【摘 要】本文是大興安嶺云冶礦業(yè)開發(fā)有限公司冶煉廠的20T鍋爐房變頻器控制系統(tǒng)的改造過程，作者通過設(shè)備實(shí)際運(yùn)行的不便和弊端，進(jìn)行了相關(guān)設(shè)計(jì)和實(shí)際改造，并取得了良好收益。

【關(guān)鍵詞】云冶礦業(yè)；電氣改造

1.改造前20T鍋爐電氣控制系統(tǒng)狀況

動(dòng)力車間20T鍋爐房一樓下渣處，座落著1、2#鼓風(fēng)機(jī)配電柜，兩臺(tái)柜內(nèi)各裝載著風(fēng)機(jī)變頻器及遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，由于常年工作于惡劣的環(huán)境下，兩臺(tái)配電柜內(nèi)外滿是灰塵。變頻器屬于精密儀器，若長期在積灰環(huán)境下工作很容易導(dǎo)致過熱、短路等故障，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使鼓風(fēng)機(jī)異常運(yùn)轉(zhuǎn)或無法運(yùn)轉(zhuǎn)、電機(jī)燒毀、鍋爐整體停爐等事故。我公司試生產(chǎn)的三年中， 多次出現(xiàn)變頻器控制失靈的狀況，同時(shí)導(dǎo)致20T鍋爐引風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵、補(bǔ)水泵控制失靈，最終使1#鼓風(fēng)機(jī)變頻器損壞，風(fēng)機(jī)電源線燒斷短路，造成了一系列事故。

2.20T鍋爐電氣控制系統(tǒng)改造的必要性

20T鍋爐是動(dòng)力車間的核心部分，不但保障著生產(chǎn)期間全車間蒸汽供應(yīng)，更提供著冬季全公司的保暖，冬季出現(xiàn)事故停運(yùn)，會(huì)導(dǎo)致車間冶水泵、管道、罐體凍裂凍壞，產(chǎn)生安全環(huán)保事故，給公司造成重大損失。

鼓風(fēng)機(jī)是鍋爐正常運(yùn)行的前提條件，工作時(shí)不但可以增加燃燒室內(nèi)的氧氣含量，起到助燃的作用，使燃燒更充分、更徹底，提升經(jīng)濟(jì)效益，更重要的是在起爐時(shí)更快速、迅速地使鍋爐達(dá)到正常工作狀態(tài)，沒有鼓風(fēng)機(jī)，鍋爐根本無法運(yùn)行。

出于節(jié)約電纜成本、使操作工更直接地觀察設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的目的，我公司大部分電氣設(shè)計(jì)都是把電機(jī)及其啟動(dòng)柜等設(shè)備安裝在同室內(nèi)。這個(gè)設(shè)計(jì)對于20T鍋爐鼓風(fēng)機(jī)來講是一個(gè)缺陷。鼓風(fēng)機(jī)與鍋爐下渣口一同安裝于20T鍋爐房一樓，下渣時(shí)伴隨著大量的粉塵和煤灰。飄進(jìn)了風(fēng)機(jī)和配電柜中。由于配電柜不是密封設(shè)計(jì)，灰從電纜進(jìn)出口與配電柜散熱口侵襲進(jìn)配電柜內(nèi)部，導(dǎo)致內(nèi)部電氣元件受到侵蝕，電氣絕緣性與安全性大大降低。由于不能停機(jī)，配電柜在帶電的情況下很難清理徹底。因此，如何處理這個(gè)難題成了當(dāng)務(wù)之急。

3.20T鍋爐房變頻器控制系統(tǒng)組成

3.1 ABB ACS800型變頻器工作原理

主電路是給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。 它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。

3.2 PLC控制系統(tǒng)概況

動(dòng)力車間20T鍋爐工業(yè)控制通過PLC可編程邏輯控制器來實(shí)現(xiàn)，工作原理：當(dāng)可編程邏輯控制器投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。

3.3 組態(tài)王的特點(diǎn)及其功能

動(dòng)力車間20T鍋爐遠(yuǎn)程工業(yè)控制主要通過工控機(jī)實(shí)現(xiàn)，而工控機(jī)所使用軟件正是基于組態(tài)王軟件制作。組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，是新型的工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，它以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟、硬件平臺(tái)構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。它具有適應(yīng)性強(qiáng)、開放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。

4.20T鍋爐電氣控制系統(tǒng)改造的實(shí)際探索

4.1改造方案的選定

為解決鼓風(fēng)機(jī)配電柜落灰困擾，保護(hù)控制系統(tǒng)元件，延長變頻器使用壽命，經(jīng)過實(shí)地測量和研究討論，兩個(gè)改造方案浮出水面：

方案一：在1、2#鼓風(fēng)機(jī)配電柜四周架設(shè)塑鋼板房，達(dá)到封閉配電柜、阻擋積灰進(jìn)入的目的。

方案二：將1、2#鼓風(fēng)機(jī)配電柜連同內(nèi)部電氣設(shè)備、變頻器、電纜等整體遷移至20T鍋爐房配電室內(nèi)，并重新布架電纜溝線路。

方案一施行簡單，見效快，只是占地面積較大。由于鼓風(fēng)機(jī)配電柜周圍狹窄，建造后的塑鋼板房很難保證與配電柜間的電氣安全距離，對檢修、維護(hù)工作的施行也有諸多不便。因此該方案被棄用。

方案二屬于大型改造，不僅要重新架設(shè)柜內(nèi)的主電纜、動(dòng)力電纜、控制電纜，還要把沉重的配電柜從一樓除渣間搬運(yùn)至20T鍋爐配電室內(nèi)重新架立，施行起來有諸多困難。但此方案的最大好處就是一勞永逸，不但徹底根絕配電柜積灰問題，在美觀設(shè)計(jì)方面也符合電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還可以使我公司電工得到充分的實(shí)際操作鍛煉，一舉三得。經(jīng)過縝密的研究考證，方案二成為了最終選擇。

