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                                    專注除塵風機_不銹鋼高溫防腐風機業務

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                                    新聞資訊
                                    公司新聞

                                    大型高爐除塵風機變頻PLC控制系統開發

                                    所屬分類:公司新聞 點擊次數:17327 發布日期:2021-08-19

                                      某高爐一次、二次除塵系統由2臺高壓異步電動機和2臺風機設備等組成。采用人工手動操作方式,通過人工對吸塵點電動閥的開閉來控制揚塵點的除塵,調節風量只能調節除塵管道風門,但實際情況風機風門只能在全關或全開兩種狀態運行,除塵風機處于24 h全負荷運行狀態。這種除塵控制系統與實際生產工藝需求不匹配,不僅造成較大電能浪費,還嚴重影響電動機絕緣性能和系統設備使用壽命。

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                                      為了使除塵系統控制方式與高爐出鐵工藝流程更加匹配,保證生產環境的清潔,減少能源的浪費,通過高爐出鐵工藝調研、出鐵流程系統監控、風機變速損傷分析等方法提出高爐除塵風機PLC變頻節能控制系統開發方案,對該高爐除塵風機進行匹配現場工藝的控制系統改造,達到節能環保的要求。

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                                      1 高爐出鐵場除塵風機控制系統

                                      某高爐出鐵場除塵風機系統由一、二次風機系統和脫硅風機系統組成,控制系統概況如圖1所示,脫硅風機系統與一、二次風機系統相對獨立。該系統主要用于捕集和處理出鐵過程中從鐵口、撇渣器、鐵溝、鐵罐、爐頂等揚塵點散發的煙氣和粉塵。

                                      該高爐有4個出鐵口,分布在南北出鐵場,每個出鐵口的標準出鐵周期為2.5~3 h,正常情況下,每次只有1個出鐵口出鐵,出鐵周期結束后進入下一個鐵口的出鐵周期,前后2個出鐵口有約30 min的重疊出鐵時間。按現行出鐵制度,各出鐵口和爐頂的吸塵管道都安裝有手動或電動閥門,在一個標準出鐵周期內,1/3的時間需要風機全負荷運行,其余2/3的時間只需風機低負荷運行即可滿足現場出鐵工藝除塵需求。

                                      另外,兩臺風機始終處于高負荷運行,風量不變,當系統只有一個出鐵口出鐵時,由于對應的停止出鐵的吸塵閥門的關閉,相應的風量幾乎全部從爐頂和仍在出鐵的出鐵口進入,這時在爐頂吸入點由于風速和壓差的增大,爐頂相對較大的焦炭及礦石也被吸入除塵管道,由于被吸入焦炭及礦石總量、系統除塵管徑變化和管道高低差等原因使得在爐頂被吸入的焦炭及礦石停留在總管與爐頂支管的交接處,管網系統特性出現惡性循環,管網風量很難調整和穩定。

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                                      2 變頻控制系統設計

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                                      針對風機運行控制方式與出鐵場工藝制度不匹配造成除塵風機運行耗能浪費巨大,管網系統存在堵塞、泄漏造成系統能耗增加和崗位粉塵濃度控制難度增加兩大問題,結合高爐出鐵除塵工藝特點對一、二次風機系統進行改造。在不影響現有系統基本控制功能和基本運行需要的基礎上,制定軟件設計和調試方案,將新增設備與原系統進行關聯,完成新增設備及其與舊設備連鎖的集中控制功能,增加新設備、儀表信號的監控畫面并對老系統相關部分進行功能完善,實現改造后整個控制系統的升級及功能優化。

                                      2.2 系統組成

                                      高爐除塵風機PLC變頻節能控制系統采用三電一體化(EIC)技術,由監控系統(HMI)、PLC控制器、變頻器系統、電能計量系統、在線診斷系統和網絡設備組成,如圖2所示??刂葡到y主要負載設備參數為:兩臺電動機額定功率1 400 kW 、額定電壓3 kV、額定電流321A、額定轉速980 r/min、效率0.95;兩臺除塵風機額定風量11 000 m3/min、風壓5 500 Pa。

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                                      圖2中,HMI監控具有完備的組態開發環境和調試環境[1],用于對現場出鐵工藝情況的操作監控;可編程控制器采用S7-300系列PLC和ET200M硬件。

                                      V5.4控制系統開發軟件,用于實現不同工況下的除塵風機變頻控制;變頻器系統采用東方日立高壓變頻器,用于除塵風機調速控制;電能計量系統采用綜合電力監控儀對出鐵除塵系統用電情況進行計量,為節能效果考核提供原始數據;在線診斷系統采用本公司的自主研發產品,用于采集除塵風機和電動機現場運行的設備信息,及時掌握風機電動機等設備狀態。

                                      本系統中PLC控制系統與監控系統、在線診斷系統之間的通訊方式為TCP/IP協議,中央控制器PLC與遠程I/O站之間的通訊方式為現場總線,遠程I/O站與變頻器系統之間采用點對點的硬線連接方式。建立的高爐除塵風機PLC變頻節能控制系統具有動態隨動功能,可以與現場工藝需求高度匹配,有效優化設備運行狀態,有效減少能源浪費。

                                      3 變頻控制系統功能

                                      高爐除塵風機變頻PLC控制系統主要實現匹配工藝切換操作模式切換功能、電動機風機速度控制功能、設備動態監控功能等??刂葡到y采用高壓變頻器直接與電動機連接,變頻拖動方式為“一拖一”,變頻器系統結構如圖3所示。

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                                      3.1 切換功能

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                                      3.1.1 現場/中央切換

                                      風機現場操作盤上選擇現場操作模式即通過手動方式控制風機啟停及功能切換,是主要操作模式。選擇中央操作模式即通過中央控制室的計算機操作界面對風機的啟停與功能切換進行操作,是備用操作模式。

                                      3.1.2 變頻/工頻切換

                                      風機現場操作盤上選擇變頻運行模式即風機在變頻器控制下進行啟動、運行與停止,由PLC對風機進行邏輯控制,是正常狀態下的運行模式;選擇工頻運行模式即風機通過高壓開關進行電抗器降壓啟動,控制主要由繼電器回路完成,此時PLC主要負責變頻/工頻的判斷,并對信號端口進行封鎖(避免PLC控制與繼電器回路控制的混亂),是一種緊急運行的后備運行模式。

                                      3.1.3 自動/手動切換

                                      出鐵現場操作箱自動控制方式用于正常出鐵、強化出鐵、下渣異常、放殘鐵、大溝檢修、休風等六種操作方式。單鐵口出鐵時,風機低速運行;多鐵口出鐵時,風機高速運行,是主要控制方式。手動控制方式用于單鐵口出鐵時,一旦出現低速運行不能滿足需求(粉塵較大出鐵異常)等情況下,人工干預改變風機運行速度,是一種備用控制方式。

                                      3.2 控制功能

                                      3.2.1 啟??刂?/span>

                                      啟??刂乒δ?主要包括變頻運行時風機在變頻器控制下進行啟動、運行與停止。PLC根據現場工況條件設計了變頻啟停過程控制程序,以1臺風機控制為例,變頻停止流程如圖4所示。

                                      由PLC控制系統對風機進行邏輯控制,包括:風機啟動條件/停止條件、啟動、切換擋板控制、高壓開關合閘/分閘、故障信號判斷、變頻器狀態監控與控制、現場與中央判斷、變頻與工頻判斷、高壓開關連鎖、信號指示燈輸出、監控畫面等。


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