高壓軟啟動(dòng)控制系統(tǒng)互拖方案實(shí)施

吳奇鋒，謝 東，要志超，李昕洋

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限公司，河北唐山 063200）

0 引言

在燒結(jié)煙氣凈化過(guò)程中，主引風(fēng)機(jī)是風(fēng)流系統(tǒng)的主要?jiǎng)恿?lái)源，對(duì)整個(gè)煙氣凈化過(guò)程的風(fēng)量調(diào)節(jié)、風(fēng)溫控制過(guò)程起著至關(guān)重要的作用。首鋼京唐公司煙氣凈化作業(yè)區(qū)主引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)由4 臺(tái)10 kV 高壓異步電機(jī)組成，作為大轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)設(shè)備，通過(guò)軟啟動(dòng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高壓電機(jī)的軟啟動(dòng)。因此，高壓軟啟動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確性，直接影響整個(gè)煙氣凈化系統(tǒng)的穩(wěn)定和燒結(jié)礦的產(chǎn)量。

1 軟啟動(dòng)系統(tǒng)的組成及工作原理

煙氣凈化作業(yè)區(qū)燒結(jié)脫硫脫硝四大風(fēng)機(jī)的高壓軟啟動(dòng)控制系統(tǒng)為大禹電氣科技股份有限公司生產(chǎn)的GGQ-7000/10 型成套高壓軟啟動(dòng)系統(tǒng)，由高壓開(kāi)關(guān)柜、高壓固態(tài)軟啟動(dòng)裝置、旁路柜、電機(jī)等組成，其中高壓固態(tài)軟啟動(dòng)裝置為核心部分。

軟啟動(dòng)裝置如圖1 所示，用軟啟動(dòng)器啟動(dòng)設(shè)備時(shí)，可以選擇本柜操作方式，點(diǎn)擊啟動(dòng)按鈕，真空接觸器吸合。同時(shí)，電流轉(zhuǎn)化模塊為脈沖數(shù)字觸發(fā)板充電儲(chǔ)能，經(jīng)過(guò)幾秒延時(shí)，大功率晶閘管串并聯(lián)組件收到觸發(fā)信號(hào)開(kāi)始工作。晶閘管的輸出電壓隨著觸發(fā)移相角發(fā)生改變，啟動(dòng)器輸出的相電壓按照設(shè)定的啟動(dòng)方式對(duì)應(yīng)的曲線增加。當(dāng)啟動(dòng)器檢測(cè)到電流下降后，晶閘管組件會(huì)快速變?yōu)橥耆珜?dǎo)通狀態(tài)，啟動(dòng)器輸出的電壓為全壓，并聯(lián)在晶閘管組件兩端的真空開(kāi)關(guān)吸合，晶閘管組件被旁路掉，PLC 控制真空接觸器斷開(kāi)，至此電機(jī)啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束。電機(jī)啟動(dòng)完畢轉(zhuǎn)入運(yùn)行后，軟啟動(dòng)器繼續(xù)監(jiān)視電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，并提供多種故障報(bào)警保護(hù)。

在高壓回路中，為了分壓可以串聯(lián)晶閘管，為了分流可以并聯(lián)晶閘管組件，這樣組成的反并聯(lián)晶閘管組件可以承受大功率。為保證每路中的幾個(gè)晶閘管能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通和關(guān)閉，反并聯(lián)晶閘管組件的觸發(fā)脈沖必須具有同期性。在每只串聯(lián)晶閘管兩端并聯(lián)一個(gè)RC阻容吸收器件和一個(gè)均壓電阻R，為限制瞬態(tài)電壓和穩(wěn)態(tài)電壓的分配不均，保證各晶閘管在瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)時(shí)能夠均壓導(dǎo)通和關(guān)斷，在每只串聯(lián)晶閘管的兩端并聯(lián)一個(gè)RC 阻容吸收器件和一個(gè)均壓電阻R，保護(hù)晶閘管不被燒毀。晶閘管組件還具有很高的性價(jià)比，適用于高壓大電流電機(jī)的軟啟動(dòng)及軟停車(chē)。

2 單臺(tái)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)步驟（圖2）

（1）準(zhǔn)備。給各設(shè)備送上控制電源，軟啟動(dòng)發(fā)出備妥信號(hào)（允許啟動(dòng)）。

（2）啟動(dòng)。通過(guò)本柜、機(jī)旁或遠(yuǎn)方控制高壓開(kāi)關(guān)柜QF11 合閘。軟啟動(dòng)裝置收到高壓開(kāi)關(guān)柜合閘信號(hào)后，真空接觸器KM12連鎖合閘，觸發(fā)板觸發(fā)，晶閘管逐漸打開(kāi)，電機(jī)電流由小到大，且啟動(dòng)電流在電流閉環(huán)控制下，穩(wěn)定在設(shè)定倍數(shù)啟動(dòng)，使電機(jī)逐漸加速到額定轉(zhuǎn)速。

（3）運(yùn)行。當(dāng)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，啟動(dòng)電流下降，這時(shí)軟啟動(dòng)裝置檢測(cè)到電流判斷完成，發(fā)出旁路信號(hào)，控制旁路開(kāi)關(guān)QF12 閉合，完成控制。

