鋼廠電氣設(shè)備自動化調(diào)試技術(shù)運用探討

河鋼集團宣化鋼公司焦化廠 張 強

在環(huán)境保護背景下，越來越多的鋼廠開始廣泛推行電爐煉鋼?，F(xiàn)代化鋼廠內(nèi)部電氣自動化水平顯著提升，通過聯(lián)合生產(chǎn)也達到技術(shù)創(chuàng)新的效果，實現(xiàn)了鋼材生產(chǎn)信息化、數(shù)字化與自動化的目的。鋼廠中核心電氣設(shè)備為電爐，其中包含若干個單元設(shè)備，整體結(jié)構(gòu)比較復雜。所以針對這一類復雜的電氣設(shè)備全方位普及自動化調(diào)試技術(shù)，有利于提升鋼廠生產(chǎn)效率與操作安全。

1 鋼廠電氣設(shè)備與自動化調(diào)試介紹

電氣設(shè)備存在隱蔽性、多樣性特點。一方面，現(xiàn)階段鋼廠電氣設(shè)備運行是以電作為基本動能，所以用電量也會相對相應(yīng)提升。電能具有隱蔽性，電氣設(shè)備在運行過程中如發(fā)生電氣故障也無法快速確定故障位置，集成電路隱藏在電氣設(shè)備內(nèi)部，須通過專業(yè)設(shè)備檢測方能發(fā)現(xiàn)，這也增加了鋼廠電氣設(shè)備故障檢修難度；另一方面，因鋼廠涉及大量電氣設(shè)備且設(shè)備結(jié)構(gòu)相對復雜，一旦發(fā)生故障并不能保證所有設(shè)備故障相同。例如電纜、綜合保護器等電子元件故障的排查范圍較大，電子元件逐一排查工作量增加。此外電氣設(shè)備一旦發(fā)生故障，通常具有突發(fā)性，導致鋼廠生產(chǎn)效率直接受到影響。

針對電氣設(shè)備進行自動化調(diào)試，首先，在調(diào)試范圍方面，當電氣設(shè)備處于運行狀態(tài)，按照規(guī)定調(diào)試流程可保證設(shè)備正常運轉(zhuǎn)，管理人員應(yīng)熟知調(diào)試流程。電氣設(shè)備調(diào)試范圍較廣泛，例如控制器、綜合保護器、變頻器。確定調(diào)試范圍后有利于提升自動化調(diào)試效率，充分發(fā)揮電氣設(shè)備自動化調(diào)試技術(shù)的作用，快速恢復設(shè)備運轉(zhuǎn)。

其次，針對自動化調(diào)試技術(shù)的應(yīng)用需搭建對應(yīng)的調(diào)試模式，尤其要對電氣設(shè)備原材料、機械設(shè)備采購環(huán)節(jié)要給予重視。根據(jù)國家質(zhì)量檢驗標準采購符合要求的設(shè)備在鋼廠生產(chǎn)中應(yīng)用，明確安全生產(chǎn)重要性，盡可能規(guī)避電氣設(shè)備事故，創(chuàng)造自動化調(diào)試有利條件[1]。為規(guī)避電氣設(shè)備故障，當電氣系統(tǒng)處在運行狀態(tài)時需操作計算機系統(tǒng)實施調(diào)試，通過可視化監(jiān)控了解電氣系統(tǒng)運行現(xiàn)狀。電氣調(diào)試系統(tǒng)內(nèi)部的主調(diào)試器主要原件為PLC調(diào)試系統(tǒng)，負責各項數(shù)據(jù)的采集、整理，利用驅(qū)動電路為執(zhí)行部門反饋處理結(jié)果，確保電氣設(shè)備能穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。

最后，鋼廠中所有電氣設(shè)備進行自動化調(diào)試，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有功能要求、技術(shù)要求實施作業(yè)，保證調(diào)試設(shè)計原則實用性、功能性。換言之，電氣設(shè)備自動化調(diào)試采集到的數(shù)據(jù)需在系統(tǒng)中自動化分析與處理，利用特定程序加工計算，明確當前電氣設(shè)備運行狀態(tài)，分析設(shè)備是否存在故障，這是應(yīng)用自動化調(diào)試技術(shù)的關(guān)鍵點[2]。

