fā)冷卻器的水溫、壓力檢測(cè)與煉鋼工藝聯(lián)鎖，若是不能保證，會(huì)影響煉鋼生產(chǎn)，更會(huì)造成靜電除塵效果差而冒煙的嚴(yán)重后果。對(duì)此，采用中速過(guò)濾罐過(guò)濾蒸發(fā)冷卻器供水，采用壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)，保證供水壓力實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，確保生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1 蒸發(fā)冷卻器控制系統(tǒng)

（1）變頻器選用6SE70 系列裝機(jī)裝柜型，主要組成包括控制板、通訊板、電源板、整流觸發(fā)板、接口板、逆變模塊、觸發(fā)板、檢測(cè)板、直流母線電容、風(fēng)扇等。與PLC（Programmable Logic Controller，可編程控制器）進(jìn)行通信，接收PLC 傳送的速度、啟動(dòng)停止指令，發(fā)送電流、速度等信號(hào)到PLC，利用內(nèi)部簡(jiǎn)單的功能塊和參數(shù)組合完成規(guī)定動(dòng)作。

（2）3UF7 裝置選用PRO C 系列，主要組成包括基本單元、電流檢測(cè)模塊、連接電纜、操作面板。通過(guò)電流檢測(cè)模塊檢測(cè)電流信號(hào)，作為內(nèi)部對(duì)電機(jī)保護(hù)的比較信號(hào)。連接電纜為扁平電纜，用于連接電流檢測(cè)模塊、基本單元和操作面板，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。操作面板可以監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)狀態(tài)、故障復(fù)位。基本單元是3UF7的核心，與上位機(jī)連接進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。

（3）可編程邏輯控制器硬件。選用S7-300 系列，主要組成有電源模塊、中央處理單元模塊、導(dǎo)軌、接口模塊、信號(hào)模塊、功能模塊等。機(jī)架安裝模塊的順序：1 號(hào)槽安裝電源模塊，2 號(hào)槽安裝中央處理器，以后安裝I/O 接口模塊、功能模塊，通信處理器或I/O 信號(hào)模塊。作為整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，采集所有輸入信號(hào)，包括起動(dòng)停止控制信號(hào)及系統(tǒng)自動(dòng)反饋的控制信號(hào)，如液位、壓力、故障等信號(hào)，實(shí)現(xiàn)所有輸出單元的控制，如中間繼電器、接觸器等電氣元件的控制，執(zhí)行控制算法及與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、通信等操作。用戶按照實(shí)際需求選取的各種模塊可以直接安裝在導(dǎo)軌上，通過(guò)背板總線把這些模塊連接起來(lái)。

2 蒸發(fā)冷卻器電機(jī)變頻器和3UF7 控制

實(shí)際生產(chǎn)中，在5 座轉(zhuǎn)爐同時(shí)煉鋼的情況下，5 臺(tái)供水泵供水一般啟動(dòng)3 臺(tái)，另外2 臺(tái)處于備用狀態(tài)。5 臺(tái)供水泵電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制不同，其中2 號(hào)和3 號(hào)采用變頻器控制，而1 號(hào)、4 號(hào)、5號(hào)采用3UF7 控制，每次啟動(dòng)2 臺(tái)3UF7 和1 臺(tái)變頻器控制電機(jī)運(yùn)行。

（1）變頻器參數(shù)選擇泵類控制設(shè)置?？刂圃砣鐖D1 所示，電機(jī)主接觸器通過(guò)變頻器x9 端子4，5 的主接觸器控制。繼電器KA2 通過(guò)設(shè)置參數(shù)P651=106 控制，顯示裝置故障。繼電器KA4通過(guò)設(shè)置參數(shù)P652=104 控制，作為啟停的顯示輸出。繼電器KA0 通過(guò)機(jī)旁操作箱選擇開(kāi)關(guān)控制后，輔助觸點(diǎn)作為變頻器控制板的輸入，通過(guò)參數(shù)P590=18，控制參數(shù)組選擇，與PLC 通信時(shí)選擇第二組參數(shù)。繼電器KA1 準(zhǔn)備好信號(hào)，通過(guò)參數(shù)P561=661 和U271 選擇來(lái)設(shè)置。繼電器KA3 為機(jī)旁啟動(dòng)、停止控制，通過(guò)參數(shù)P554 完成。通信參數(shù)P443.1=41，P401=100，工頻控制，P443.2=3002，接收PLC 傳送速度。變頻器參數(shù)設(shè)置P101 至P113 按照電機(jī)額定數(shù)據(jù)設(shè)置。

