淺談鎳鐵電爐的電氣控制及監(jiān)測系統(tǒng)

石忠江

摘要：鎳鐵電爐的電氣控制和監(jiān)測系統(tǒng)在對電爐的控制上起著舉足輕重的作用，利用可編程控制器（PLC）技術(shù)，可實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備控制的精確性和現(xiàn)場信號采集的準確性。根據(jù)現(xiàn)場控制方式的不同，闡述了各種控制方式的優(yōu)點和缺點。

關(guān)鍵詞：電爐；液壓；流量；監(jiān)測

中圖分類號：TF644 文獻標識碼：A 文章編號：2095－6835（2014）08－0046－02

隨著科技的進步和技術(shù)的革新，最近幾年不銹鋼市場在飛速發(fā)展，國內(nèi)對鎳的需求也越來越大，大部分地區(qū)處理紅土鎳礦都采用還原電爐熔煉工藝。還原電爐熔煉渣含鎳較少，并且還能回收鐵，爐氣量較少，含塵量低，生產(chǎn)容易控制，易于實現(xiàn)自動化。為了保證生產(chǎn)平穩(wěn)、安全、有序的進行，可靠的控制和監(jiān)測系統(tǒng)是必不可少的。

電爐控制和監(jiān)測系統(tǒng)主要包括以下幾部分：液壓系統(tǒng)，它是電爐的核心控制部分；電爐本體溫度的監(jiān)測、電爐水循環(huán)系統(tǒng)流量和溫度監(jiān)測、收塵風管道壓力監(jiān)測；電爐變壓器電氣、溫度和外圍輔助設(shè)備控制、監(jiān)測信號。

鎳鐵電爐主要由以上幾部分控制，下面以朝陽北鑫礦業(yè)有限公司的33 000 kVA電爐控制和監(jiān)測系統(tǒng)為例作簡要描述。

1鎳鐵電爐液壓系統(tǒng)

鎳鐵電爐液壓系統(tǒng)，即為電極壓放和電極升降。它采用三套操作系統(tǒng)進行控制，即現(xiàn)場控制箱控制、操作臺控制和上位機組態(tài)畫面控制。

1.1 現(xiàn)場控制箱控制

現(xiàn)場操作人員能觀察到電極的運行狀態(tài)，在現(xiàn)場，電極的壓放能明確壓放距離，而電極的升降一般不在此控制，因為不能明確爐內(nèi)的負荷投入狀況。

現(xiàn)場控制箱的操作步驟是：將電極現(xiàn)場箱的“集中/機旁”旋鈕選擇到機旁，組態(tài)畫面選擇手動，這樣現(xiàn)場箱才能控制電極動作。具體的操作方法與下文敘述的操作臺操作方法相同。

1.2 操作臺控制

在操作臺上通過按鈕方式操作，在室內(nèi)可以觀察到電爐的負荷運行狀況，可以及時調(diào)節(jié)電爐的工況。

操作臺的操作方法是：工作人員先把操作臺上的“手動/自動”選擇開關(guān)選到“手動”，此時，操作臺按鈕就可以控制電極的壓放和升降部分。壓放操作操作時，先選擇A電極、B電極、C電極三種中的一種，選擇完畢后根據(jù)操作臺上的按鈕操作電極的壓放。按鈕為點動按鈕，其步驟為：上抱閘松→小油缸上行，上行停止→上抱閘緊→下抱閘松→小油缸下行，下行停止→下抱閘緊，完成一次壓放循環(huán)。A，B，C電極升降要長按電極才會動作，松開時電極動作停止。

1.3 上位機組態(tài)畫面控制

它可以實現(xiàn)液壓系統(tǒng)控制的全部功能，并且顯示電爐運行的工況，能與電爐工況實行連鎖控制，這是非常先進的。以電爐變壓器電流或設(shè)置動作時間來實現(xiàn)電極的自動控制。以電流為基準控制時，一般都控制電極的升降；以設(shè)置動作時間控制時，一般都控制電極的壓放，因為液壓油在各種溫度下的狀態(tài)是不一樣的，所以，要根據(jù)季節(jié)和環(huán)境的改變來調(diào)整動作時間。

