精细电气控制系统在炼铁厂主风机的应用.pdf

第3 1 卷2 0 1 3 年第3 期 总第 1 6 5 期 使用与维护 精细电气控制系统在炼铁厂主风机的应用 田林清 安 阳钢 铁 集 团公 司炼铁 厂 安 阳4 5 5 0 0 4 【 摘要】 介绍了高低压电气控制系统如何保证烧结厂主抽风机正常启动、 运行、 监控及保护高压同步电机 的基本原理 。 【 关键词】 主回路启动装置励磁装置仪表自动测控P L C监控保护 Ap p l i c a t i o n o f F i n e El e c t r i c a l Co n t r o l S y s t e m o n t h e M a i n Ex h a u s t Fa n o f I r o nma ki ng Pl a n t TI AN Li n - qi n g I r o n m a k i n g P l a n t o f A n y a n gI r o nS t e e l G r o u p C o ． ． A n y a n g 4 5 5 0 0 4 【 A b s t r a c t ] P r e s e n t t h e b a s ic p r i n c i p l e o f h o w t h e h i g h a n d l o w v o l t a g e e l e c t r i c a l c o n t r o l s y s t e m t o g u a r a n t e e t h e n o r ma l s t a r t up ，o p e r a t i o n ，mo n i t o ring a n d c o n t r o l o f t he ma i n e x h a u s t f a n a n d t o p r o t e c t t h e h i g h v o l t a g e s y n c h r o n o u s mo t o r i n t h e s i n t e r i n g p l a n t ． 【 K e y w o r d s 】 M a i n c i r c u it ， s t a r t i n g d e v ic e ， e x c it a t io n d e v i c e ， i n s t r u m e n t f o r a u t o m a t i c m e a s u r e a n d c o n t r o l ， P L C mo n i t o ri n g p r o t e c t i o n 1 引言 烧结混合料在烧结机台车上经表层点火后 ， 需在抽风负压下 进行烧结 ， 使烧结过程 自上而下 进行， 并持续到烧结终点。风量、 负压的调整和选 择对烧结过程 的具有决定性作用。1 号烧结机系 统中 2台主抽 风机 总功率 26 5 0 0 k w 是烧结最 重要的设备之一 。因而对主抽风机进行可靠精确 的控制 ， 显得尤其重要。 2 主抽风机控制系统的组成 l 号烧结机 主抽风机系统 由 2台风机 、 2台功 率为 6 5 0 0 k W同步 电动机及相应的辅助设备组成 ， 主抽风机控制 系统按功能组成分为电源主回路及 启动装置 、 励磁装置 、 仪表 自动测控和 P L C 监测控 制等四部分。同步电动机技术参数如下 型号 T D 6 5 0 0 6 ／ 1 7 3 0 功率 6 5 0 0 k W； 额定 电压 1 0 k V； 额定 电流 4 2 9 A； 接法 Y 星点可打开 ； 励磁 电压 l 1 1 V； 励磁 电流 3 4 9 A； 一 2 6一 额定转矩 6 2 0 7 5 N m； 主抽风机转动惯量 1 4 0 0 k g m 。 3 电源主回路及启动装置 1 定子主回路 同步电动机定子主回路由高 压控制柜和配电线路组成。主 回路控制采用微机 保护装置 MMP R 一 3 3 0 H b和 MMP R 一 3 2 0 H b ， 完全取 代传统的继电保护装置。 2 启动装置 烧结机主抽风机同步电动机启 动装置采用电动机水电阻软启动技术。 3 高压软启动装置工作原理 在同步电动机 电气一次主回路 即定子 回路 串接一特制可控液态 电阻 ， 随着电动机的启动 ， 液态 电阻动静极板之间 的距离按预定设置 自动改变 ， 阻值呈无级平滑减 小、 电动机端电压均匀提高， 从而降低电动机的启 动 电流 ， 减少电网的电压降 ， 减小对 电网的冲击 ， 达到电动机软启动的目的； 当励磁柜中的检测设 备检测到电动机的转速达到电动机额定转速的 9 0 ％ 时， 发出投全压信号， 液态电阻自动切除， 同步 电动机定子绕组星点短接 ， 电动机继续升速 ； 当达 到电动机亚同步转速时， 励磁柜投励， 异步启动完 成 ， 拉人同步运行。图 1 所示为同步电动机软启动 使用与维护 ％ ％札 ％ 85 以奶0 s 观 ％ s 一 次接线示意图， 当启动装置 P L C及控制系统得 到电动机启动信号后， P L C 首先控制将液态电阻接 入 ， 随着转速的上升， 液阻值逐渐减小 ， 定子电压 逐步上升， 随着液阻极板下降到最低点， 电动机达 到额定转速， 星点柜短接 ， 将液阻屏蔽， 通过P L C 及上位微机控制投入励磁电流， 启动过程完成 。 