劉曉兵 石琳芳

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0 引言

軟水泵房軟水閉路循環(huán)系統(tǒng)是高爐生產(chǎn)的重要設備，主要用于高爐爐體及熱風爐高溫設備的冷卻降溫，以保證高溫設備的可靠運行，在煉鐵生產(chǎn)設備中有著非常重要的地位，其運行的可靠性對高爐的正常生產(chǎn)起著決定性作用。該系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，將直接影響高溫設備的冷卻降溫，輕則造成使用壽命的縮短，重則損壞設備，進一步造成高爐慢風或休風，影響高爐生產(chǎn)。

1 現(xiàn)狀分析

軟水泵房軟水閉路循環(huán)系統(tǒng)必須保持穩(wěn)定的水壓，才不致高溫設備得不到正常冷卻或閉路循環(huán)管網(wǎng)超壓損壞導致系統(tǒng)癱瘓。然而，3＃高爐軟水泵房熱風爐自動補水系統(tǒng)已不能正常工作，原設計的ABB變頻器已損壞，不能很好地穩(wěn)定系統(tǒng)水壓，這不僅給工作人員增加了勞動強度，而且影響了高爐的正常生產(chǎn)。由于備件短缺，后來曾更換過一臺不同類型的變頻器，但由于該變頻器功能簡單，不具備PID閉環(huán)控制功能，不能穩(wěn)定系統(tǒng)水壓，仍實現(xiàn)不了自動補水。

2 改造思路及其可行性分析

筆者認真分析研究軟水泵房軟水閉路循環(huán)自動補水系統(tǒng)控制原理后，認為要保證其正常工作，必須做到以下2點：（1）將補水系統(tǒng)控制裝置改用具有PID閉環(huán)控制功能的變頻器，從而將系統(tǒng)水壓穩(wěn)定在工藝要求范圍內，確保高溫設備穩(wěn)定運行。（2）必須保證變頻器PID運行性能的決定性參數(shù)——熱風爐自動補水系統(tǒng)水壓反饋值的準確性。

原設計安裝的自動補水系統(tǒng)控制器件ABB變頻器已損壞，目前無相同型號的備件可利用?，F(xiàn)有的備件SA MCO－i系列變頻器具有PID閉環(huán)控制功能，可通過操作面板設置合適的頻率給定值，反饋元件遠傳壓力表所反映的系統(tǒng)水壓作為反饋值輸入變頻器，在變頻器內部進行疊加，利用其PID閉環(huán)控制功能進行系統(tǒng)水壓閉環(huán)控制。這樣就能穩(wěn)定系統(tǒng)水壓，實現(xiàn)自動補水。SA MCO－i系列變頻器具有控制功能靈活、調用參數(shù)簡捷、調試容易、性能穩(wěn)定、備件充足、實用性強等優(yōu)點，可有效提高設備運行的可靠性。

SA MCO－i系列變頻器要求反饋元件的阻值在5 kΩ以上，而實際反饋元件遠傳壓力表的阻值只有380Ω，這會使變頻器反饋輸入端輸入電流超過允許值，對變頻器造成損害。這種情況可通過改用阻值大于5 kΩ的遠傳壓力表、利用電接點壓力表作為反饋元件（將模擬控制改為數(shù)字控制，使系統(tǒng)水壓穩(wěn)定在工藝允許范圍內）等方法來解決。后來只找到電接點壓力表，故采用以電接點壓力表作為反饋元件的方法。

3 改造方案

3．1 改造后的電氣控制系統(tǒng)

由于使用了不同的控制裝置，鑒于各自控制功能及控制方式不同，需對原電氣控制線路進行改造。在分析研究了SA MCO－i系列變頻器的控制功能、控制方式及接線方式后，筆者根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，對原控制線路圖進行了相應增減，自行設計出了由SA MCO－i系列變頻器控制的自動補水系統(tǒng)。改造后的電氣控制原理如圖1所示。

