涟钢210厂高压变频改造及控制系统优化分析

湖南华菱涟钢210转炉厂 湖南 娄底 417009

1 210厂布袋除尘工艺及设备简介

布袋除尘工作原理:在除尘引风机的作用下,使含尘烟气经过导流系统后均匀的进入除尘器本体的布袋过滤区过滤,净化后的烟气由风口直接排出,粉尘被阻隔在布袋上通过输灰系统后集中回收。

210 转炉厂两座210 T转炉分别对应两个二次除尘系统,还有一个混铁炉脱硫除尘系统,以及一个精炼炉除尘系统,共计四台布袋除尘。其中2014年新建的2＃转炉二次除尘系统采用西门子高压变频器,型号:6SR4502－5ME43－7BF0－Z,2017至2018年间先后对三台布袋除尘风机进行了变频改造采用东方日立高压变频器,型号:DHVECTOLDI03150/10。控制系统均采用西门子400PLC,型号:412－2XJ05－0 AB0。

2 高压变频改造

2．1 改造前的控制方式 我厂在实行高压变频改造前,除尘风机采用液力耦合器方式进行调速。为避免风机长期高速运行带来的电耗增加,以液力耦合器调速为基础,根据生产节奏来引入了自动控制模型来调节风机转速。

以转炉二次除尘为例,将转炉分为兑铁、冶炼、出钢三个阶段使除尘阀门与相应的冶炼阶段连锁控制,在兑铁时炉前两个除尘阀自动打开,冶炼过程中炉前炉后四个除尘阀同时打开,在出钢时炉前除尘阀关闭炉后除尘阀打开,出钢结束后除尘阀门全部关闭。将转炉的PLC与除尘的PLC建立连接将数据发送至除尘PLC,二次除尘风机再根据炉前阀门的开关状态和个数实时控制调节风机转速。

然而随着转炉冶炼周期的缩短和生产节奏的改变,液藕调速响应速度慢,调节不精准等问题也日益凸显。

2．2 变频改造 为解决液藕调速的弊端,实现风机转速的精确控制,并达到节能减排的最终目标,我厂于2017至2018年间对1＃二次除尘、混铁炉脱硫除尘、精炼除尘三台液藕调速的除尘风机进行了变频改造。将原有液藕拆除,改造为高压变频调速,达到改善环保及节能的目的。

总体设计思路为:拆除原有液力耦合器,利旧电机前移,重新制作电机基础,与风机直联。新建高压变频器室及配套设施。在原有PLC系统基础上增加硬件模块,实现变频器远程控制、数据通讯功能,继保数据通讯接入操作画面。风机轴位移(x轴y轴)检测并发送至控制系统。

高压变频器选用东方日立(成都)电控设备有限公司生产的DHVECTOL系列变频器,三台变频器型号均为DHVECTOL－DI03150/10。容量为3150k VA,输出电压为0～10k V,额定输出电流182A。

变频器为电压源型交—直—交,高－高结构,采用单元串联多电平方式,输出波形接近于正弦波,输出直接驱动电机,不需要滤波器或升压变压器,同时具有网侧谐波低的优点。

变频器系统一次图如图1所示:

图1

说明:虚线框内为变频器配套设备,变频器配置进线柜、手动隔离刀闸旁路柜。

控制系统:变频器单独设置控制系统,采用西门子200系列PLC进行自身逻辑控制并可本地操作,经DP网络接入原控制系统中,实现远程控制。同时在原系统机架模块后新增模块用以处理新增的振动信号,并参与连锁控制。

2．3 改造后效果 采用液藕匹配生产工艺流程的调速在响应时间慢且调速过程中电机的过流现象以及定位速度不准确上的一系列问题在经过变频器后得到了有效解决。风机速度不稳定、响应时间长等问题在改造后都再不存在。

3 变频系统中的问题探讨

3．1 控制方式的优化 由于变频改造后调速时间的缩短控制精度的提高,原来采用用户端简单的阀门数量控制已不能起到节能减排的目的,以转炉二次除尘为例,在原有的通讯基础上又增加了转炉加废钢兑铁水等状态信号,在有加铁水信号时风机提速至600转并持续2分钟。同时不单纯以阀门数量做判断,引入转炉阶段信号,不同阶段对应不同转速,更加细化风机转速区间。

3．2 变频器与原PLC之间DP通讯优化 在变频改造投入近两年后1＃转炉二次除尘系统PLC与变频器之间的通讯出现了故障。具体表现为变频器掉站,无法实现远程控制,变频器通信模块报错。

为解决此问题先后更换了变频器的200系列277通信模块,更换了DP头等均无明显改善。因在变频器掉站过程中这条DP网络上的其他站点未受影响,怀疑为通讯距离过长且施工时线路的破损,电缆沟内其他动力电缆的干扰等因素。为彻底解决这一问题,对DP网络结构进行了优化,将变频器从原来的DP网络中独立出来,利用CPU的DP接口重新建立一条DP网,如图2。并且考虑到DP网线的距离过长,在电气室内增加一个DP中继器。进过优化后变频器掉站的问题得以解决。

图2

4 结语

我厂布袋除尘高压变频改造已投运进两年时间,相对于液藕调速,变频调速能根据用户端的需求进行高精度更实时的调速,同时电耗更低,达到进一步节能减排的目的。但同时随着变频器的采用,自动化程度的提高,相应的故障率也随之提高。本文对高压变频控制系统部分改造及优化进行了阐述,今后还会有更多问题需要解决。同时高压变频器本身问题的探讨将是之后的研究方向。