K 图 1 同步电动机软启动示意 4 励磁装置 4 ． 1 系统 组 成 川 ．。、 川 【 7 2 0 0 、 G P 3 7 W2触摸 、微 J L J f融控制； } } ； - t 部分组成。P L C主要完成继 电回路逻辑控制工作方式切换、 运行时P I 调节以 及对外通信等工作， G P 3 7 W2 触摸屏主要完成系统 参数设置 、 运行时故障、 工作时间及设定运行参数 信息查询， G P 3 7 W2 触摸屏具有励磁电流和励磁电 压录波曲线信息查看功能。励磁控制器由主机 M C 8 7 C 5 l 和副机A T 8 9 C 5 1 单片机组成。励磁控制 器主要完成频率测量、 投励、 脉冲形成、 故障检测 及处理。 4 ． 2 系统具有三种投励磁方式 1 当 转 子 的转 速 达 到 电动 机 额 定 转速 的 9 5 ％时 国标 ， 立 即投励磁 ， 但对烧结机高速电动 机转 差率必须大于 9 5 ％投励 磁 ， 微机按 转差率投 励设定 为优先级投励方式。 2 按转子感应 电压的最小幅值投励 ， 同步 电 动机在启动后 ， 随着转速的升高 ， 转子感应 电压 的 幅值会愈来愈低， 当此值降至相当于5 0 周交流电 压8 I O V 有效值时自动投励， 为次优先级投励。 3 当 转 子 转 速 达 到 电 动 机 额 定 转 速 的 9 0 ％～ 9 6 ％后 ， 微机重复检测转差信号十次延时 第3 l 卷2 0 1 3 年第3 期 总第 1 6 5 期 5～6 s 投励 ， 为次优先级投励。 5 主抽风机系统仪表 自动测控 主抽风机及同步电动机运行过程必须有准确 可靠的检测手段， 检测参数的准确性和可靠性是 调节系统稳定运行的前提。 5 ． 1 仪表检测范围 传感器及过程检测元件采用热电阻或热电耦 进行温度测量， 采用温度开关用于温度高限报警 ； 选用压力或差压变送器进行风量 、 油压的测量 ； 采 用压力控制器及设现场压力指示表进行低压极限 报警； 采用电磁流量计测量液体流量； 采用流量开 关用于流量不足或断流报警。主要检测点如图2 所示 图2 主要检测点 T一温度检测 ； x一振动检测 ； z 一位 置检测 5 ． 2 仪表 自动检测及参数控制 1 主抽风机轴承、 同步电动机轴承温度检测 及超温报警 ， 超过 7 0 c C 发出一般报警信号 ； 超过 8 0 ℃发出停车报警信号， 联锁停车。 2 同步电动机定子温度检测及超温报警 ， 超 过 1 3 0 C 发出一般报警信号 ； 超过 1 4 5 ℃发出停车 报警信号， 联锁停车。 3 主 抽 风 机 轴 承 振 动 检 测 及 报 警 ， 大 于 3 ． 2 m m ／ s 发出一般报警信号； 大于6 ．3 m m ／ s 发出停 车报警信号， 联锁停车。 4 同步 电动机轴 承振动 检测及 报警 ， 大于 2 ． 8 m m ／ s 发出一般报警信号； 大于5 ． 6 m m ／ s 发出停 车报警信号， 联锁停车。 5 主油箱液位上、 下限报警。 6 主油路油压及低压报警 ， 小于0 ．0 8 M P a 发 出报警信号， 启动备用油泵； 小于0 ．0 5 M P a 发出停 车报警信号， 联锁停车。 一 2 7 第3 l 卷2 0 1 3 年第3 期 总第 1 6 5 期 使用与维护 7 主油路油温上下限报警 ， 超过6 0 c C 发出报 警信号； 低于3 5 C ， 加热器工作。 8 油箱油温上限报警， 超过3 5 cC， 加热器停 止工作。 9 油冷却器进水低流量越限报警。同步电 动机用冷却器进水低流量报警。 1 0 主抽风机进 口废气 负压 、 温度及 流量检 测。 6 主抽风机系统的 P L C控制和保护 上位监控系统硬件部分 由 Q u a n t u m P L C和工 控机组成 ， 主抽风机房操作室设置一监控站 ， 实 现主抽风机及其同步电动机电源主回路、 启动装 置 、 励磁装置、 稀油润滑 、 仪表监控集中监视 、 操 作和管理。通过光缆与主系统相连接实现数据 共享 ， 设置一远程 I ／ 0分站 隶属主系统烧结站 ， 取消了二次仪表， 实现过程参数采集和对抽风机 房同步电动机的连锁控制 ， 在主抽风机房操作室 实现对 主抽风机 及其 同步 电动机运行 状态 的监 控 见图 3 。 图3 P L C 控制系统 网络连接控制系统的软件包括系统软件和应 用软件 。系统软件 由设备制造厂家配套提供 ， 主 要用于编制应用软件和系统维护 。应用软件是 以 随设备所带系统软件包为平台 ， 按照抽风机工艺 要求对启动、 运行、 停车和故障分闸等特定功能编 制的软件。 P L C 综合故障跳闸信号设定值和运行值如表 1 所示 一 2 8一 表1 P L C综合估值跳闸值 P L C 将以上各种故障跳闸信号综合判断比较 后， 输出跳闸信号 ， 为防止故障跳闸信号的假信 号， P L C 进行跳闸信号的延时等处理。P L C 梯形图 如图4 所示。 图4 P L C 跳闸梯形图 7结 语 电气控制实现了主抽风机系统的平稳可靠启 动、 励磁跟踪投人多种控制方式、 系统设备故障诊 断快捷直观的功能。使操作人员通实现了精确控 制主抽风量 的功能 ， 完全满足了 l 号烧结机的生产 需要。 参考文献 【 1 】 廖常初． P L C编程及应用． 2 0 0 8 ． 2 0 1 2 0 5 0 3 收稿