姜杰
摘 要:文章主要是通過(guò)對(duì)鋼鐵廠的水系統(tǒng)中出現(xiàn)問(wèn)題的案例進(jìn)行分析,指出其電氣設(shè)計(jì)上應(yīng)該注意的問(wèn)題,并針對(duì)問(wèn)題提出建議,以期為鋼鐵廠的循環(huán)水系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)工作提供參考。
關(guān)鍵詞:循環(huán)水系統(tǒng);電氣設(shè)計(jì);PLC控制
中圖分類(lèi)號(hào):TF085 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-8937(2015)17-0011-02
1 背景概述
鋼鐵廠的循環(huán)水系統(tǒng)主要由三個(gè)系統(tǒng)組成,分別為煉鋼循環(huán)水系統(tǒng)、軋鋼循環(huán)水系統(tǒng)以及高爐循環(huán)水系統(tǒng)。鋼鐵廠的循環(huán)水系統(tǒng)的工作主要是,利用水循環(huán)的水的流動(dòng),帶走生產(chǎn)線設(shè)備上的熱量,從而將其進(jìn)行有效降溫;同時(shí)還對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的鐵礦以及鐵渣進(jìn)行沖洗,從而保證設(shè)備的干凈以及足夠的空間。
循環(huán)水系統(tǒng)的穩(wěn)定性與生產(chǎn)線的運(yùn)行有著重要的關(guān)系,如果它出現(xiàn)問(wèn)題,則會(huì)對(duì)整個(gè)的鋼鐵生產(chǎn)線造成影響。為了提高生產(chǎn)線的安全性,一般會(huì)利用雙路電源對(duì)其進(jìn)行供電,同時(shí),在一些比較重要的場(chǎng)所必須要準(zhǔn)備采油機(jī)水泵以及保安電源,以防止電源斷電情況的發(fā)生,而造成不可估計(jì)的后果。在進(jìn)行電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)時(shí),考慮不全面將會(huì)對(duì)水系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成影響。本文主要以一些鋼鐵廠循環(huán)水系統(tǒng)的故障案例為研究對(duì)象,對(duì)于PLC的設(shè)置開(kāi)關(guān)數(shù)目對(duì)通道進(jìn)行設(shè)備啟停的控制,以及啟停按鈕的控制通道進(jìn)行具體的分析,同時(shí)提出一些有針對(duì)性的建議。
2 循環(huán)水系統(tǒng)的電路控制
在鋼鐵廠的循環(huán)水系統(tǒng)中,主要有兩種方式對(duì)供水泵進(jìn)行控制,一種是單開(kāi)關(guān)電路控制,如圖1所示;一種是雙開(kāi)關(guān)電路控制,如圖2所示。
2.1 單開(kāi)關(guān)電路控制
使用圖1的電路時(shí),在對(duì)水泵啟停進(jìn)行遠(yuǎn)程PLC控制時(shí),其電路中的中繼器在觸電吸合情況下,實(shí)現(xiàn)水泵的遠(yuǎn)程啟動(dòng),當(dāng)其觸電釋放時(shí),則實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵的遠(yuǎn)程停止。如果PLC柜發(fā)生故障,則會(huì)使得中繼器發(fā)生觸點(diǎn)釋放,最終將設(shè)備遠(yuǎn)程停止。其中PLC柜發(fā)生的故障主要有以下幾個(gè):USP發(fā)生故障、CPU發(fā)生故障、24V電源發(fā)生故障。
