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榆鋼鍊鋼作業區3#·✘▩、4#轉爐一次除塵風機備用變頻器改造淺析

瀏覽次數╃↟: 日期╃↟:2020-3-23 10:56:18

摘要╃↟:榆鋼鍊鋼作業區3#·✘▩、4#轉爐一次除塵風機採用兩臺900kW的ACS800系列ABB變頻器✘•·,在轉爐冶煉生產過程中任何一臺變頻器發生故障✘•·,將導致1臺轉爐停爐·│₪☁•。透過此次技術改造✘•·,增加1臺1000kW備用國產變頻器(HID580-T7-1000G2AS)✘•·,透過切換櫃的倒閘·✘▩、網路開關的切換以及計算機畫面的操作✘•·,可以實現一備兩用✘•·,將備用變頻器快速投入執行✘•·,避免影響生產·│₪☁•。即當3#·✘▩、4#轉爐任意一臺變頻器故障後✘•·,備用變頻器能夠投運到任何一臺轉爐繼續冶煉生產✘•·,避免造成轉爐停爐·✘▩、甚至高爐修風等惡性事故發生·│₪☁•。

關鍵詞╃↟:變頻器;網路開關;一備兩用


1·✘▩、引言

3#·✘▩、4#轉爐一次除塵風機變頻器採用瑞士ABB公司生產的ACS800系列變頻器(690V✘•·,900kW)·│₪☁•。自鍊鋼2017年5月復產以來✘•·,4#轉爐一次除塵風機變頻器於10月15日12:00分報2340(並行連線的逆變模組單元短路)故障導致4#轉爐停爐48小時;2017年10月27日23╃↟:10分4#轉爐一次除塵風機變頻器報3220(直流母線低電壓)故障導致4#轉爐停爐4小時✘•·,給鍊鋼作業區生產帶來巨大影響和衝擊·│₪☁•。鑑於一次除塵風機變頻器的重要性和影響之大✘•·,經公司領導批覆在現場增加1臺1000kW備用國產變頻器(HID580-T7-1000G2AS)✘•·,當轉爐任意一臺風機變頻器發生故障後✘•·,備用變頻器能夠快速投運到其中一臺轉爐繼續冶煉生產✘•·,避免造成轉爐停爐裝置事故發生·│₪☁•。


2·✘▩、備用變頻器改造的控制原理

2.1 PLC控制原理

3#·✘▩、4#轉爐一次風機變頻器採用PROFIBUS-DP通話卡(RPBA-01),,由西門子S7-400系列PLC透過PROFIBUS-DP網路進行控制✘•·,3#·✘▩、4#轉爐PLC系統為兩套獨立的PLC控制系統(在PROFIBUS-DP網路中✘•·,CPU 416-2 預設為2#DP站✘•·,ACS800變頻器為3#DP站);透過在源程式中重新組態3#·✘▩、4#轉爐一次除塵PLC硬體配置✘•·,分別增加4#DP站✘•·,透過切換櫃網路開關的切換✘•·,把備用變頻器與原變頻器連線在同一個PROFIBUS-DP網路(如下圖1所示)✘•·,並編制備用變頻控制PLC程式及備用變頻器的操作畫面✘•·,來實現變頻器的實時調速執行·│₪☁•。

1.png


圖1  一次除塵風機備用變頻器網路切換硬體配置原理圖


2.2變頻器控制原理

由於3#·✘▩、4#轉爐一次除塵風機變頻器分別採用變頻調速用油浸式整流變壓器(型號╃↟:ZTS-1250/10,容量1250kVA✘•·,二次電壓690V✘•·,二次電流1045.9A)✘•·,獨立供電✘•·,因此新增備用變頻要替代3#·✘▩、4#轉爐一次除塵風機變頻器✘•·,需從3#·✘▩、4#轉爐一次除塵風機變頻調速用油浸式整流變壓器分別取電✘•·,且進線斷路器(1600A)不能同時合閘✘•·,變頻器出線需配置4臺斷路器(1600A)✘•·,以實現備用變頻器與原3#·✘▩、4#轉爐一次除塵風機變頻器之間的倒閘切換(即故障變頻器的切除和備用變頻器的投運)·│₪☁•。如下圖2所示╃↟:

2.png


圖2   一次控制原理圖

3·✘▩、備用變頻器改造專案的實施內容

3.1PLC控制系統改造實施

(1)在源程式中重新組態3#·✘▩、4#轉爐一次除塵PLC硬體配置✘•·,分別增加4#DP遠端站✘•·,把備用變頻器分別組態在PROFIBUS-DP網路中·│₪☁•。

(2)從3#·✘▩、4#轉爐一次除塵風機變頻器分別敷設PROFIBUS-DP電纜線至備用變頻器切換櫃✘•·,將PROFIBUS-DP通話卡(RPBA-01)連線至切換開關✘•·,再由切換開關連線至PB-B-MODBUS閘道器(PROFIBUS-DP轉MODBUS通訊模組)✘•·,從硬體方面連線在PROFIBUS-DP網路中·│₪☁•。

