智能自啟動(dòng)控制系統(tǒng)在連鑄泵房供水系統(tǒng)中的應(yīng)用

解昌勝，任士印，王金龍，李志平，王玉剛

（萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司煉鋼廠，山東 萊蕪 271104）

萊蕪鋼鐵股份有限公司煉鋼廠連鑄泵房供水系統(tǒng)在鋼水鑄坯工序過(guò)程中起著重要作用，與4臺(tái)連鑄機(jī)配套運(yùn)行的一冷水、二冷水水泵電機(jī)有10臺(tái)，如果水泵電機(jī)跳電停止，兩名值班人員很難在短時(shí)間內(nèi)開(kāi)啟多臺(tái)水泵電機(jī)，將造成鑄坯生產(chǎn)非計(jì)劃堵流或停澆。

2010年3月，煉鋼廠對(duì)連鑄泵房進(jìn)行了水泵電機(jī)智能自啟動(dòng)控制系統(tǒng)的改造。

一、智能自啟動(dòng)控制系統(tǒng)的基本原理

智能自啟動(dòng)控制系統(tǒng)可以自動(dòng)檢測(cè)電網(wǎng)變化狀態(tài)，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生閃變時(shí)，其控制裝置會(huì)檢測(cè)并記錄電網(wǎng)數(shù)據(jù)，設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)單元將被控水泵電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)（停止或運(yùn)行）送入中央處理器結(jié)合先前的設(shè)定參數(shù)，加以比較、分析、處理。當(dāng)電網(wǎng)完全恢復(fù)正常后，控制設(shè)備單元可將因電網(wǎng)波動(dòng)而停機(jī)的水泵電機(jī)按用戶(hù)設(shè)定的時(shí)間及批次依次自行啟動(dòng)。在啟動(dòng)各批電機(jī)的過(guò)程中，如果電網(wǎng)再次波動(dòng)，控制系統(tǒng)可再按用戶(hù)設(shè)定的時(shí)間及批次自行啟動(dòng)。如在超出用戶(hù)設(shè)定的允許時(shí)間內(nèi)，電網(wǎng)仍未恢復(fù)正常，中央處理器將不會(huì)再啟動(dòng)電機(jī)，此時(shí)用戶(hù)界面系統(tǒng)輸出報(bào)警信號(hào)。

二、智能自啟動(dòng)控制系統(tǒng)的組成（圖1）

1.電源單元

電源采用UPS供電，保證系統(tǒng)在電網(wǎng)電壓處于正常狀態(tài)或者發(fā)生閃絡(luò)時(shí)可以正常工作，提高了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性。

2.中央處理單元

中央處理單元采用高性能處理器輔以其他國(guó)外優(yōu)質(zhì)芯片，能夠可靠和高速處理信息。具有失電保持?jǐn)?shù)據(jù)的功能,配有RS232及RS485接口，并支持ModBus標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。

中央處理單元以半個(gè)周期（10ms） 的速度掃描電網(wǎng)，把電網(wǎng)正弦量按傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)成離散的數(shù)字量，根據(jù)權(quán)重分析奇數(shù)項(xiàng)（偶數(shù)項(xiàng)對(duì)電網(wǎng)不產(chǎn)生影響）交由主板分析，再結(jié)合原參數(shù)設(shè)定，隨時(shí)通過(guò)設(shè)備控制單元發(fā)出指令。

3.電網(wǎng)檢測(cè)單元

電網(wǎng)檢測(cè)單元對(duì)電器設(shè)備的電源母線(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，將采集到的電網(wǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)可處理的數(shù)字信號(hào)，然后送入中央處理器進(jìn)行處理。

4.設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元

設(shè)備狀態(tài)信號(hào)監(jiān)測(cè)單元主要是檢測(cè)設(shè)備的工作狀態(tài)，即判斷設(shè)備是否投入運(yùn)行。該單元實(shí)時(shí)將被控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)送入中央處理單元，輸入信號(hào)取自被控設(shè)備的接觸器常開(kāi)或常閉輔助觸點(diǎn)、變頻器報(bào)警輸出端子或斷路器的限位端子。設(shè)備狀態(tài)信號(hào)檢測(cè)單元直接關(guān)系著裝置的恢復(fù)效果。

5.設(shè)備控制單元

當(dāng)電源電網(wǎng)電壓發(fā)生閃變后，設(shè)備控制單元根據(jù)中央處理單元發(fā)出的指令，將因電網(wǎng)電壓閃絡(luò)而停機(jī)的設(shè)備瞬時(shí)啟動(dòng)，輸出信號(hào)接至該被控設(shè)備的啟動(dòng)按鈕端子。