圖1 改造后的電氣控制原理圖

3．2 工作原理

變頻器正常時水泵由變頻器驅動運行，當變頻器發(fā)生故障時，自動切換為工頻運行。具體2臺水泵哪臺運行哪臺備用，通過選擇控制柜門上水泵開關決定。

變頻器正常時，變頻器內部觸點：FA—FC閉合、FB—FC分斷，繼電器1 KA吸合，水泵由變頻器驅動運行。當系統(tǒng)水壓降低至保護低限時，繼電器C低吸合C高釋放，變頻器以給定頻率驅動水泵工作，系統(tǒng)水壓慢慢上升；當系統(tǒng)水壓升高至保護高限時，繼電器C高吸合C低釋放，變頻器以第二速度（0 Hz）運行，水泵停止工作，系統(tǒng)水壓慢慢降低；當系統(tǒng)水壓又降低至保護低限時，繼電器C低又吸合……如此循環(huán)往復，使系統(tǒng)水壓穩(wěn)定在工藝允許范圍內，實現(xiàn)了自動補水。

當變頻器發(fā)生故障時，變頻器內部觸點：FA—FC分斷、FB—FC閉合，繼電器2 KA吸合，水泵按工頻運行。當系統(tǒng)水壓降低至保護低限時，繼電器C低吸合，水泵以工頻50 Hz運行，系統(tǒng)水壓慢慢上升；當系統(tǒng)水壓升高至保護高限時，繼電器C高吸合C低釋放，水泵停止工作，系統(tǒng)水壓慢慢降低；當系統(tǒng)水壓又降低至保護低限時，繼電器C低又吸合……如此循環(huán)往復，使系統(tǒng)水壓穩(wěn)定在工藝允許范圍內，也實現(xiàn)了自動補水。

原來接于變頻器反饋輸入端的遠傳壓力表改為電接點壓力表后，其電接點用來驅動兩繼電器C高、C低的吸合、釋放，進一步控制水泵啟動、停止。

由于SA MCO－i系列變頻器緊急停止功能運行時變頻器會發(fā)出報警信號，需復位才能繼續(xù)工作，因此，不能使用緊急停止端子ES作為系統(tǒng)水壓升高至保護高限時的水泵停止控制方式。我們利用變頻器的多速控制功能，通過多功能端子——第二速選擇端2DF，來實現(xiàn)水泵停止控制。工作原理為：當系統(tǒng)水壓升高至保護高限時，繼電器C高吸合，第二速選擇端2DF端子閉合，變頻器以第二速度運行。通過變頻器功能參數(shù)，我們將第二速的頻率值設置為0 Hz，這樣，當系統(tǒng)水壓升高至保護高限時，變頻器以0 Hz運行，水泵也就會停止工作。

4 技術創(chuàng)新點及實施效果

4．1 創(chuàng)新點

改造后的軟水熱風爐自動補水系統(tǒng)控制裝置為具有PID閉環(huán)控制功能的SA MCO－i系列變頻器，它能將系統(tǒng)水壓穩(wěn)定在工藝要求范圍內，從而確保了高溫設備的穩(wěn)定運行，保證了高爐正常生產(chǎn)。

由于作為反饋元件的遠傳壓力表的控制參數(shù)與新控制系統(tǒng)不匹配，因此反饋值不能精確反映實際系統(tǒng)水壓，使新系統(tǒng)控制性能變差，達不到生產(chǎn)工藝要求。經(jīng)分析研究，將反饋元件更換為壓力范圍合適的電接點壓力表，按工藝要求調整壓力上、下極限，確保系統(tǒng)水壓穩(wěn)定在工藝允許范圍內，從而保證了高溫設備的正常遠行。

4．2 實施效果

該改造項目自實施并投運以來，未發(fā)生過一次因系統(tǒng)水壓異常造成高溫設備損壞及影響高爐生產(chǎn)的現(xiàn)象，大大降低了維修強度和維修成本，實現(xiàn)了降本增效，提高了軟水泵房自動補水系統(tǒng)的可靠性。

5 遺留問題

由于時間倉促，未能找到阻值合適的反饋元件——遠傳壓力表，故使用了電接點壓力表作為反饋元件，因此系統(tǒng)水壓只能穩(wěn)定在工藝允許的一個范圍內而不能穩(wěn)定在某一壓力點上，這樣就導致系統(tǒng)水壓稍微有所波動。如果更換阻值合適的遠傳壓力表作為反饋元件，系統(tǒng)水壓穩(wěn)定效果將更加理想。

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