(3)再透過編制備用變頻控制PLC程式及備用變頻操作畫面✘•·,完成備用變頻器的PLC程式設計除錯·│₪☁•。


3.2備用變頻器改造實施

(1)在現有的基礎上✘•·,增加1臺備用國產1000KW變頻器及1面變頻切換配電櫃及進線電源櫃·│₪☁•。

(2)將備用變頻器·✘▩、變頻切換配電櫃以及進線電源櫃的安裝就位·│₪☁•。

(3)完成原3#·✘▩、4#爐一次風機變頻器·✘▩、備用變頻器·✘▩、變頻切換配電櫃以及進線電源櫃電纜的敷設與對接·│₪☁•。

(4)完成備用變頻器的引數設定與除錯✘•·,變頻器的空載執行·│₪☁•。

(5)分別將原3#·✘▩、4#爐一次風機變頻器切除✘•·,將備用變頻器投入執行✘•·,並對存在的問題進行消缺·│₪☁•。


3.3備用變頻器切換操作過程

(1)正常情況下╃↟:3#·✘▩、4#轉爐一次風機變頻器執行✘•·,分別合上斷路器QF1·✘▩、QF5✘•·,QF2·✘▩、QF8✘•·,必須斷開備用變頻進出線斷路器QF3·✘▩、QF6✘•·,QF4·✘▩、QF7✘•·,透過斷路器之間的電氣聯鎖來實現·│₪☁•。

(2)當3#轉爐一次風機變頻器故障時投入備用變頻器時✘•·,斷開斷路器QF1·✘▩、QF5✘•·,QF4·✘▩、QF7✘•·,合上備用變頻器進出線斷路器QF3·✘▩、QF6✘•·,3#轉爐風機將繼續執行;當備用變頻器故障時需投入原3#ABB變頻器時✘•·,斷開斷路器QF3·✘▩、QF6·✘▩、QF4·✘▩、QF7✘•·,合上原3#ABB變頻器進出線斷路器QF1·✘▩、QF5✘•·,3#轉爐風機將繼續執行·│₪☁•。

(3)當4#轉爐一次風機變頻器故障時✘•·,斷開斷路器QF2·✘▩、QF6✘•·,QF3·✘▩、QF8✘•·,合上備用變頻器進出線斷路器QF4·✘▩、QF7✘•·,4#轉爐風機將繼續執行;·│₪☁•。

注意╃↟:由於變頻器電源為變壓器專供且容量不足✘•·,故1路電源只能為1臺變頻器供電✘•·,不能同時為2路電源供電·│₪☁•。

 

4·✘▩、執行分析

(1)在備用變頻器技術改造完成後✘•·,透過近1個多月的試執行和現場的切換操作✘•·,在3#·✘▩、4#轉爐任意一臺變頻器發生故障後✘•·,均可以實現快速(10至15分鐘)將備用變頻器投入任何一臺轉爐進行繼續冶煉生產✘•·,達到變頻器改造的目的·│₪☁•。

(2)按照目前一次除塵風機變頻器發生故障的頻次和產生的後果✘•·,此次備用變頻改造可避免因一次風機變頻器故障對生產造成衝擊✘•·,產生巨大的經濟損失·│₪☁•。(每臺變頻器每年發生2次故障✘•·,按每臺影響轉爐生產8小時算✘•·,估計影響48爐鋼產量✘•·,單爐產量為╃↟:125噸✘•·,估計損失6000噸✘•·,每噸鋼坯成本價為3000元✘•·,合計損失╃↟:1800萬元)

 

5·✘▩、結束語

此次備用變頻器成功的改造並投入執行✘•·,意義重大╃↟:

(1)由於變頻器輸出諧波較大✘•·,一般不會在變頻器出線側配置斷路器✘•·,而此次大功率變頻器在出線側配置電動操作型斷路器✘•·,成功可靠的穩定執行在國內屬於首例;

(2)在PLC系統採用PROFIBUS-DP網路控制變頻器實時調速執行的應用中✘•·,透過網路切換開關的操作✘•·,將同一臺變頻器分別連線到2個PROFIBUS-DP網路中投入執行✘•·,實現大功率變頻器一備兩用✘•·,在變頻器行業內也屬於首創;

(3)無論國際品牌一流品牌瑞士ABB變頻器·✘▩、西門子變頻器·✘▩、美國AB變頻器還是施耐德大功率變頻器✘•·,故障損壞後都是採用更換故障元件和功率單元的解決思路✘•·,一般處理故障需要4~8小時甚至更長;但在現場裝置非常重要·✘▩、不允許長時間停運且控制比較複雜的系統的裝置✘•·,此次改造提供了可行的整體更換解決方案;

(4)在透過PLC網路控制的變頻實時調速應用中✘•·,國產大功率變頻器成功替換國際一流品牌高階變頻器✘•·,具有非凡的意義·│₪☁•。




作者簡介

黃林傑(1985.3-) 男  酒鋼榆中鋼鐵公司鍊鋼作業區電氣協理工程師✘•·,負責鍊鋼廠轉爐·✘▩、淨汽化除塵及精煉爐區域電氣裝置的技術管理工作·│₪☁•。

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