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榆鋼煉鋼作業區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:榆鋼煉鋼作業區3#、4#轉爐一次除塵風機采用兩臺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。通過此次技術改造,增加1臺1000kW備用國產變頻器(HID580-T7-1000G2AS),通過切換柜的倒閘、網絡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運行,避免影響生產。即當3#、4#轉爐任意一臺變頻器故障后,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:英飞娱乐變頻器;網絡開關;一備兩用


1、引言

3#、4#轉爐一次除塵風機變頻器采用瑞士ABB公司生產的ACS800系列變頻器(690V,900kW)。自煉鋼2017年5月復產以來,4#轉爐一次除塵風機變頻器于10月15日12:00分報2340(并行連接的逆變模塊單元短路)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,給煉鋼作業區生產帶來巨大影響和沖擊。鑒于一次除塵風機變頻器的重要性和影響之大,經公司領導批復在現場增加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后,備用變頻器能夠快速投運到其中一臺轉爐繼續冶煉生產,避免造成轉爐停爐設備事故發生。


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采用PROFIBUS-DP通訊卡(RPBA-01),,由西門子S7-400系列PLC通過PROFIBUS-DP網絡進行控制,3#、4#轉爐PLC系統為兩套獨立的PLC控制系統(在PROFIBUS-DP網絡中,CPU 416-2 默認為2#DP站,ACS800變頻器為3#DP站);通過在源程序中重新組態3#、4#轉爐一次除塵PLC硬件配置,分別增加4#DP站,通過切換柜網絡開關的切換,把備用變頻器與原變頻器連接在同一個PROFIBUS-DP網絡(如下圖1所示),并編制備用變頻控制PLC程序及備用變頻器的操作畫面,來實現變頻器的實時調速運行。

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英飞娱乐圖1  一次除塵風機備用變頻器網絡切換硬件配置原理圖


2.2變頻器控制原理

由于3#、4#轉爐一次除塵風機變頻器分別采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:

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英飞娱乐圖2   一次控制原理圖

3、備用變頻器改造項目的實施內容

3.1PLC控制系統改造實施

英飞娱乐(1)在源程序中重新組態3#、4#轉爐一次除塵PLC硬件配置,分別增加4#DP遠程站,把備用變頻器分別組態在PROFIBUS-DP網絡中。

英飞娱乐(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柜,將PROFIBUS-DP通訊卡(RPBA-01)連接至切換開關,再由切換開關連接至PB-B-MODBUS網關(PROFIBUS-DP轉MODBUS通訊模塊),從硬件方面連接在PROFIBUS-DP網絡中。

英飞娱乐(3)再通過編制備用變頻控制PLC程序及備用變頻操作畫面,完成備用變頻器的PLC編程調試。


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面變頻切換配電柜及進線電源柜。

(2)將備用變頻器、變頻切換配電柜以及進線電源柜的安裝就位。

英飞娱乐(3)完成原3#、4#爐一次風機變頻器、備用變頻器、變頻切換配電柜以及進線電源柜電纜的敷設與對接。

(4)完成備用變頻器的參數設置與調試,變頻器的空載運行。

(5)分別將原3#、4#爐一次風機變頻器切除,將備用變頻器投入運行,并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運行,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,通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#轉爐風機將繼續運行;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#轉爐風機將繼續運行。

英飞娱乐(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#轉爐風機將繼續運行;。

英飞娱乐注意:由于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、運行分析

(1)在備用變頻器技術改造完成后,通過近1個多月的試運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后,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。

英飞娱乐(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后果,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沖擊,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并投入運行,意義重大:

(1)由于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,成功可靠的穩定運行在國內屬于首例;

(2)在PLC系統采用PROFIBUS-DP網絡控制變頻器實時調速運行的應用中,通過網絡切換開關的操作,將同一臺變頻器分別連接到2個PROFIBUS-DP網絡中投入運行,實現大功率變頻器一備兩用,在變頻器行業內也屬于首創;

(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,故障損壞后都是采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;但在現場設備非常重要、不允許長時間停運且控制比較復雜的系統的設備,此次改造提供了可行的整體更換解決方案;

英飞娱乐(4)在通過PLC網絡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端變頻器,具有非凡的意義。




作者簡介

黃林杰(1985.3-) 男  酒鋼榆中鋼鐵公司煉鋼作業區電氣協理工程師,負責煉鋼廠轉爐、凈汽化除塵及精煉爐區域電氣設備的技術管理工作。

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