高炉出铁场除尘系统变频化改造(1).pdf

第 2 9 卷第 6 期 2 O O 7年 l 2月 甘肃冶金 GA NS U ME T A L L U RG Y V0 1 ． 2 9 No ． 6 D e c 。， 2 O O 7 文章编号 1 6 7 2 - 4 4 6 1 2 0 0 7 0 6 - 0 0 8 8 - 0 3 高炉出铁场除尘系统变频化改造 张凤娟 酒泉钢铁集团公司 自 动化公司， 甘肃嘉峪关7 3 5 1 0 0 摘要 本文主要介绍了高炉 l 撑 出铁场高压变频改造控制系统， 讨论了系统的原理及功能， 并对系统的改造方案及 实施过程进行了阐述。 关键词 除尘风机； 变频； P L C控制； 节能 中圈分类号 T M 7 6 1 ． 2 文献标识码 B 1 引言 酒泉钢铁集团有限责任公司宏兴炼铁二工序有 4 5 0 m ’ 高炉 4座， 于 2 0 0 4年及 2 0 0 5年相继投产。 由于当时的条件所限， 高炉出铁场、 矿槽烟气均没有 治理。炼铁高炉在物料运输及生产过程中会产生大 量的烟尘， 特别在高炉开堵铁口过程中， 烟尘量极 大。这些烟尘在大气中， 呈现出足够的浓度， 对操作 环境和周围大气造成严重污染。为避免这种危害的 发生， 并充分发挥粉尘的利用价值， 2 0 0 5年下半年 新建高炉出铁场除尘、 矿槽除尘系统各2 套， 分别于 2 0 0 6年投产使用。 除尘风机是除尘净化系统的动力中枢， 规格为 l 0 k V 、 1 4 O 0 k W 的高压电机， 高压电机主回路通过 软启动柜的液阻进行降压启动， 为一般工频运行模 式。高压电机在高炉正常生产的情况下基本上是处 于满负荷常转状态。 为降低损耗， 根据炼铁期间和出铁期间出铁口 不同的烟尘量来控制电机转速， 利用高压变频器调 速 ， 从而实现节能的 目的。 2 系统功能设计 2 ． 1 原系统概述 此次改造针对 l 出铁场除尘风机进行变频化 改造。 从目前的现状看， 高压电机在正常生产时处于 满负荷常转状态， 而分析高炉炼铁的工艺， 炼铁期间 并没有大量的烟尘， 这样电机工频常转势必造成电 能不必要的浪费。为了降低生产成本， 降低能耗， 适 应我国关于能源节约与资源综合利用的要求， 节约 除尘系统耗能是势在必行的。 结合两座高炉炼铁生产的实际情况， 约 4 0 m i ll 炼一炉铁， 每次出铁时间约3 5 m i n ， 那么除尘风机可 以在出铁时高速运行， 在不出铁时只需要很低的转 速， 根本不需要满负荷运转。利用高压变频器根据 实际需要对除尘风机进行变频运行， 既保证和改善 了工艺， 又达到节能降耗的目的和效果 l 出铁场除尘系统的计算机控制系统为 s 7 3 0 0 ， 软启柜有一套独立的 s 7 2 0 0 P L C ， 与 s 7 3 0 0 系统 采用 硬连 接通 讯方 式。上 位 监控 软件 采 用 Win C C ， 通过操作 C R T画面实现启停高压除尘风 机。 2 。 2 改造理论依据 根据异步电动机 n 6 0 f ／ p 1 一 S 得出， 转速与 频率成正比。因此可以通过改变频率实现转速的改 变。当采用变频调速时， 可以按需要升降电机转速， 改变风机的性能曲线， 使风机的额定参数满足工艺 要求。根据风机的相似定律， 变速前后流量、 压力、 功率与转速之间关系为 Q 1 ／ Q 2n l ／ n 2 H1 ／ H 2r n l ／ n 2 P 1 ／ P 2 n l ／ n 2 ’ 式中 Q l 、 H l 、 P l 一 风机在 n l 转速时的流量、 压 力、 功率 ； Q 2 、 H 2 、 P 2一 风机在 I l 2转速时相似工况条 件下的流量、 压力、 功率。 假如转速降低一半， 即 n 2 ／ n l 1 ／ 2 ， 则 P 2 ／ P 1 1 ／ 8 ， 可见降低转速能大大降低轴功率， 达到节能 的目的。 2 ． 3 改造方案 1 采用高压变频调速系统对除尘风机进行高压 变频改造。 高压变频器采用北京动力源科技股份有限公司 维普资讯 第 6期 张凤娟 高炉出 铁场除尘系统变频化改造 8 9 的 H I N V系列高压变频器， 该变频器由电力电子学、 传动理论和计算机控制等相关技术为支撑点， 由系 统控制机柜， 功率单元机柜和多重化移相变压器柜 组成。是集电力电子技术， 计算机控制技术和电动 机控制技术于一体的高科技节能技术产品。 电网电压 3 k V、 6 k V、 1 0 k V 经过主变压器隔 离副边移相分组输出， 提供给串联输出的功率单元 供电， 形成多重化移相整流； 功率单元经过 3 相整流 后， 单相逆变输出， 同数量的功率单元分为 3组串 联， 形成高压电动机的相电压； 三相接成星形输出， 形成高压电动机所需要的线电压。高压变频器原理 见 图 1 。 主变压嚣 图 1 爵压变频器原理 2 保留电机综合保护装置， 变频器与软启动器 互为备用 通过 K M 0和K M 3的通断实现 。 投变频系统时， 真空断路器 1 Q F 、 旁路接触器 K M 0吸合， 给变频器上 1 0 k V高压电， 而 K M 3不能 吸合。变频器主回路原理图见图2 。 