漣鋼高爐鼓風(fēng)機變頻系統(tǒng)改造

王　波，李明和

引言

漣鋼能源中心高爐電動鼓風(fēng)機AV85、AV80于2003年投產(chǎn)，該風(fēng)機專用于高爐鼓風(fēng)，風(fēng)機的安全運行直接影響到高爐的安全生產(chǎn)。風(fēng)機采用西門子SIMOVERT S負載換向（LCI）式的變頻器，已經(jīng)使用有14年了，SIMOVERT S變頻器的控制器是西門子上一代SYMADYN D控制器。因電子器件不斷更新，SIMOVERT S已經(jīng)從 2007年開始逐漸被Sinamics GL150取代。SIMOVERT S由于備件老化、備件及技術(shù)服務(wù)人員有限等問題，一旦設(shè)備發(fā)生故障，就有可能導(dǎo)致停產(chǎn)的風(fēng)險。且已經(jīng)出現(xiàn)有電源模塊、控制面板老化，風(fēng)壓接點接觸不良，勵磁控制器損壞導(dǎo)致停機等故障，如果涉及到程序問題，國內(nèi)已經(jīng)沒有這樣的維護力量，特提出對設(shè)備控制系統(tǒng)進行大修改造。

在2013年8#高爐建造時投運了第二套風(fēng)機變頻控制系統(tǒng)GL150，啟動8#高爐的AV90風(fēng)機，該套GL150變頻系統(tǒng)采用新的SINAMICS系統(tǒng)控制器和相關(guān)控制部件，其備件通用性強，價格便宜。庫存、供貨周期及技術(shù)服務(wù)等方面都有很大的優(yōu)勢。

1　二拖二大修改造的模式與優(yōu)越性

因2臺變頻器均安裝在3#風(fēng)機房，可以對兩套變頻器進行優(yōu)化改造，改造升級后，可以變成二拖二的變頻啟動模式：對兩套變頻控制系統(tǒng)程度升級，保留老系統(tǒng)的SIMOVERT S不變，繼續(xù)啟動AV80，AV85；原有8#高爐的GL150變頻系統(tǒng)啟動AV85，AV90，AV80三臺風(fēng)機，這樣在任何一套變頻啟動故障時確?？梢蚤_動兩臺風(fēng)機，保證高爐的安全生產(chǎn)。

2　升級改造LCI主要銘牌數(shù)據(jù)

AV80 電機：1DZ2052-8AE02-Z，10 kV，32000 kW；

AV85 電機：1DZ2052-8AE02-Z，10 kV，32000 kW；

AV90 電機：1DZ2070-8AE02-Z，10 kV，40000 kW；

SIMOVERT S：6SB1024-2BB00-Z+A05+A11。

3　改造要點

本次改造在原有SIMOVERT S一拖二（AV80，AV85），GL150 一拖一（AV90）的基礎(chǔ)上，通過升級現(xiàn)有AV80與AV85的勵磁柜以及對現(xiàn)有GL150控制柜進行升級改造，輔助增加4面新的開關(guān)柜，使升級的GL150能夠?qū)崿F(xiàn)“一拖三”的功能，見圖1。

圖1　改造后的一次接線圖

3.1　改造連接一次圖詳解

障時，備品可以互換，增加通用性也降低備品費用。

（1）圖 1 中 LSC21、LSC1、MSC1、MSC21 都是新增的中壓開關(guān)或隔離開關(guān)，其主要功能是在任一套軟啟動使用時，不影響另外一套系統(tǒng)。使兩套變頻器在運行中互不干擾。

（2）AV80和AV85勵磁柜升級成新的勵磁柜，其功能與接口也需要進行升級，最終實現(xiàn)所有勵磁柜均能與新的GL150柜通訊。

（3）升級后，勵磁柜為全新接口，軟啟動的維護工作量與停機風(fēng)險大大減少。

（4）如果能夠?qū)IMOVERT S的控制部分升級成GL150，就可以實現(xiàn)二拖三的改造，兩套變頻控制可以分別啟動3臺風(fēng)機，當(dāng)任何一套變頻系統(tǒng)出現(xiàn)故

3.2　GL150部分（1套）

該部分主要對8#高爐的GL150控制柜進行改造，增加一拖三接口，并對軟件進行重新編制，使其能夠與升級后的AV80與AV85的勵磁柜相配合；同時在GL150的控制柜內(nèi)增加一套PLC系統(tǒng)，主要功能是處理GL150一拖三以及Simovert S一拖二之間的互切邏輯。該部分改造在原GL150柜內(nèi)進行，現(xiàn)場不增加新的柜體。

新增加的PLC系統(tǒng)位于控制柜內(nèi)，新增加的HMI屏位于柜門上，其上可以顯示GL150與Simovert S的控制狀態(tài)并且可以遠程控制開關(guān)柜的動作，以此可以實現(xiàn)GL150與Simovert S的互切。

當(dāng)SIMOVERT S出現(xiàn)故障或別的情況需要用GL150來啟動AV80或者AV85，此時只需要在GL150新增加的HMI觸摸屏上，直接選取相應(yīng)的啟動邏輯，其可以自動控制開關(guān)柜以及對應(yīng)的勵磁柜來進行邏輯切換，使用非常方便。

