7 m 焦?fàn)t推焦電流過(guò)程控制優(yōu)化及應(yīng)用

聶子量

（邯寶焦化廠(chǎng)，河北邯鄲 050400）

0 引言

國(guó)內(nèi)7 m 焦?fàn)t系列投運(yùn)在2009年左右，第一批7 m 焦?fàn)t投產(chǎn)已達(dá)10年，焦?fàn)t爐體或多或少有一些勞損，在整體推焦過(guò)程中偶發(fā)性出現(xiàn)推焦電流較高情況。更好地優(yōu)化整個(gè)推焦過(guò)程的電流，盡可能減少設(shè)備自身引起的推焦大電流，出現(xiàn)高電流時(shí)更好地保護(hù)推焦電機(jī)、推焦車(chē)和焦?fàn)t等。因此，研究?jī)?yōu)化推焦電流的過(guò)程控制，以及推焦電流的過(guò)程保護(hù)，有利于降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，確保煉焦生產(chǎn)順行，延長(zhǎng)焦?fàn)t使用壽命。

1 現(xiàn)狀及原因分析

焦化廠(chǎng)推焦電機(jī)選用繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子三相異步電機(jī)，定子額定電壓660 V，額定電流249 A，自動(dòng)控制程序使用西門(mén)子400 系列PLC，人機(jī)交互界面HMI 使用WINCC 進(jìn)行組態(tài)。

通過(guò)長(zhǎng)期觀(guān)測(cè)整體推焦電流，啟動(dòng)推焦前進(jìn)瞬間，推焦電流達(dá)到385 A 左右，隨著逐級(jí)切除四級(jí)電阻后，電流平穩(wěn)達(dá)到130 A；推焦桿接觸焦餅及推焦過(guò)程一般電流平穩(wěn)在140～160 A，但對(duì)一些病爐號(hào)接觸焦餅后電流陡增至190～350 A，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出推焦電機(jī)工作額定電流。推焦桿推焦完畢后退過(guò)程中，后退啟動(dòng)電流也是有385 A 左右的尖峰，后退切電阻平穩(wěn)后電流穩(wěn)定在130 A。由于都是在前進(jìn)、后退啟動(dòng)瞬間出現(xiàn)異常高電流，需從PLC 程序內(nèi)部分析是否存在設(shè)計(jì)缺陷并給出優(yōu)化措施。同時(shí)渦流制動(dòng)在合理區(qū)間合理投入也影響電機(jī)的啟動(dòng)電流，需要一起對(duì)投入時(shí)段進(jìn)行優(yōu)化。

在整體推焦過(guò)程中，推焦司機(jī)需要一邊觀(guān)察推焦桿的行程，還要觀(guān)察人機(jī)界面的推焦電流。出現(xiàn)推焦大電流時(shí)只能通過(guò)肉眼進(jìn)行觀(guān)測(cè)并手動(dòng)記錄，職工操作極其不便，人機(jī)交互界面需要預(yù)警功能及異常電流記錄功能。

當(dāng)出現(xiàn)大電流無(wú)法推動(dòng)焦時(shí)，目前電氣方面保護(hù)只有通過(guò)熱繼電器動(dòng)作。保護(hù)單一，熱繼電器的性能曲線(xiàn)一般都需要較長(zhǎng)時(shí)間延時(shí)，保護(hù)的有效性及穩(wěn)定性差，保護(hù)不及時(shí)易造成推焦設(shè)備或焦?fàn)t的損壞。解決此問(wèn)題一方面需要通過(guò)PLC 程序進(jìn)行軟件程序保護(hù)，另一方面需要提高外部電氣硬件的靈敏性和穩(wěn)定性。

2 優(yōu)化措施及應(yīng)用

2.1 推焦電機(jī)啟動(dòng)電流過(guò)高

推焦電機(jī)屬于繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子電機(jī)，啟動(dòng)時(shí)通過(guò)帶電阻啟動(dòng)，電阻切除的多少及快慢都會(huì)影響電流大小。電阻切除的快慢及順序是由PLC 程序內(nèi)部控制。對(duì)推焦啟動(dòng)出現(xiàn)的異常大電流（385 A），通過(guò)監(jiān)視程序，發(fā)現(xiàn)原設(shè)計(jì)存在疏漏，在推焦電機(jī)啟動(dòng)后，開(kāi)始切電阻是同時(shí)切除的一級(jí)、二級(jí)電阻。然后再切三級(jí)電阻，最后切四級(jí)電阻。由于一、二級(jí)電阻同時(shí)切除，導(dǎo)致啟動(dòng)電機(jī)瞬間切除電阻較多，造成電流尖峰升高。對(duì)PLC 程序的邏輯關(guān)系重新編輯后，實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)逐級(jí)切除電阻，避免電流陡增。PLC 程序改動(dòng)如圖1 所示。