应用软启动器柜的 P L C程序对当前的工变频 操作进行判断， 变频操作时程序对 P L C软启动所有 输出进行软件互锁保护， 使软启动操作撤出系统， 只 有选择工频状态时软启系统才有效。 2 ． 3 实掩方案 1 高压变频柜内系统控制器为 D S P数据处理 器、 超大规模电路和 1 6 位的 M C U组成， 对变频器和 接 口进行统一控制。配有可编程的 3 2个开关量输 入端子和2 4 个开关量输出端子， 可以通过计算机的 P L C编程器进行梯级命令编程， 必要时也可以外接 P L C控制器。系统控制器还配有6 个模拟输入端口 和5 个模拟输出端口， 实现4 2 0 m A电流信号和O ～ 5 V的电压信号的输入输出， 模拟信号和内部电 路隔离。 2 系统控制器用于变频器内开关信号的逻辑处 理， 以及与现场各种操作信号和状态信号的协调， 并 与组态 P L C和软启柜内P L C间完成信号传送。 3 变频柜系统控制器向组态 P L C输出“ 变频／ 工频” 信号， 经组态 P L C接收后送给软启动柜的 P L C ， 对当前的工、 变频操作方式进行判断， 当变频 1 0 K 嘏 N 仰 蓟Qs I 软 启柜} - - _ - J ① 图 2 变频器主 回路原理 图 操作时程序对 P L C软启动所有输出进行软件互锁 保护， 使软启动器操作撤出系统， 只有选择工频状态 时软启动器才有效。 4 投变频系统时， Q S 1 、 Q S 2闭合 变频柜操 作 ， 真空断路器 1 Q F 、 旁路接触器 K M 0吸合， 液阻 接触器 K M 3断开， 软启旁路， 给变频器上 1 0 k V的 高压电； 工频运行时， Q s 1 和 Q s 2断开， 将变频器隔 离开， K M 3 闭合， 投软启工频 软启恢复 。 5 为了实现变频器故障的保护， 变频器对用户 开关 1 Q F 进行连锁， 一旦变频器故障， 变频器跳开 1 Q F 。软启旁路时， 变频器应允许 1 Q F合闸， 撤消对 1 Q F的跳闸信号， 使电机能正常通过 I Q F 合闸工频 启动 由变频器 P L C完成 。 3 实施 内容 3 ． 1 组态 P L C s 7 3 0 0 组态 P L C s 73 0 0 开关量输入 、 输 出点及模 拟量输入点见表 1 。 3 ． 2 程序框图 3 ． 2 ． 1 判断为变频工作 1 变频柜输出变频信号到组态 P L C柜， C R T 先 判断工频／ 变频信号， 为变频时把信号送给软启动柜 P L C程序， 封锁 P L C得到 1 Q F的联机启动信号， 保 证变频准备运行工作。 2 c R T检测合闸允许信号、 高压分断信号。 3 c R T按钮执行软启旁路吸合 K M 0 。 4 C R T按钮执行高压合闸 1 Q F 。 维普资讯 甘肃冶金 第 2 9卷 5 c R T检测准备就绪信号 变频器无故障、 报 6 C R T按钮执行变频启动 。 表1 P I E { 7 - 3 0 0 砘址 及说明 3 ． 2 ． 2 判断为工频工作 1 释放软启柜 P L C变频保护。 2 K M a 闭合 ， 工频软启柜运行。 程序框图见图3 。 3 ． 3 监控画面及操作 出铁场高压变频器操作画面向操作人员提供了 变频准备、 变频操作按键， 高压变频器运行电流及频 率的实时数据显示、 除尘风机的的工作状态及各种 运行、 故障、 报警状态等。在变频器工作过程中， 包 括工变频的选择、 变频设备上 1 0 k V高压电、 变频器 的启动、 停止、 急停的每一个步骤， 操作人员都可以 随时控制， 在操作过程中可同时监控执行情况。 1 从 C R T画面判断是否为变频方式， 发出变频 状态信号给软启动柜 P L C执行变频保护程序。 2 C R T画面按钮操作合旁路真空接触器 K M 0 。 3 K M 0闭合后， 通过 C R T画面按钮操作合真空 断路器 1 Q F 。 ⑧ 图 3 再压变频器控翻 程序框 图 4 通过 C R T画面按钮操作启动变频器。 5 远程操作箱平台操作工控制高低速运行。 4 结语 1 出铁场高压除尘风机进行变频化改造投运后 情况来看， 画面操作满足工艺要求 ， 高压除尘风机变 频系统运行平稳， 实现了工况无扰动。系统控制灵 活， 操作界面友好， 可以在高炉其它除尘系统上推广 应用。 参考文献 略 收稿 日期 2 0 0 7 -0 8 -0 3 作者筒介i 张凤娟， 女， 工程师， 毕业于兰州理工大学。 上接第6 5页 2 活套起套辊或轧件导向板磨损严重、 活套扫 描器故障或前面热检信号被档、 冷却水过多或水雾 过大影响检测效果 。解决方法是 更换工艺备件、 检 查以上相关设备及其动作。 3 结语 在线材生产过程中， 这样或那样的事故难免发 生。现场操作人员应经常不断地、 定时地对轧件尺 寸、 堆拉关系、 轧件表面、 扭转角度、 导卫情况、 冷却 水等进行检查， 以减少事故发生次数 ， 事故发生时应 力求缩短处理时间。 参考文献 [ 1 ] 高速轧机线材生产编写组． 高速轧机线材生产[ M] ． 北京 冶金工业出版社 ， 2 0 0 6 ． 收稿 日期 2 0 0 7 - 0 4 - 2 4 作者筒介 李翠英 1 9 6 8 - ， 女， 本科。现从事轧钢专业教学工作。 维普资讯