（4）停機(jī)。在本柜、機(jī)旁或遠(yuǎn)方控制，任何一處按下停機(jī)按鈕，控制開(kāi)關(guān)柜QF11 分閘，軟啟動(dòng)裝置收到QF11 的分閘信號(hào)后，發(fā)出旁路分閘命令，為下次啟機(jī)做準(zhǔn)備。

（5）綜合保護(hù)。當(dāng)啟動(dòng)過(guò)程中發(fā)生啟動(dòng)電流大，晶閘管短路，門(mén)鎖未關(guān)等情況時(shí)，發(fā)出跳閘信號(hào)，QF11 分?jǐn)唷?/p>

3 互拖方案簡(jiǎn)述

圖1 GGQ-7000/10 型成套高壓軟啟動(dòng)裝置

圖2 單臺(tái)啟動(dòng)方案

圖3 主引風(fēng)機(jī)高壓系統(tǒng)

2 臺(tái)主引風(fēng)機(jī)電機(jī)功率均為6400 kW，其選用的軟啟動(dòng)功率相同，因此設(shè)計(jì)其軟啟動(dòng)系統(tǒng)互相實(shí)現(xiàn)備用拖動(dòng)，以此保證當(dāng)某套軟啟動(dòng)系統(tǒng)故障時(shí)，另一套軟啟動(dòng)系統(tǒng)可以拖動(dòng)該電機(jī)正常啟動(dòng)至全壓運(yùn)行。高壓系統(tǒng)如圖3 所示，其中，1#高壓軟啟動(dòng)和2#高壓軟啟動(dòng)分別為A 主引風(fēng)機(jī)和B 主引風(fēng)機(jī)的軟啟動(dòng)系統(tǒng)，QF11、QF21 為10 kV 高壓進(jìn)線，KM1、KM2 為2 臺(tái)軟啟動(dòng)的真空接觸器，QS11、QS21 為隔離開(kāi)關(guān)，QS13 為互拖開(kāi)關(guān)，QF12、QF22 分別為2 臺(tái)主引風(fēng)機(jī)的旁路柜。

正常運(yùn)行時(shí)，A 主引電機(jī)通過(guò)1#軟啟動(dòng)，需要QF11、QS11處于閉合狀態(tài)。當(dāng)1#主引軟啟動(dòng)裝置故障時(shí)，首先需要2#軟啟動(dòng)裝置拖動(dòng)B 主引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，高壓開(kāi)關(guān)柜合QF21，2#軟啟動(dòng)裝置的真空接觸器KM2 連鎖合閘，遠(yuǎn)程發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)開(kāi)始啟機(jī)。啟機(jī)成功后切至旁路全壓運(yùn)行，2#軟啟動(dòng)裝置退出，然后將1#旁路柜上的選擇開(kāi)關(guān)旋至3 位置（2#軟啟動(dòng)裝置拖動(dòng)A 電機(jī)）。此時(shí)，合互拖開(kāi)關(guān)QS13，遠(yuǎn)程啟動(dòng)A 主引電機(jī)，過(guò)程同上。最后A 主引電機(jī)切至旁路全壓運(yùn)行，斷開(kāi)互拖開(kāi)關(guān)QS13，互拖過(guò)程至此完成。

需要注意的是，檢查軟啟動(dòng)裝置故障時(shí)，隔離開(kāi)關(guān)QS11和QS21 必須在斷開(kāi)位，日常運(yùn)行期間互拖開(kāi)關(guān)QS13 必須在斷開(kāi)位。

4 方案應(yīng)用實(shí)例

2018 年12 月，煙氣凈化作業(yè)區(qū)1A 主引風(fēng)機(jī)啟機(jī)報(bào)重故障，啟動(dòng)失敗，檢查后發(fā)現(xiàn)A 相可控硅短路故障，無(wú)法正常開(kāi)機(jī)。因剛投產(chǎn)運(yùn)行，現(xiàn)場(chǎng)備件無(wú)儲(chǔ)備，無(wú)法組織更換，經(jīng)與專(zhuān)業(yè)及生產(chǎn)人員協(xié)商后決定啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。

首先執(zhí)行1B 主引電機(jī)軟啟動(dòng)，在啟動(dòng)成功后切至旁路全壓運(yùn)行。第二步合互拖開(kāi)關(guān)QS13，由2#軟啟動(dòng)裝置拖動(dòng)1A 主引電機(jī)啟動(dòng)。第三步啟機(jī)成功后切至旁路全壓運(yùn)行，斷開(kāi)互拖開(kāi)關(guān)QS13。啟動(dòng)完成后，2 臺(tái)主引風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行，煙氣凈化作業(yè)區(qū)也恢復(fù)了正常生產(chǎn)。1 天后，緊急協(xié)調(diào)的備件到貨，迅速對(duì)軟啟動(dòng)裝置進(jìn)行檢修，更換A 相觸發(fā)板。在互拖方案執(zhí)行過(guò)程中，未對(duì)煙氣系統(tǒng)的正常生產(chǎn)造成不良影響，主線燒結(jié)作業(yè)區(qū)也按時(shí)保質(zhì)地完成了生產(chǎn)任務(wù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

高壓軟啟動(dòng)控制系統(tǒng)互拖方案，不僅提高了煙氣凈化作業(yè)區(qū)引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，也在一定程度上降低了高壓軟啟動(dòng)區(qū)域備件資金的占用。在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用價(jià)值較大。