高炉液压站控制系统改造.pdf

收稿日期2003207231 作者简介崔建军19632 , 男,山东济南人,济钢第一炼铁厂工程师。 研究方向电气自动化。 高炉液压站控制系统改造 崔建军,戚大波,李志广 济南钢铁集团总公司,山东 济南250101 摘 要针对高炉液压站控制系统存在的接点易损坏、 对电网电压冲击大、 故障频繁等问题,改造采用带智能数显表的压 力变送器代替电接点压力表,应用交流变频技术代替交流接触器,并将继电器控制升级为984PLC控制。应用表明,改造后 的液压站控制系统自动化程度高,操作方便,实现了设备的无故障运行。 关键词高炉;液压站;压力变送器;交流变频技术;PLC 中图分类号TF32113 文献标识码B 文章编号10042462020040120023202 Reing of Hydraulic Station Control System of BF CUI Jian2jun , QI Da2bo , LI Zhi2guang Jinan Iron and Steel Group , Jinan 250101 , China Abstract Pointing to some problems such as easy defect of joint , big pushing to voltage of power net and frequent defects existed in hydraulic station control system of BF , the reing included replacing pressure meter with electric joint by pressure transmitter with intellectual digital display , replacing alternating contactor by alternating frequency conversion technique and increasing relay control to 984PLC control has been done inJigang1The practice proves that the hydraulic station control system has higher automa2 tion level , convenient operation and has realized no2fault operation after reing1 Key words BF; hydraulic station; pressure transmitter ; alternating frequency conversion technique; PLC 1 高炉液压站控制系统概况 济南钢铁集团总公司第一炼铁厂简称济钢第 一炼铁厂共有6座高炉,每座高炉的上料系统共有 槽下和卷扬两个液压站,槽下液压站用于各称量斗 闸门的开关及翻板机的动作,卷扬液压站用于炉顶 设备大、 小料钟,均压、 放散阀的开关,液压站系统任 何一个环节发生故障,都会影响高炉的正常上料。 各个液压站电气控制原理相同,每个液压站两 台油泵电机,一用一备,可任意选择。其控制系统工 作原理为当液压站系统压力降低,达到规定的压力 下限时,启动油泵,溢流阀延时通电,液压站升压;当 压力上升到规定的上限时,延时停泵,溢流阀断电。 如此循环往复,液压站压力始终维持在一定区间内, 满足液压设备的压力要求。另外,系统的一些非正 常状态,设有报警指示。 控制系统一直沿用传统的继电器、 接触器控制。 由于动作频繁,经常出现接点损坏,特别是时间继电 器,损坏更加严重。一旦发生问题,即造成控制系统 不能正常工作,如不启泵、 不停泵、 溢流阀不动作等 故障。 压力检测与控制由电接点压力表完成,其型号 为Y150 ,量程0～25MPa ,电压380V ,精度115级。 由于液压站压力不稳,而且电接点压力表误差大,工 作中表针剧烈震动,有时造成油泵电机短时间内频 繁动作。一方面对电网电压造成冲击,影响电气设 备正常工作;另一方面,对机械设备造成冲击,影响 设备使用寿命。 由于电机是接触器直接启动,所以电机启动即 引起电网电压波动,当电机本身发生故障损坏时,对 电网内电气设备的影响就更大。曾发生因油泵电机 损坏,引起电网电压波动,而使高炉984PLC程序丢 失的事故,造成高炉上料中断被迫休风。液压站系 统一旦发生故障,如果短时间内不能恢复正常,即会 影响高炉上料的正常操作,造成重大经济损失。此 外,随着高炉各项技术经济指标的提高,对上料系统 提出了更高的要求。因此,对高炉液压站控制系统 进行了改造。 