300T轉(zhuǎn)爐OG風(fēng)機(jī)主備變頻器快速切換的研究與應(yīng)用

李莉

摘 要：馬鋼第四鋼軋總廠300T轉(zhuǎn)爐OG風(fēng)機(jī)變頻器投運(yùn)時(shí)間長(zhǎng)，功率單元老化，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)跳電，為不影響轉(zhuǎn)爐吹煉，避免連鑄斷澆，主備變頻器需實(shí)現(xiàn)快速切換。分析制約主備變頻快速切換因素，采取相應(yīng)措施將切換時(shí)間由平均30分鐘降至10分鐘內(nèi)。

關(guān)鍵詞：高壓開(kāi)關(guān)柜;在線熱備;標(biāo)準(zhǔn)化;自動(dòng)化

1、概述

馬鋼第四鋼軋總廠3座300t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐OG風(fēng)機(jī)，最大風(fēng)量為210000Nm3/h，電機(jī)功率為4350KW，由變頻器驅(qū)動(dòng)。風(fēng)機(jī)變頻器為T(mén)EMIC高壓變頻器，共四臺(tái)，三用一備，其中兩臺(tái)為2007年投運(yùn)。高壓變頻器運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，功率單元老化，整流器擊穿現(xiàn)象頻發(fā)，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)跳電頻率增加，需切換到備用變頻器以維持生產(chǎn)。正常完成主備變頻器切換啟動(dòng)風(fēng)機(jī)需要30分鐘左右，若是晚上則時(shí)間更長(zhǎng)。風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)使轉(zhuǎn)爐停吹乃至連鑄斷澆，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。隨著煉鋼生產(chǎn)節(jié)奏的加快，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐OG風(fēng)機(jī)主備變頻器快速切換尤為重要。

2、原因分析

風(fēng)機(jī)跳電后啟動(dòng)步驟為：①操作工告知點(diǎn)檢員;②點(diǎn)檢員根據(jù)操作畫(huà)面中的指示判斷風(fēng)機(jī)跳電原因;③若是變頻器本身原因，通知供電人員到高壓開(kāi)關(guān)室，點(diǎn)檢員到風(fēng)機(jī)機(jī)旁操作箱;④由點(diǎn)檢員、供電人員、操作工配合按操作規(guī)程順序切換至備用變頻器啟動(dòng)風(fēng)機(jī);⑤主變頻器故障復(fù)位無(wú)故障后，切換回主變頻器

以1#轉(zhuǎn)爐為例啟動(dòng)備用變頻器操作規(guī)程如下：

由啟動(dòng)步驟分析知步驟②、③、④均存在人為不確定因素。變頻器切換操作規(guī)程長(zhǎng)，順序易遺忘，啟動(dòng)過(guò)程中三方人員配合不暢將造成風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)。對(duì)故障的判斷也相對(duì)耗時(shí)且由點(diǎn)檢員專(zhuān)業(yè)素質(zhì)決定準(zhǔn)確性，常會(huì)出現(xiàn)在非必要的情況下切換備用變頻器，使故障時(shí)間延長(zhǎng)增加風(fēng)機(jī)啟動(dòng)不成功的風(fēng)險(xiǎn)。

高壓備用柜處于冷備用狀態(tài)（斷電后將真空斷路器搖出，接地刀合上），按照管理規(guī)定，將高壓柜由冷備用轉(zhuǎn)換到運(yùn)行，需要供電專(zhuān)業(yè)人員操作。因啟動(dòng)備用變頻器和切換回主變頻器過(guò)程均需將斷路器搖出，頻繁搖進(jìn)搖出導(dǎo)致斷路器運(yùn)行軌道卡阻。而由以往因啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)影響生產(chǎn)的操作過(guò)程得知：變頻器真空斷路器運(yùn)行軌道卡阻導(dǎo)致主備高壓回路切換耗時(shí)長(zhǎng)，備用變頻器投入不順利是主要原因。