6.用戶(hù)界面單元

用戶(hù)界面單元提供了人機(jī)對(duì)話(huà)接口，在面板上可進(jìn)行參數(shù)設(shè)定、修改。當(dāng)設(shè)備處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，顯示系統(tǒng)自啟動(dòng)次數(shù)、電源工作狀態(tài)及設(shè)備報(bào)警信號(hào)。

三、智能自啟動(dòng)控制系統(tǒng)的安裝設(shè)計(jì)

針對(duì)連鑄泵房水泵現(xiàn)場(chǎng)的情況和水量需求，選取了由4臺(tái)變壓器供電的II組泵和VI組泵共11臺(tái)水泵電機(jī)實(shí)施智能自啟動(dòng)控制。

1.智能自啟動(dòng)控制系統(tǒng)的接線(xiàn)

（1） 采樣部分

智能自啟動(dòng)控制系統(tǒng)電源采樣最多可檢測(cè)兩路380V電源。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)電磁站位置，在連鑄泵房安裝兩套智能自啟動(dòng)控制系統(tǒng)。在連鑄泵房一樓電磁站內(nèi)，從配電柜的母排分別取3相連鑄1#、連鑄2#變壓器電源順次引入X1端子中。并對(duì)每臺(tái)變壓器所帶負(fù)荷下的201、202、203、204、602、603、604水泵電機(jī)分別檢測(cè)運(yùn)行狀態(tài)。針對(duì)這些水泵為接觸器直接啟動(dòng)的特點(diǎn)，把每個(gè)水泵電機(jī)主回路的接觸器輔助觸點(diǎn)“NO”兩端按順序引入X2端子排；連鑄泵房二樓電磁站內(nèi)，從配電柜的母排分別取3相精煉1#、精煉2#變壓器電源順次引入X1端子中，并對(duì)每臺(tái)變壓器所帶負(fù)荷下的205、605、606、607水泵電機(jī)分別檢測(cè)運(yùn)行狀態(tài)，這些水泵電機(jī)全部為A-B軟啟動(dòng)器啟動(dòng)，從軟啟動(dòng)器接線(xiàn)端子中的一對(duì)常開(kāi)點(diǎn)“端子80”和“端子90”兩端按順序引入X2端子排。

（2） 輸出部分

智能自啟動(dòng)控制柜對(duì)每臺(tái)控制的水泵電機(jī)有兩種輸出信號(hào)：水泵電機(jī)的復(fù)位和啟動(dòng)。在連鑄泵房一樓電磁站內(nèi)，所有水泵電機(jī)由接觸器直接啟動(dòng)控制，無(wú)需復(fù)位輸出信號(hào)，只有從X3端子排引到啟動(dòng)按鈕端子；連鑄泵房二樓電磁站內(nèi)，所控制的水泵電機(jī)全部為A-B軟啟動(dòng)器啟動(dòng)，一對(duì)常閉點(diǎn)復(fù)位信號(hào)從X3端子排引出，串接到A-B軟啟動(dòng)器控制回路的火線(xiàn)中，使控制回路斷電瞬間恢復(fù)而達(dá)到“復(fù)位”；啟動(dòng)信號(hào)從X3端子排引出，接到啟動(dòng)按鈕端子。

2.智能自啟動(dòng)控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定

通過(guò)用戶(hù)界面單元進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，包括電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)間td，首批啟動(dòng)時(shí)間t1，各批次間隔時(shí)間△t。通過(guò)模擬水泵電機(jī)跳電試驗(yàn)，得出水泵電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)間約3.5s，設(shè)定td為1.5s，t1為0.3s，△t為0.6s。

按每臺(tái)變壓器的負(fù)荷接近相等的原則，把被控水泵電機(jī)設(shè)定為幾個(gè)批次啟動(dòng)。在連鑄泵房一樓電磁站中，第一批啟動(dòng)602、603水泵電機(jī)，第二批啟動(dòng)201、203、604水泵電機(jī)，第三批啟動(dòng)202、204水泵電機(jī)；在連鑄泵房二樓電磁站中，第一批對(duì)205、605、606、607水泵電機(jī)進(jìn)行復(fù)位，第二批對(duì)205、605、606、607水泵電機(jī)啟動(dòng)。

四、結(jié)語(yǔ)

智能自啟動(dòng)控制系統(tǒng)投入運(yùn)行后，提高了煉鋼廠連鑄泵房供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性，有效防止了電網(wǎng)電壓閃絡(luò)造成水泵電機(jī)跳電導(dǎo)致的連鑄機(jī)非計(jì)劃堵流或停澆故障，保證了鋼水鑄坯工序的正常生產(chǎn)。