2 鋼廠電氣設(shè)備自動化調(diào)試技術(shù)需解決問題

技術(shù)與設(shè)備自主研發(fā)限制。鋼廠內(nèi)部的電氣設(shè)備為實現(xiàn)自動化調(diào)試目標均開始自主研發(fā)，且自研設(shè)備在應(yīng)用過程中也獲得了理想效果，有效規(guī)避電氣設(shè)備運行故障。但個別技術(shù)設(shè)備在研發(fā)階段受限，導致資源嚴重浪費。此外自主研發(fā)電氣設(shè)備在材料選擇方面無法滿足質(zhì)量標準，致使設(shè)備使用期限縮短，鋼廠企業(yè)投入大量費用進行設(shè)備的維修與養(yǎng)護。

自動化調(diào)試技術(shù)實踐影響因素?，F(xiàn)階段鋼廠中電氣設(shè)備已基本進入到自動化調(diào)試階段，實際上自主研發(fā)結(jié)果轉(zhuǎn)化與推廣還有很大進步空間，致使自動化調(diào)試技術(shù)和鋼廠電氣設(shè)備應(yīng)用無法緊密銜接[3]。電氣設(shè)備運行過程中更多會選擇國外引進設(shè)備，所以我國自主研發(fā)生產(chǎn)適合鋼廠的調(diào)試設(shè)備也面臨一些影響因素，需加強設(shè)備與鋼廠冶金生產(chǎn)的適應(yīng)性。

技術(shù)網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)升級。在大數(shù)據(jù)時代下鋼廠電氣設(shè)備也需加強信息化建設(shè)，應(yīng)用自動化調(diào)試技術(shù)需充分結(jié)合計算機網(wǎng)絡(luò)及互聯(lián)網(wǎng)知識，掌握調(diào)試儀器儀表、電氣設(shè)備調(diào)試管理等諸多技能。但在技術(shù)網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)升級方面依然面臨問題，如鋼廠生產(chǎn)接口缺乏規(guī)范性導致編程接口適用性不強，無法在其他公司生產(chǎn)設(shè)備中運用，這也體現(xiàn)出技術(shù)網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)升級的重要性[4]。全面實現(xiàn)鋼廠自動化調(diào)試的互聯(lián)網(wǎng)覆蓋，憑借計算機技術(shù)網(wǎng)絡(luò)功能在鋼廠企業(yè)生產(chǎn)管理中運用，不僅可優(yōu)化自動化調(diào)試技術(shù)效果，也有利于帶動電氣設(shè)備自動化調(diào)試技術(shù)升級。

3 鋼廠電氣設(shè)備自動化調(diào)試技術(shù)的應(yīng)用建議

3.1 做好電氣設(shè)備調(diào)試前期準備工作

為保證鋼廠內(nèi)部所有電氣設(shè)備的調(diào)試效果，后期設(shè)備能夠正常運行，要在前期準備階段檢驗電氣設(shè)備的調(diào)試技術(shù)，根據(jù)試驗結(jié)果優(yōu)化改進，保證最終能夠符合調(diào)試規(guī)范。開始試驗前期了解電氣測量所有項目，組織電氣設(shè)備電阻、絕緣電阻吸收比測量，按照測量電容比結(jié)果觀察測量變比，為后期電氣設(shè)備自動化調(diào)試技術(shù)的應(yīng)用打好基礎(chǔ)。

3.2 電氣設(shè)備調(diào)試階段注意觀察與測試

進行電氣設(shè)備自動化調(diào)試必須組織試驗，其中包括三項直流電阻試驗、高壓耐壓試驗、絕緣電阻試驗和繞組極性測試。三相直流電阻的測量須挑選專業(yè)度有保證的直流電橋，當電流經(jīng)過操作臺后便要將變壓器電壓進行調(diào)整，通過輸入電源的方式達到升壓效果[5]。隨后連接變壓器，通過放電保護高壓側(cè)，保證另外一側(cè)接地處理效果。放電保護器運行須結(jié)合實際情況調(diào)整放點間隙，使保護電壓值超過試驗電壓值。將調(diào)試電源切斷后，操作臺上方調(diào)壓器歸零。高壓電流表和水電組等連接后組織試驗檢查，檢查重點是接地聯(lián)系情況，確保接地的安全性后便可實施后續(xù)操作。