3、解決方法

3.1操作規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)化、選擇自動(dòng)化

針對(duì)操作規(guī)程長(zhǎng)容易記錯(cuò)及對(duì)故障判斷準(zhǔn)確性等人為因素導(dǎo)致變頻器啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)問(wèn)題，研究決定將變頻器切換、風(fēng)機(jī)啟動(dòng)操作規(guī)程固化于HMI畫(huà)面上，使操作流程標(biāo)準(zhǔn)化、可視化。同時(shí)采集高壓柜、變頻器、電機(jī)及風(fēng)機(jī)啟動(dòng)相關(guān)連鎖條件，并將各狀態(tài)信息集中在同一HMI畫(huà)面中實(shí)時(shí)顯示。根據(jù)主變頻器斷電原因，將變頻器啟動(dòng)方式分為三類(lèi)，風(fēng)機(jī)跳電后可智能選擇啟動(dòng)方式。如圖OG風(fēng)機(jī)啟動(dòng)和變頻器切換操作畫(huà)面所示，主變頻器無(wú)故障則啟動(dòng)方式為“主變頻器啟動(dòng)1”;主變頻器發(fā)生瞬時(shí)故障，啟動(dòng)方式為“主變頻器啟動(dòng)2”;主變頻器發(fā)生重故障，啟動(dòng)方式為“備用變頻器啟動(dòng)”。系統(tǒng)根據(jù)跳電故障信息，可自動(dòng)判別啟動(dòng)方式并以標(biāo)題欄底色變綠提示。操作工只需根據(jù)提示及時(shí)通知相關(guān)人員就位，按步驟啟動(dòng)，可節(jié)省大量時(shí)間，提高準(zhǔn)確率。

3.2高壓備用柜冷備改為在線熱備

高壓備用柜處于冷備用狀態(tài)，啟用備用變頻器前后需搖4次真空斷路器。若在非檢修狀態(tài)時(shí)，變頻器切換時(shí)不用來(lái)回?fù)u出斷路器又能保證安全，則可以解決真空斷路器運(yùn)行軌道卡阻問(wèn)題，同時(shí)取消供電專(zhuān)業(yè)人員操作步驟，減少部分人員帶來(lái)的不確定因素。通過(guò)研究，將高壓柜由冷備用狀態(tài)轉(zhuǎn)換成熱備用狀態(tài)，一旦其中一臺(tái)變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，可以快速切換到備用變頻器，大大縮短主備變頻器切換時(shí)間。具體實(shí)施方法為：增加主/備變頻器進(jìn)線高壓開(kāi)關(guān)柜之間的硬線連鎖，將三個(gè)主變頻器進(jìn)線斷路器1SW1、2SW1、3SW1的輔助點(diǎn)（常閉）分別串入備用變頻器進(jìn)線斷路器1SW4、2SW4、3SW4的啟動(dòng)控制回路中。此連鎖可以防止主、備回路之間串電即一路回路投用禁止另外一路帶電。同時(shí)保留備用變頻器接地刀作用，確保檢修安全。

3.3元器件更新

功率單元老化是風(fēng)機(jī)跳電的源頭，可通過(guò)更換新功率單元或修復(fù)解決。但整體更換費(fèi)用較高，兩套變頻器共18臺(tái)功率單元，全部更換需上千萬(wàn)元，而修復(fù)僅需30%。因此決定對(duì)功率單元修復(fù)，更換整流器，逐步解決老化問(wèn)題。

4、實(shí)施效果

自改進(jìn)實(shí)施后一年來(lái)，轉(zhuǎn)爐共發(fā)生7次一次除塵風(fēng)機(jī)跳電情況，變頻器切換時(shí)間最短為2.5分鐘，最長(zhǎng)為8分鐘，極大縮短了轉(zhuǎn)爐OG變頻器切換和風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間，有效避免了連鑄斷澆事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋在剛.高壓變頻器在轉(zhuǎn)爐一次除塵風(fēng)機(jī)上的研究與應(yīng)用[J].冶金設(shè)備管理與維修，2019（5）：1-2