該切換邏輯信號亦可以直接轉(zhuǎn)到上位PLC，以實現(xiàn)遠程邏輯切換，對客戶使用非常方便，同時也不影響原SIMOVERT S對AV80以及AV85的控制邏輯。

3.3　勵磁部分（2套勵磁柜）

控制AV80與AV85的兩面勵磁柜需要升級，升級后的勵磁柜采用6RA80作為控制器，顯示屏采用最新的西門子HMI觸摸屏，并且實現(xiàn)漢化顯示控制畫面；全新勵磁柜可以與GL150實現(xiàn)互聯(lián)，以此來實現(xiàn)GL150對AV80與AV85的啟動控制。新勵磁柜尺寸與原有勵磁柜尺寸一致，擺放位置相同，位于電氣室一樓SIMOVERT S電器室內(nèi)。

圖2　變頻系統(tǒng)的平面布置簡圖

為了完成兩套變頻控制系統(tǒng)的互聯(lián)，可直接在一樓的升降壓變壓器之間用電纜連接，然后通過在原有GL150以及SIMOVERTS系統(tǒng)的輸入輸出側(cè)各增加一面中壓開關(guān)柜或隔離開關(guān)柜，共計4面，來實現(xiàn)在一套軟起啟動時不影響另外一套系統(tǒng)，兩套系統(tǒng)互相隔離。

如圖2所示，為了合理利用空間，增加的開關(guān)柜位于電氣室一層的變壓器室內(nèi)，原有變壓器與開關(guān)柜之間以及變壓器與LCI軟起系統(tǒng)之間的動力電纜可以利舊，新增加動力電纜為開關(guān)柜之間的電纜。

4　軟啟動過程

4.1　SIMOVERTS啟動AV80和AV85風(fēng)機的操作步驟

斷開LSC1和MSC1的隔離開關(guān)或者是中壓斷路器，合上LSC21和MSC21隔離開關(guān)或中壓斷路器保證兩個軟啟動系統(tǒng)的隔離。按正常程序啟動即可。

4.2　用GL150啟動AV80、AV85、AV90任意一臺電機步驟

（1）合上斷開LSC1和MSC1的隔離開關(guān)或者是中壓斷路器，斷開LSC21和MSC21隔離開關(guān)或中壓斷路器保證兩個軟啟動系統(tǒng)的隔離。

（2）以啟動MBC3風(fēng)機為例，首先把MBC3，MBM3，MBL3斷路器放置工作位置，復(fù)位變頻啟動和勵磁控制屏上的所有信號，然后在GL150新增加的HMI觸摸屏上，直接選取相應(yīng)MBL3的啟動邏輯，這是可以自動控制開關(guān)柜以及對應(yīng)的勵磁柜來進行邏輯切換，在風(fēng)機房的DCS操作系統(tǒng)中點擊啟動MBL3的按鈕即可啟動風(fēng)機，變頻系統(tǒng)接收到風(fēng)機主電機MBL3的啟動信號，會根據(jù)程序設(shè)置依次合上MBC3和MBM3兩個啟動柜，等電機電壓達到10 kV左右，轉(zhuǎn)速達1500轉(zhuǎn)時，變頻啟動進入同期并網(wǎng)模式，會根據(jù)電網(wǎng)電壓和頻率自動跳閘電機的電壓和頻率，達到并網(wǎng)條件時發(fā)合閘令合上MBL3電機運行斷路器，再斷開MBC3和MBM3兩個啟動斷路器，主電機啟動完成。

5　實際改造情況

因漣鋼實際原因和資金問題，這次改造只對AV85的勵磁控制屏進行了改造，因AV80風(fēng)機主電機的勵磁控制屏未能同步改造，所以無法完成GL150變頻器一拖三的功能，通過改造后暫時可以6#高爐的SIMOVERT S繼續(xù)啟動 AV80、AV85風(fēng)機，8#高爐的GL150可以啟動AV90和AV85兩臺風(fēng)機，等下一步對AV80風(fēng)機主電機的勵磁控制屏進行改造后，可以實現(xiàn)GL150的一拖三功能。

6　總結(jié)

高爐鼓風(fēng)機是高爐生產(chǎn)關(guān)鍵的設(shè)備，其能否安全運行和按時啟動都跟高爐的生產(chǎn)息息相關(guān)，保證高爐風(fēng)機能夠按時啟動和安全運行一直是關(guān)注的重點工作，利用現(xiàn)有的變頻軟啟動系統(tǒng)，通過增加兩套變頻系統(tǒng)的電纜連接，再對啟動軟件編程，就可以實現(xiàn)兩套變頻系統(tǒng)的二拖二功能，是非常科學(xué)合理的功能改造設(shè)計，如果能在后期對SIMOVERT S的控制系統(tǒng)進行升級，升級成GL150的變頻控制系統(tǒng)，那樣就在6#高爐和8#高爐風(fēng)機的變頻啟動中實現(xiàn)雙冗余的設(shè)計，能大大提高風(fēng)機啟動的安全可靠性。