例如,在2011年3月中旬的一天,八鋼鋼鐵廠發(fā)生水泵啟停事故。微機(jī)控制畫(huà)面顯示1號(hào)的高線旋流井水泵的出口總管壓力數(shù)據(jù)沒(méi)有數(shù)據(jù),同時(shí)其流量參數(shù)也沒(méi)有變化。最終檢查發(fā)現(xiàn),旋流井立式長(zhǎng)軸泵停止運(yùn)行,造成其水位的快速上升,已經(jīng)將電機(jī)接線盒處淹沒(méi)。對(duì)故障原因進(jìn)行排查最后發(fā)現(xiàn),原來(lái)會(huì)就是PLC一直進(jìn)行無(wú)間斷的供電,電阻發(fā)熱,最終使得電源CPU的發(fā)生故障,使得電路出于斷電狀態(tài),則PLC柜中的中繼器處于釋放狀態(tài),而旋流機(jī)的電路斷電,設(shè)備停止運(yùn)行。這次事故造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失,高速線材產(chǎn)線共停止運(yùn)行時(shí)間達(dá)到3 h。故障發(fā)生的原因根本在于使用了第一種電路,只采用了一個(gè)中繼器,使得安全風(fēng)險(xiǎn)大大加劇。對(duì)故障進(jìn)行分析,可以得出,如果采用兩只中繼器,則不會(huì)發(fā)生這次事故。
2.2 雙開(kāi)關(guān)電路控制
圖1與圖2兩個(gè)控制電路都可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵啟停的現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制以及遠(yuǎn)程PLC控制。兩個(gè)電路圖的區(qū)別在于,圖2電路中,當(dāng)起用遠(yuǎn)程PLC控制電動(dòng)機(jī)的啟停時(shí),主要是要經(jīng)過(guò)輸出模塊的兩個(gè)通道,而PCL柜中,兩個(gè)中繼器主要有兩個(gè)功能:一個(gè)用于啟動(dòng)電動(dòng)機(jī),一個(gè)用來(lái)停止電動(dòng)機(jī)。作為啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的中繼器,在觸點(diǎn)動(dòng)作之后,將輔助觸點(diǎn)進(jìn)行吸合,則電路處于通路狀態(tài),電動(dòng)機(jī)則被啟動(dòng),能夠?qū)⒔涣鹘佑|器進(jìn)行自保持,則控制回路和PLC的運(yùn)行通路是相互獨(dú)立的,當(dāng)PCL柜發(fā)生故障時(shí),水泵也不會(huì)停止運(yùn)行,從而增加了系統(tǒng)的安全性。
2013年1月份,某鋼鐵廠的高爐處發(fā)生水泵啟停事故,現(xiàn)場(chǎng)檢查,發(fā)現(xiàn)采用圖1設(shè)計(jì)的空冷器以及風(fēng)扇等全部處于停止運(yùn)行狀態(tài),而采用圖2所示的設(shè)計(jì)方案的水泵組電機(jī)正常運(yùn)行。處理人員將空冷器設(shè)置為機(jī)旁啟動(dòng)狀態(tài),將水溫進(jìn)行控制,然后與高爐的中控室聯(lián)系,將補(bǔ)水泵進(jìn)行手動(dòng)啟停,以保證供水壓力的正常,故障在兩個(gè)小時(shí)之后處理完畢。
對(duì)于這個(gè)故障進(jìn)行分析,找出其根本原因是高爐水循環(huán)系統(tǒng)的PLC的CPU發(fā)生故障,停止運(yùn)行。對(duì)故障的處理方案為對(duì)CPU重新上電,恢復(fù)啟動(dòng)。之后,設(shè)備的各種運(yùn)行狀況恢復(fù)正常,故障得到解決。
因?yàn)榇舜喂收习l(fā)生的鋼鐵廠,采用了圖2所示的設(shè)計(jì)方案,因此,盡管PLC發(fā)生故障,但是水循環(huán)系統(tǒng)的供水供能沒(méi)有受到障礙,供水泵依舊供水正常,沒(méi)有造成生產(chǎn)線的停滯,對(duì)高爐的冶煉沒(méi)有造成影響,同時(shí),故障修復(fù)的時(shí)間也比較短。
PLC一般比較可靠,但是其系統(tǒng)也會(huì)發(fā)生問(wèn)題,并且一旦發(fā)生問(wèn)題,采用一個(gè)中繼器的電路將會(huì)造成很?chē)?yán)重的后果。PLC發(fā)生故障的原因有很多種,當(dāng)設(shè)計(jì)人員變成出現(xiàn)漏洞或者失誤時(shí)、當(dāng)PLC的電源發(fā)生故障,停止供電時(shí)等等情況都可能造成PLC的故障。而水循環(huán)系統(tǒng)的重要性是有目共睹的,其直接影響到其系統(tǒng)的整個(gè)運(yùn)行過(guò)程。