4.2配電柜坐落地點(diǎn)改造

鼓風(fēng)機(jī)配電柜與鍋爐房配電室雖只有一窗之隔，但搬運(yùn)起來卻有著諸多不便。首先便是兩臺(tái)柜內(nèi)布滿了各種各類的電纜線路，為保證線序的正確性，電工拆線時(shí)只能是邊拆邊記。其次，兩臺(tái)柜的底座在安裝時(shí)是采用預(yù)埋件焊接于地下的，為保證配電柜底角的平整性和重新架立后的水平性，我們請車間焊工用了一天的時(shí)間完成了切割和焊接工作。第三，除渣間與配電室之中隔了兩道門，門口狹窄，勉強(qiáng)能使配電柜通過，無法使用人海搬運(yùn)。我們使用了烘爐用的圓木當(dāng)做軌道，將兩臺(tái)配電柜一點(diǎn)點(diǎn)地推至配電室內(nèi)，架立起來后與配電室內(nèi)其它配電柜對齊，兩個(gè)離家多年的苦孩子終于回到了大家庭的懷抱。

4.3變頻器控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制/就地控制改造

由于1#鼓風(fēng)機(jī)變頻器燒壞，使得1#循環(huán)泵、2#補(bǔ)水泵、2#引風(fēng)機(jī)變頻器遠(yuǎn)程控制/就地控制同時(shí)失靈，無法正常運(yùn)作，為解決這一技術(shù)難題，我們咨詢了廠家，查閱了指導(dǎo)說明書，更改了部分變頻器表碼，使其可以手動(dòng)操作，就地控制終于恢復(fù)正常。

由于工控機(jī)界面無法觀測到各風(fēng)機(jī)、水泵運(yùn)行情況，為方便人員直觀、及時(shí)地控制，省卻頻繁到設(shè)備工作地點(diǎn)操作，提高操作安全性。我們大膽設(shè)計(jì)改良20T鍋爐房8臺(tái)變頻器設(shè)備線路：將各風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備處的變頻器配電柜連接相關(guān)控制電纜與中間繼電器器，在20T鍋爐房二樓主控室匯成統(tǒng)一回路，此項(xiàng)設(shè)計(jì)正是本次改造的精髓與難點(diǎn)所在。

控制線路的架設(shè)：從水膜除塵間至鍋爐房的控制線路，我們采取了穿管架空明設(shè)，將PVC管固定在引風(fēng)機(jī)煙道上，走線美觀，符合電氣設(shè)計(jì)規(guī)定；從鍋爐一樓到二樓主控室的控制電纜，我們同樣采取架空模式，只是架空位置處于鍋爐供暖管道的下方，并留有一定空間距離，防止管道過熱燙壞電纜絕緣層出現(xiàn)事故；最后采取鉆墻打眼方式將控制配電箱、控制電纜接匯于主控室內(nèi)。

4.4動(dòng)力電纜、控制電纜、電氣元件的選擇

鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)線動(dòng)力方面，我們采用了與原進(jìn)線同線徑的3x120m㎡+1x70m㎡的四芯鎧裝電纜20米；電機(jī)動(dòng)力電纜采用了3x25m㎡+1x16 m㎡的四芯電纜60米；控制電纜采用了2.5m㎡x10十芯電纜200米；電氣元件部分，采用了0-100%量程、4-20mA開度表8只、中間繼電器選用MY2N-JMY2NJAC220V16只、按鈕選用直徑22mm自復(fù)位按鈕紅綠色各8只。

5.20T鍋爐房變頻器控制系統(tǒng)改造的效益

5.1方案實(shí)施后的經(jīng)濟(jì)效益

項(xiàng)目改造所需材料成本約1萬元；節(jié)約廠家技術(shù)人員到我公司培訓(xùn)資金4萬元；解決了鼓風(fēng)機(jī)配電柜落灰困擾，保護(hù)了控制系統(tǒng)元件，延長了變頻器使用壽命。

5.2項(xiàng)目實(shí)施后的社會(huì)效益

省卻了人員頻繁到設(shè)備工作地點(diǎn)操作，提高了操作安全性，提高了我公司電工的操作能力和安裝水平，為今后安裝、維護(hù)、修理變頻器打下了基礎(chǔ)，技術(shù)價(jià)值不可限量。

6.結(jié)束語

我們對大興安嶺云冶礦業(yè)開發(fā)有限公司冶煉廠的20T鍋爐房變頻器控制系統(tǒng)進(jìn)行了一系列改造，雖然取得了較好的成績，但在運(yùn)行期間仍然存在一些問題。在2013-2014年供暖期間，有操作人員反映：升降1、2#某風(fēng)機(jī)或水泵時(shí)，另一臺(tái)開度表指針有時(shí)會(huì)動(dòng)作一下復(fù)原。后經(jīng)研究，這是由于開度表工作電流極小，為4-20mA，輕微的感應(yīng)電流就會(huì)使表針動(dòng)作。當(dāng)操作某組設(shè)備時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)感應(yīng)電流，從而使其它開度表針有所動(dòng)作。由于我們在控制電纜的選型上沒有考慮選用屏蔽性比較好的電纜，只考慮其經(jīng)濟(jì)性選用了普通控制電纜，這是在以后的工作和學(xué)習(xí)中尤其要注意的，我們只有不斷地學(xué)習(xí)和總結(jié)，才能更好地在經(jīng)濟(jì)性和適用性上達(dá)到完美的統(tǒng)一。