試驗過程中電壓呈現(xiàn)緩慢上升趨勢，根據(jù)要求期限電流表指針不能發(fā)生閃動，結(jié)束定時后電壓要保證勻速下降，同時將電源切斷，泄漏電流處在規(guī)定范圍。這一階段還需注意，無論是開始試驗前還是結(jié)束后，須及時測量絕緣電阻，確保組織負荷規(guī)范性，通過高壓耐壓方法對綜合保護器、高壓變頻器進行檢測，調(diào)整自動化調(diào)試技術(shù)參數(shù)，使電氣設(shè)備能夠穩(wěn)定運行。

3.3 不同部位的調(diào)試

儀表調(diào)試。電氣設(shè)備安裝環(huán)節(jié)如果受到外部環(huán)境影響，會導致自動化儀表中一些細小零部件遺失或破損，直接阻礙后期自動化儀表穩(wěn)定運行。所以應(yīng)做好溫度調(diào)試工作，明確外部環(huán)境因素，通常是以熱電毫伏、熱電阻阻值比較常見[6]。調(diào)整溫度后零部件會在其影響下發(fā)生變化，需同時更換全新的溫度部件，由工作人員觀察自動化儀表中流量表、壓力表。實施自動化儀表調(diào)試的人員須具備設(shè)備檢修、維護等技能，確保自動化儀表調(diào)試后能穩(wěn)定運行。開始儀表調(diào)試前要深入工作現(xiàn)場了解周圍環(huán)境，避免儀表調(diào)試環(huán)節(jié)因環(huán)境因素導致失誤。平面設(shè)計圖、設(shè)計材料也是儀表調(diào)試的重點內(nèi)容，可加強測量值精準性，為自動化調(diào)試技術(shù)選擇提供參考依據(jù)，規(guī)避自動化儀表在運行期間的安全隱患。

聯(lián)校調(diào)試。聯(lián)校調(diào)試過程中，鋼廠內(nèi)部的電氣設(shè)備、自動化儀表連接后要輸入信號，明確待安裝自動化儀表所在位置，若系統(tǒng)信號已超出限定范疇，警報系統(tǒng)便會發(fā)出預警信息，自動化儀表回路的調(diào)試工作人員要對儀表內(nèi)部絕緣、校線處理情況實施檢查，保證接線準確性[7]。完成回路調(diào)試工作，務(wù)必要保證零位精準性。自動化儀表系統(tǒng)內(nèi)部如發(fā)現(xiàn)誤差也要按照規(guī)范要求進行調(diào)整，并詳細記錄調(diào)試行為與過程。工作人員深入檢測自動化儀表系統(tǒng)，杜絕不規(guī)范的操作行為，結(jié)束自動化儀表調(diào)試后便可實施安裝，加強材料使用規(guī)范性。

氣動閥門調(diào)試。電氣設(shè)備自動化調(diào)試包括氣動閥門調(diào)試，組織調(diào)試過程中要總結(jié)問題，根據(jù)之前操作經(jīng)驗檢查氣源球閥，確保氣源球閥規(guī)范性。通過氣源壓力內(nèi)部情況的檢測，開始氣動切斷閥門的調(diào)試，保證其處在自動運行狀態(tài)下[8]。若在調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)閥門系統(tǒng)故障便可全方位組織檢查，以免對閥門常規(guī)運轉(zhuǎn)造成阻礙。

4 電氣設(shè)備自動化調(diào)試故障解決方法

鋼廠中所使用的電氣設(shè)備如發(fā)生故障，與前期安裝有直接聯(lián)系。所以電氣設(shè)備安裝重點管控便可規(guī)避故障，特別是設(shè)備電纜走向與電纜排布，有利于保證所有元件連接的穩(wěn)定性。組織電氣設(shè)備自動化調(diào)試，應(yīng)嚴格按照設(shè)備說明與規(guī)定進行電纜布置，一方面要為后期設(shè)備維修提供便利，另一方面也要加強各個元件連接的牢固性[9]。電氣設(shè)備器件安裝檢測若發(fā)生與設(shè)備匹配度差問題會導致無法正常運轉(zhuǎn)，比如在電氣設(shè)備運行期間有時會出現(xiàn)電焊線焊點不牢固問題，從而導致設(shè)備終止運行，盡管該問題并不會帶來嚴重后果且問題的解決也較容易，但后期排查難度較大，變頻器電纜屏蔽層安裝與要求不符，導致設(shè)備在運行時出現(xiàn)漏電現(xiàn)象，接觸設(shè)備表面也會產(chǎn)生觸電感，料倉與懸掛桿之間的連接有電弧生成。結(jié)合電氣設(shè)備自動化調(diào)試的經(jīng)驗，要將屏蔽層拆除并重新安裝，但這一流程耗時較長，整體工作量較大。針對電氣設(shè)備的安裝須精準控制才能減小故障發(fā)生概率[10]。

