宣钢4#高炉电气及控制系统改造

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[摘 要]宣钢4#高炉有效容积为1800 m3，2005年10月投产，高炉应用了自动控制系统。自动控制系统的可靠性直接影响到企业的安全生产和经济运行，系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。自动化系统有的是集中安装在控制室，有的是安装在生产现场和各种电机设备上，它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。要提高控制系统可靠性，设计人员只有预先了解各种干扰才能有效保证系统可靠运行。由于设备一些设计和运行过程中的缺陷，是近期电气控制系统故障较多，对高炉生产造成比较严重的混乱，所以必须采取可靠的措施和技术对影响高炉电气控制系统的限制性环节进行改造，满足高炉生产的需要。

[关键词]干扰；运行率；高压变频器

中图分类号：TF325.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）24-0130-01

1 电气控制系统改造的必要性

（1）高炉是公司炼铁生产的主力军，电气控制设备的一点小故障很可能成为威胁高炉生产的的直接因素。进而影响到高炉正常操作和炉况顺行以及生铁成本，电气控子系统关系到高炉稳定顺行和公司低成本战略的实施效果。

（2）电气控制系统大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。由于受到干扰容易引起错误发出命令和关系到热风炉、喷煤、高炉炉体温度的数值的正常与否。直接关系到高炉安全和人生安全，是安全生产的需要。

（3）高压变频器是目前节能的主要措施，降低消耗环保的需要。

（4）解决电气控制系统普遍存在的影响设备正常运行的故障，高设备运行的稳定性，保证高炉强化冶炼和长周期稳定顺行的要求。

2 电气控制系统改造的主要内容

（1）炉前除尘电机以前为液力祸合器进行调速，尘效果差，且耗电高，在为了改善除尘效果，能降耗、从而在新增加的除尘风机电机控制设计上采用了高压大功率变频器替代传统的液力祸合器进行调控。

（2）主控变配 电室担负着高炉本体系统供电任务，高炉最重要的供电系统。因此该供电系统分为常规供电和应急 （EPS ） 电源供电，由于EPS电源充电模块故障，一直处于旁路运行状，起到本身应有的作用，且由于其电池的漏液，成电池间的短路，消防监测系统报替，响正常供电系统的稳定运行。通过增加互投装置，配电室内以及低压终端设备均为双回路供电，在一路供电事故状态下，以启动备用电源，障设备正常运行。

（3）在高压配电设备的运行和停止的切换时，由于主控高压直流电池柜中，电池使用时间较长，部分电池漏液，以不能满足高压柜时合分闸需求，就备的可靠起车及安全运行埋下了隐患。对现场控制线路进行整理，对直流屏、电池贵进行更换，使合理的直流供电系统确保负荷设备的安全运行提高了供电设备利用率，确保保护装置安全、可靠的动作，减少了由于控制系统故障或保护装置的误动作而影响高炉生产。

（4）由于电气系统设计等原因，其控制系统对外界的交流和谐波干扰的抗干扰能力很弱，时常发生谐波信号和交流干扰以及其他不明信号，经常使指令发出时，继电器打机枪或者信号等于零时，数字显示表数值不稳，使计算机默认误动作发出命令，槽下采取增加接地的办法加以解决，喷煤系统对采集点增加隔离栅；主皮带和炉顶上料系统采取增加接地线的办法解决。

3 改造的技术方案分析及应用实践

3.1 总体思路

总结设备运行过程中的隐患发生的部位和特征，了解各种干扰源和干扰形式，采取有效措施保证系统可靠运行。贯彻修、替、改、创的原则，克服惯性思维，完善电气系统保产能力，并充利用旧有设备和成熟的技术，通过完善改造和创新设计理念真正实现高炉长周期稳定和节能降耗。

3.2 技术方案

经过分析 自动控制系统中电磁干扰的主要来源主要有：

（1）来自系统外引线的干扰主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。这种干扰在喷煤和上料现场较严重。

（2）来自电源的干扰因电源引入的干扰造成自动控制系统故障的情况很多，自动系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化，开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流转动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等。都通过输电线路到电源边。自动电源通常采用隔离电源，但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。

（3）来自信号线引入的干扰与自动控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信号外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽略；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。

（4）来自接地系统混乱时的千扰接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC ） 的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使自动系统将无法正常工作。

（5）系统受干扰时，常会遇到以下几种主要干扰现象。①指令发出时，继电器打机枪；②信号等于零时，数字显示表数值不稳；③传感器工作时，自动采集过来的信号与实际参数所对应的信号值不吻合，且误差值是随机的、无规律的；

④与交流伺服系统共用同一电源 （如显示器等） 工作不正常。

（6）供电系统分为常规供电和应急 （EPs）电源供电，但由于EP S电源充电模块故障，其一直处于旁路运行状，未起到本身应有的作用，而且由于其电池的漏液，造成电池间的短路，使消防监测系统报警，影响正常供电系统的稳定运行。

3.3 对4炉电气系统设备进行改造措施

（1）槽下采取增加接地 （即电气接地与 自动化接地分开） 的办法加以解决，喷煤系统对采集点增加隔离栅；主皮带和炉顶上料系统采取增加接地线（即电气接地与自动化接地分开） 的办法解决。

（2）通过增加互投装置，变配电室内以及低压终端设备均为双回路供电，在一路供电事故状态下，可以启动备用电源，保障设备正常运行。

（3）对现场控制线路进行整理，对直流屏、电池贵进行更换，使合理的直流供电系统确保负荷设备的安全运行，提高了供电设备利用率，确保保护装置安全、可靠的动作，减少了由于控制系统故障或保护装置的误动作而影响高炉生产，提高了设备的作业率，从而提高了经济效益。

（4）在新增加的除尘风机电机控制设计上采用了高压大功率变频器替代传统的液力祸合器进行调速。

4 结束语

电气控制系统的改造后设备运行率明显提高，主要表现在：

（1）提高了供电设备利用率及供配电系统工作的可靠性，减少了由于控制系统故障而影响炉生产的机率，提高了设备的作业率，从而提高了经济效益。

（2）在高压配电设备对现场控制线路进行整理，对直流屏、电池贵进行更换，使合理的直流供电系统确保负荷设备的安全运行。

（3）炉前除尘电机以前为液力祸合器进行调速，除尘效果差，并且耗电高，现在为了改善除尘效果，节能降耗，设备稳定运行。

参考文献

[1] 全立新，黄晓东，赵海斌. 宣钢3#、4#高炉炉前液压系统稳定运行的研究与攻关[A]. 2011年河北省炼铁技术暨学术年会论文集[C].2011.

[2] 冉凌燕，黄超. 高炉电气自动化系统的设计与实现[A].全国冶金自动化信息网2013年会论文集[C].2013.