因此,PLC的故障的嚴(yán)重性也就不言而喻。因此,重要的水泵組必須要使用圖2所示的電路設(shè)計(jì),來(lái)增加系統(tǒng)運(yùn)行的安全性以及穩(wěn)定性。
2.3 控制按鈕直接接入電氣控制回路
2010年2月份,某鋼鐵廠的連鑄循環(huán)水系統(tǒng)的低壓泵組以及空氣壓縮器等全部停止運(yùn)行,而因?yàn)榭諝鈮嚎s機(jī)的停機(jī),使得后續(xù)的一些工序也全部停止運(yùn)行,造成的損失巨大。分析事故發(fā)生的原因在于,PLC發(fā)生故障,在經(jīng)過(guò)兩個(gè)多小時(shí)的處理,供水系統(tǒng)恢復(fù)正常。
這個(gè)案例中鋼鐵廠,使用的是轉(zhuǎn)爐水系統(tǒng)的電氣自動(dòng)化控制方式,其中是采用一只中繼器的電路控制方案設(shè)計(jì)低壓電動(dòng)機(jī),造成了其本身對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)的防御能力低下,一旦PLC發(fā)生故障,則系統(tǒng)全部癱瘓。還有一點(diǎn),現(xiàn)場(chǎng)操作按鈕全部是接入到電回路中的,實(shí)行的是電路的自動(dòng)化控制,沒(méi)有設(shè)置手動(dòng)裝置,使得電路一旦發(fā)生問(wèn)題,則系統(tǒng)中的所有接入電路中的設(shè)備停止運(yùn)行。在故障發(fā)生之后,也無(wú)法啟動(dòng)循環(huán)水系統(tǒng),使得故障恢復(fù)緩慢。
因此,現(xiàn)場(chǎng)的控制按鈕應(yīng)該直接和電氣控制連接在一起,而不能夠,接入到PLC,通過(guò)對(duì)PLC的控制對(duì)設(shè)備的啟停進(jìn)行控制。
3 結(jié) 語(yǔ)
鋼鐵廠的循環(huán)水系統(tǒng)的重要設(shè)備即是水泵,其比較簡(jiǎn)單,對(duì)出數(shù)量等工藝條件不需要控制,也不需要受溫度等設(shè)備條件的限制。其中電動(dòng)機(jī)的保護(hù)裝置一般主要用電氣系統(tǒng)來(lái)完成。
3.1 應(yīng)注意的問(wèn)題
鋼鐵廠循環(huán)水系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)需要注意三個(gè)問(wèn)題:
①采用一只中繼器的控制電路圖故障發(fā)生的頻繁,只適合于一些不重要的供水環(huán)節(jié)。
②在重要的循環(huán)水系統(tǒng)場(chǎng)所,必須要采用兩只繼電器的控制電路,增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性。
③現(xiàn)場(chǎng)的控制按鈕應(yīng)該直接和電氣控制連接在一起,以便預(yù)防故障發(fā)生時(shí),出現(xiàn)無(wú)法對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行啟停的情況。
3.2 應(yīng)做的工作
同時(shí)還應(yīng)該做到以下兩點(diǎn):
①循環(huán)水系統(tǒng)的PLC發(fā)生故障時(shí),系統(tǒng)依舊可以正常運(yùn)行,保證循環(huán)水系統(tǒng)的整合持續(xù)正常供水功能。
②循環(huán)水系統(tǒng)的PLC發(fā)生故障時(shí),可以在設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行啟停,以達(dá)到對(duì)生產(chǎn)線的正常運(yùn)行,降低因故障造成的經(jīng)濟(jì)損失。
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