圖1 切電阻程序

同時(shí)PLC 程序內(nèi)沒(méi)有區(qū)別啟動(dòng)還是停止推焦電機(jī)，只要推焦四級(jí)電阻同投入就要投入渦流制動(dòng)，造成推焦電機(jī)啟動(dòng)同時(shí)，開(kāi)始切電阻之前，電機(jī)是帶著制動(dòng)啟動(dòng)，對(duì)電機(jī)啟動(dòng)電流高也有一定影響。修改程序，加以區(qū)分推焦啟動(dòng)、推焦停止，使渦流制動(dòng)只在推焦停止時(shí)起作用（圖2）。

圖2 渦流制定投入控制

通過(guò)上述2 方面措施，推焦啟動(dòng)電流由啟動(dòng)的385 A 降為190 A，有效杜絕電機(jī)過(guò)負(fù)荷啟動(dòng)，以及啟動(dòng)電流沖擊大的問(wèn)題。

2.2 推焦過(guò)程人機(jī)界面有效預(yù)警及記錄

為方便推焦車(chē)職工操作及對(duì)病爐號(hào)的推焦管理，使用WINCC 組態(tài)畫(huà)面加入推焦電流超極限，推焦電流報(bào)警的功能。在推焦過(guò)程中只要出現(xiàn)推焦電流高，在操作畫(huà)面上進(jìn)行聲光閃爍提示，提示司機(jī)推焦電流高，注意操作。并且記錄高電流產(chǎn)生時(shí)間，便于生產(chǎn)車(chē)間對(duì)焦?fàn)t的管理。這兩項(xiàng)功能的加入，減輕職工操作，提高勞動(dòng)效率。加入的報(bào)警畫(huà)面及報(bào)警記錄如圖3 所示。

圖3 報(bào)警畫(huà)面及報(bào)警記錄

2.3 程序內(nèi)部電氣保護(hù)

對(duì)推焦過(guò)程中出現(xiàn)大電流的情況設(shè)置軟件保護(hù)，和車(chē)輛設(shè)計(jì)人員溝通，咨詢(xún)推焦阻力對(duì)推焦車(chē)的反作用力和電流的關(guān)系。通過(guò)PLC 編程（圖4），當(dāng)電流持續(xù)大于266 A 且3 s 后，電機(jī)保護(hù)動(dòng)作，當(dāng)電流大于380 A，濾波0.1 s，為保護(hù)推焦系統(tǒng)不被反作用力破壞，推焦強(qiáng)制停車(chē)。

圖4 電氣內(nèi)部程序保護(hù)

2.4 電氣外部硬件改造

同軟件保護(hù)相輔相成，外部電氣硬件保護(hù)，將熱繼電器保護(hù)改為靈敏的電機(jī)保護(hù)器，選用SOCK-D2 電機(jī)保護(hù)器，設(shè)置啟跳電流266 A，同程序保護(hù)實(shí)現(xiàn)雙保險(xiǎn)。

3 應(yīng)用效果

上述措施實(shí)施后，整體推焦過(guò)程變得平穩(wěn)，在日常推焦生產(chǎn)中多次起到保護(hù)作用，保護(hù)了焦?fàn)t本體，避免了推焦設(shè)備的損傷。報(bào)警畫(huà)面及報(bào)警記錄的加入，減輕職工操作，使整個(gè)推焦過(guò)程更加安全。

4 結(jié)語(yǔ)

推焦車(chē)屬于焦化廠(chǎng)關(guān)鍵設(shè)備，推焦系統(tǒng)在推焦車(chē)中居于核心位置，推焦電流穩(wěn)定與否，制約著焦?fàn)t生產(chǎn)。通過(guò)對(duì)啟停電流的控制，推焦過(guò)程硬軟件的程序保護(hù)，結(jié)合人機(jī)畫(huà)面進(jìn)行報(bào)警及記錄，對(duì)整個(gè)推焦系統(tǒng)穩(wěn)定、安全、高效生產(chǎn)，起到提升作用，可為同類(lèi)型焦?fàn)t推焦過(guò)程控制提供參考。