上位機操作時，進入爐體畫面后，上位機可以控制A電極、B電極、C電極的升降，也可以選擇A，B電極一起升降，A，C電極一起升降，B，C電極一起升降，A，B，C電極同時升降，可以壓放手/自動選擇來控制上位機操作電極的手動壓放和自動壓放。當選擇自動壓放時，先設(shè)定上抱閘打開時間、小油缸上行時間、下抱閘打開時間和小油缸下行時間，將時間都輸入后，按自動壓放一次按鈕，這時會按照事先設(shè)定好的時間進行一次自動壓放。

2電爐本體監(jiān)測

電爐本體溫度的監(jiān)測位置主要有爐底、爐墻、爐膛和渣鐵口。爐底安裝K型熱電偶，長度為7 000 mm，插入7 000 mm共3支，互成120°角，安裝在距離爐底高800 mm的地方，且每根電極正下方只對應(yīng)1支。爐墻安裝K型熱電偶，長度為250 mm，插入250 mm，共8支，相隔45°，安裝在距離爐底高2 200 mm的地方。渣鐵口安裝K型熱電偶，長度為250 mm，插入250 mm，共3支，兩個渣口上方各1支，兩個鐵口中間1支。爐膛安裝K型熱電偶，長度為400 mm，插入200 mm，共3支，互成120°角，安裝在爐頂?shù)奈恢谩Ｔ诔隹跓煹理敶怪卑惭bK型耐磨熱電偶，長度為800 mm，插入800 mm，共1支。

電爐水循環(huán)系統(tǒng)主要由電爐變壓器水循環(huán)系統(tǒng)（變壓器油冷卻水）、短網(wǎng)水循環(huán)系統(tǒng)（銅瓦、銅管、壓力環(huán)和水電纜）、爐體水套水循環(huán)系統(tǒng)（爐頂和爐墻水套）、渣鐵口（方水套、圓水套）水循環(huán)系統(tǒng)和液壓站水循環(huán)系統(tǒng)組成。電爐水循環(huán)系統(tǒng)用水為軟化水。電極銅瓦水循環(huán)系統(tǒng)和渣鐵口銅水套水循環(huán)系統(tǒng)對水流量和溫度的要求較高，在斷流情況下，可能會發(fā)生爆炸等事故。在每個支路上安裝高精度流量變送器和熱電偶，在上位機上監(jiān)測實際流量、溫度和報警情況，每個支路要求流量大于3 Nm3/h，回水溫度小于40 ℃。

為了保證爐膛內(nèi)有一定的負壓，且不帶走多余的熱量，一般在矮煙罩出口處安裝負壓表，壓力范圍為－500～0 Pa，正常運行時，壓力保持在－200 Pa左右。

3電爐變壓器監(jiān)測

為了方便用戶使用，操作臺一般布置有A，B，C三相一次電壓儀表、一次電流儀表、二次電壓儀表、多功能萬用表、液壓站壓力儀表、電爐變壓器的有載調(diào)壓開關(guān)控制儀和變壓器溫度信號儀表。電極的高度監(jiān)測采用磁伸縮位移變送器。

外圍輔助設(shè)備為實現(xiàn)自動化控制和節(jié)能管理，電爐的循環(huán)水泵、熱水循環(huán)泵、沖渣水泵均采用變頻器調(diào)節(jié)，主要有三種控制方式，即現(xiàn)場控制、操作臺控制和上位機控制。上位機可以根據(jù)管道壓力變送器和流量變送器的信號控制泵的運行狀況。

儀表與PLC進行通訊，在上位機顯示電爐變壓器的一次電流，一次電壓，二次電壓，瞬時有功，瞬時無功，功率因數(shù)，二次折算電流，累計電量，管道流量、壓力，其他輔助設(shè)備的運行電流、轉(zhuǎn)速和電極行程等電氣運行狀況，還能對數(shù)據(jù)進行存儲、記錄，并形成報告。

4結(jié)束語

隨著國內(nèi)鎳鐵廠建設(shè)腳步的加快，市場競爭日益激烈，只有應(yīng)用可靠的控制和監(jiān)測系統(tǒng)才能保證設(shè)備的安全、穩(wěn)定運行，才能實現(xiàn)企業(yè)利潤的最大化，使企業(yè)立于不敗之地。

〔編輯：白潔〕

（英文摘要、關(guān)鍵詞下轉(zhuǎn)第48頁）