2 控制系统改造 211 采用压力变送器 液压站控制系统中电接点压力表故障频繁,改 造采用精度高、 工作稳定、 性能可靠的扩散硅式压力 32 第26卷 第1期 2004年2月 山 东 冶 金 Shandong Metallurgy Vol126 ,No11 February 2004 变送器。变送器型号为BBY - C ,量程0～25MPa , 精度015级,输出信号4～20mA ,电源电压DC24V。 变送器带智能数显表,操作工在操作台旁就能清晰 地看到压力数值。用于压力控制的上、 下限压力值, 可以方便地从数显表面板设定。 212 应用交流变频技术 采用ABB公司的ACS - 020 - 3型变频器代替 交流接触器控制油泵电机。这样,油泵电机为无触 点控制,运行平滑,可保护系统机械设备不受冲击, 不会造成电网电压的波动。根据实际情况调整启、 制动时间和运行速度等参数,使其达到最佳运行状 态。该变频器具有屏幕运行状态显示和故障状态显 示并有自动保护电机功能。 213 利用984PLC控制 利用高炉在用984PLC可编程序控制器对液压 站控制系统进行控制。充分利用了984PLC资源, 同时可节省大量备件及维修费用,提升了液压站的 控制水平。改造后的控制系统结构框图见图1。 3 改造效果 液压站控制系统改造后,首先在济钢第一炼铁 厂2 高炉槽下应用,于2000年6月,该厂全面应用 图1 改造后的控制系统结构 该技术。改造后的液压站控制系统应用效果明显 1压力变送器工作性能稳定,准确可靠,故障 率低。2智能数显表面板数字显示,操作工在操作 台旁可以随时看到,改变了以往操作工必须到液压 站看表的缺陷。3电动机采用变频无触点控制,平 滑运行,自我保护,运行和故障状态屏幕显示。4 整个控制系统简化,自动化程度提高,节省了大量备 件、 维护费用,利于现场排除故障和设备维护管理。 2 高炉槽下液压站控制系统改造前后同期运 行情况见表1。 表1 改造前后2 高炉槽下同期运行情况对比 时 间 休风 /次 慢风 /次 空料线 /次 换压力表 /个 换继电器 /只 1999 - 06～1212432 2000 - 06～1200000 济钢第一炼铁厂高炉液压站控制系统改造集 PLC技术、 变频技术和高性能仪表于一体,实现了 设备无故障运行。经测算,全厂年创直接经济效益 达6119万元。 济钢焦化厂300m3氨水分离器改造 济南钢铁集团总公司焦化厂化产回收系统氨水 分离器长25932mm ,宽4900mm ,高5885mm ,有 效容积300m3;工作介质氨水及焦油;介质温度 氨水80℃;刮板机能力400kg/ h ;刮板机运行速度 3186m/h ,主传动电机功率212kW ,总传动速比 4105917。 氨水分离器在生产中存在的主要问题为槽体 刚性差,外涨变形严重;刮板机链条掉道;链条强度 不足,链条易拉断。 1氨水分离器在生产中充满氨水,液体高度达 3000mm ,总容积300m3,对槽体静压力相当大。槽 体底部压力达29400N/ m2。原槽体设计为带角钢 肋的钢板围护焊接结构。槽体底板、 侧板及盖板厚 度仅为9mm ,肋选用75mm75mm10mm角钢。 整个槽体只有四周边部的角钢肋焊接在一起。同时 由于槽体为不规则形状,上宽下窄,造成槽体受力情 况复杂,整体钢性差。在液体压力下产生外涨变形。 2链条掉道主要是由于链条滑道直接焊在槽 体内侧壁上,当槽体受液体压力外涨变形时,滑道间 距也随之加大,超过两链条间距宽度时,造成刮板机 链条掉下滑道或挂在滑道上。此外,轨道两侧没有 导向限制,导向轮只起支承作用,而没有导向功能。 3刮板链条选用套筒滚子链,链板截面为 45mm8mm ,材质为35 钢。销轴直径 14mm , 材质为45 钢。链条结构尺寸太小,受力能力较差。 链条因无法承受巨大的拉力,而拉长变形或被拉断。 刮板机的运行速度非常慢,出现故障后反映滞后,不 能及时维修,给生产带来极大影响。 针对氨水分离器存在的问题,采取以下改进措 施 1 槽体采用20a槽钢焊成主体封闭框架,增强 槽体本身的刚性。底板选用16mm厚钢板,侧围护 板选用12mm钢板。先将主框架焊接成型后再焊钢 板,钢板只起密封作用,液体压力均由型钢框架承 受,改善了槽体的受力状况。2将链条滑道单独设 立了支柱并与槽体框架分开,这样即使槽体有变形 也不会影响到刮板机链条的运行。同时,在滑道上 增加了导向装置,避免了链条的掉道与挂链。3选 用板式链,链板截面尺寸70mm16mm ,材质选用 Q235 ,销轴直径为 40mm ,材质为45 钢,提高了 承载能力。改造后的氨水分离器消除了断链事故, 运行安全稳定。 济南济钢设计院 于 民 42 2004年2月 山 东 冶 金 第26卷