圖1 變頻器控制電路

（2）3UF7 控制的設(shè)置。控制原理如圖2 所示，3UF7 的輸入點(diǎn)KM1 作為啟停的輸入反饋，同時(shí)也是主回路的主接觸器。輸入點(diǎn)KA1 作為各斷路器合閘正常的準(zhǔn)備好信號(hào)。輸入點(diǎn)KA0是機(jī)旁操作箱的選擇集中選擇信號(hào)。輸入點(diǎn)KA3 是機(jī)旁操作箱的啟?？刂菩盘?hào)。輸出點(diǎn)KA2 既是集中的輸出控制信號(hào)，也是機(jī)旁輸出的控制信號(hào)。各輸入輸出點(diǎn)在3UF7 中對(duì)應(yīng)設(shè)置，out1在3UF7 的outputs 里basic unit 的輸出進(jìn)行設(shè)置。輸入的邏輯塊在logic modules 真值表里進(jìn)行設(shè)置。由于out1 是機(jī)旁和集中都必不可少的一步，此輸出點(diǎn)故障時(shí)可以更換out2 作為輸出，對(duì)應(yīng)3UF7 里參數(shù)進(jìn)行更改；或者3UF7 故障時(shí)，可以通過(guò)對(duì)out1 輸出點(diǎn)封點(diǎn)處理，使得KA2 繼電器快速得電，恢復(fù)設(shè)備運(yùn)行。

圖2 3UF7 控制電路

3 蒸發(fā)冷卻器PLC 控制

PLC 與變頻器、3UF7 通過(guò)DP 網(wǎng)通信連接，在監(jiān)控畫面上設(shè)置壓力設(shè)定值和壓力控制聯(lián)鎖投入選擇。在畫面上選擇壓力控制按鈕后，壓力聯(lián)鎖控制投入，根據(jù)壓力控制變頻器電機(jī)的投入使用。當(dāng)壓力低于設(shè)定值時(shí)，先通過(guò)PLC 調(diào)節(jié)變頻器的速度，通過(guò)增加速度增加供水壓力，若供水壓力仍不滿足要求，則啟動(dòng)備用變頻器電機(jī)，速度給定仍是先給低速，再判斷壓力值，當(dāng)壓力仍不滿足要求時(shí)增加速度。2 臺(tái)變頻器的低速、高速設(shè)定值相同，比例積分調(diào)節(jié)值可以根據(jù)實(shí)際情況，在畫面上進(jìn)行調(diào)節(jié)。流量控制設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有參與聯(lián)鎖控制，僅作為顯示報(bào)警提示。在變頻器的PI 調(diào)節(jié)上，初始2 臺(tái)變頻器設(shè)定值一致，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用情況，也進(jìn)行了優(yōu)化。

4 結(jié)束語(yǔ)

蒸發(fā)冷卻器控制系統(tǒng)為滿足現(xiàn)場(chǎng)壓力要求，設(shè)計(jì)了壓力、速度閉環(huán)控制，優(yōu)化了智能控制系統(tǒng)，既可以保證壓力供應(yīng)，又可以通過(guò)速度控制起到節(jié)能作用。使用3UF7 設(shè)備，在通信和3UF7 故障時(shí)，可以迅速封點(diǎn)3UF7 的輸出，保證3 臺(tái)電機(jī)運(yùn)行，快速恢復(fù)系統(tǒng)供水，縮短設(shè)備故障處理時(shí)間。