開始安裝前詳細閱讀說明，調(diào)整設(shè)備安裝方案、繪制圖紙，一旦遇到問題可及時聯(lián)系供貨廠商。結(jié)束安裝工作后要安排技術(shù)人員負責維修與檢查，確保運行前能將所有問題解決。電氣設(shè)備自動化調(diào)試未開始時，要檢查合格證書、供貨廠商等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，滿足國家質(zhì)量檢驗標準后方可實施調(diào)試，尤其要關(guān)注電氣設(shè)備調(diào)試的安全性，這是自動化調(diào)試技術(shù)應(yīng)用的重要前提。設(shè)備自動化調(diào)試須在運行狀態(tài)下展開，通過可視化監(jiān)控及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備安裝的問題，很多電氣設(shè)備調(diào)試系統(tǒng)包括PLC調(diào)試單元、端子板等，所以調(diào)試系統(tǒng)也被劃分成主調(diào)試系統(tǒng)、調(diào)速調(diào)試系統(tǒng)[10]。其中主調(diào)試系統(tǒng)需采集、整理需要的數(shù)據(jù)信息，利用驅(qū)動電路將所有執(zhí)行部門發(fā)出的指令采集后及時反饋，確保電氣設(shè)備穩(wěn)定運行。

開始調(diào)試電氣設(shè)備后，將鋼廠企業(yè)設(shè)備調(diào)試外包給專業(yè)單位，這是保證自動化調(diào)試質(zhì)量的有效舉措。前期招標階段完善自動化設(shè)備調(diào)試招標制度，確保最終的投標單位能滿足鋼廠要求。選定中標單位后由中標單位繳納保證金，結(jié)束電氣設(shè)備調(diào)試后根據(jù)調(diào)試結(jié)果組織核算，確保中標單位能保質(zhì)保量完成電氣設(shè)備調(diào)試工作。期間在調(diào)試工作中先實施靜態(tài)測試，明確電氣設(shè)備故障再逐一將其排除。完成設(shè)備調(diào)試后注意不能立即通電檢測，以免問題原件被忽略，致使通電后發(fā)生故障。通電與靜態(tài)調(diào)試須靈活切換方可快速找到電氣設(shè)備故障位置。

結(jié)合鋼廠電氣設(shè)備自動調(diào)試實踐經(jīng)驗，總結(jié)自動化調(diào)試技術(shù)的兩個注意要點：首先需根據(jù)電氣設(shè)備功能要求選擇技術(shù)，其次需利用自動化調(diào)試技術(shù)提升電氣設(shè)備運行效率。優(yōu)化電氣設(shè)備調(diào)試過程，快速采集有效的數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)整合分析運算后直觀了解電氣設(shè)備運行現(xiàn)狀，并分析故障根本原因。因為鋼廠車間作業(yè)環(huán)境溫濕度高，會產(chǎn)生嘈雜的噪音，難免會影響到電氣設(shè)備使用期限[11]。一旦發(fā)生故障，受周圍環(huán)境影響可能無法快速清晰地了解設(shè)備運轉(zhuǎn)情況。處在高溫作業(yè)環(huán)境下，安裝電氣設(shè)備時盡可能將布線位置遠離高溫區(qū)域，若無法避免建議做好電纜保護工作，通過增加保護層的方式避免高溫導致電纜破損。作業(yè)環(huán)境溫濕度高還有可能會加速電氣設(shè)備氧化，縮短使用期限，甚至會因氧化導致連電。所以鋼廠所有電氣設(shè)備須定期檢修，通過提前防護消除安全隱患。

綜上，電氣設(shè)備自動化調(diào)試技術(shù)在實際應(yīng)用過程中，需立足于前期準備、調(diào)試過程檢測、后期設(shè)備維護三個階段，改善設(shè)備調(diào)試計劃，及時發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備故障，定期組織檢修與維護，提升鋼廠電氣設(shè)備運行質(zhì)量與效率。此外，發(fā)揮自動化調(diào)試技術(shù)作用也可實現(xiàn)鋼廠調(diào)試工作創(chuàng)新，使信息化、數(shù)字化建設(shè)更加深入的落實，保證能夠在規(guī)定時間內(nèi)完成所有生產(chǎn)工作。