馬云鵬

摘 要：轉(zhuǎn)爐煉鋼會產(chǎn)生大量的低品位蒸汽，將這些蒸汽通入螺桿動力機進行發(fā)電，可以對這些蒸汽進行有效的利用，避免能源的浪費。本文以900kW發(fā)電機組為例對螺桿發(fā)電的控制系統(tǒng)進行了詳細的說明。

關(guān)鍵詞：螺桿機；發(fā)電機；控制系統(tǒng)；PLC；并網(wǎng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.152

1 螺桿發(fā)電工藝流程

從轉(zhuǎn)爐蓄熱器出來的飽和蒸汽通過蒸汽管道進入到螺桿動力機，推動動力機做功，帶動發(fā)電機進行發(fā)電。發(fā)出的低壓電經(jīng)并網(wǎng)柜并入到生產(chǎn)低壓網(wǎng)絡(luò)。蒸汽管道上裝有切斷閥和調(diào)節(jié)閥，用于控制蒸汽管道的通斷和調(diào)節(jié)進入到螺桿動力機的蒸汽量的大小，從而實現(xiàn)發(fā)電機的恒功率控制。

2 螺桿發(fā)電控制系統(tǒng)組成

螺桿發(fā)電的控制系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成：

（1）電氣儀表柜：柜內(nèi)主要裝有斷路器、繼電器、西門子300PLC、總線橋、隔離器等，柜子的前端裝有WEINVIEW觸摸屏和控制按鈕、指示燈等。西門子300PLC主要負責(zé)整套設(shè)備電氣系統(tǒng)的邏輯控制，觸摸屏負責(zé)實現(xiàn)人機對話，實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的控制、參數(shù)的修改以及歷史趨勢的查詢等?？刂瓢粹o，負責(zé)對現(xiàn)場設(shè)備的手動控制。

（2）現(xiàn)場儀表：主要有氣動切斷閥、電動調(diào)節(jié)閥、熱電阻、流量計、壓力表等。

（3）并網(wǎng)柜：主要由ABB調(diào)壓板、國電南自PSM694U、電壓表、頻率表、同步表等組成，連接發(fā)電機與低壓電網(wǎng)，用于發(fā)電機的電壓調(diào)整和自動同步檢測，發(fā)電機故障報警，并網(wǎng)的手自動控制。

3 螺桿發(fā)電控制方式

3.1 開機操作

開機操作前需要進行暖機操作，暖機操作時的閥門設(shè)定值為17%，將控制柜面板上“手動/自動”開關(guān)切換到“手動方式”，按下“開閥門”按鈕，這時調(diào)節(jié)閥會緩慢的打開，當(dāng)達到預(yù)設(shè)值時停止，發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速接近200r/min左右，運行15min。在此期間內(nèi)，電動機若無振動過大、聲音異常等故障，則可以進行開機操作。

開機操作分為手動和自動兩種模式。手動模式是通過電氣儀表柜前面板上的控制按鈕實現(xiàn)的，持續(xù)按下“開閥門”按鈕，控制電動調(diào)節(jié)閥緩慢的打開，使轉(zhuǎn)爐蒸汽通過管道進入到螺桿機，推動螺桿機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)速達到750r/min后，穩(wěn)定運行10min。然后再次按下“開閥門”，控制調(diào)節(jié)閥繼續(xù)打開，使螺桿機轉(zhuǎn)速達到1500r/min左右，運行10min。期間需要密切關(guān)注螺桿機與發(fā)電機是否運行正常，如發(fā)現(xiàn)異常需立即進行停機操作。系統(tǒng)一切正常后，加大調(diào)節(jié)閥開度，使的動力機轉(zhuǎn)速到達額定轉(zhuǎn)速2272r/min，并持續(xù)運行。

在自動模式下，將開機操作分為三個階段：一段開機操作、二段開機操作和額定狀態(tài)操作。首先需要在控制面板上將開機操作選為“自動模式”，然后按下電氣儀表柜前面板上的“開機”按鈕，進入一段開機操作階段。設(shè)定一段開機階段的目標轉(zhuǎn)速為750r/min，當(dāng)達到此轉(zhuǎn)速后不需要人為干預(yù)只需等待10分鐘系統(tǒng)可自動進入二段開機階段。另外，為了滿足一些特殊情況的需要，控制系統(tǒng)也做出了一些妥協(xié)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達到一段開機的目標轉(zhuǎn)速無故障運行10s后，也可以人為再次按下“開機”按鈕，提前進入二段開機階段。設(shè)定二段開機階段的轉(zhuǎn)速控制目標值是1500 r/min。當(dāng)達到此設(shè)定轉(zhuǎn)速后等待10min系統(tǒng)會自動進入額定狀態(tài)階段；同樣也可以當(dāng)轉(zhuǎn)速達到二段開機的目標轉(zhuǎn)速無故障運行10s后，也可以人為再次按下“開機”按鈕，提前進入額定狀態(tài)階段。額定狀態(tài)階段的轉(zhuǎn)速控制目標值是2272轉(zhuǎn)/分。

3.2 合閘并網(wǎng)操作

合閘并網(wǎng)需滿足以下條件：

（1）發(fā)電機轉(zhuǎn)速的變化范圍為2272±20 r/min；

（2）綜保及多功能電量器上的頻率值為50±0.5Hz；

（3）發(fā)電電壓達到400V左右。

當(dāng)同時滿足以上三個條件后，可以將并網(wǎng)控制柜前端的“單機/并網(wǎng)”轉(zhuǎn)換開關(guān)打到“并網(wǎng)”位。

合閘操作也有兩種模式：手動、自動。手動模式下進行并網(wǎng)操作，需仔細觀察并網(wǎng)柜上的同步表，同步表的狀態(tài)指示燈會順時針緩慢旋轉(zhuǎn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)到頂部綠燈區(qū)且且最中間的綠色指示燈（同步位置）亮起時，需要迅速的按下并網(wǎng)柜上的“合閘”按鈕，速度一定要快，否則可能并網(wǎng)不成功。若出現(xiàn)故障，如因逆功率.過電流等原因分閘，系統(tǒng)自動回歸到額定狀態(tài)運行階段，操作員可以擇機再次合閘并網(wǎng)。自動模式下，合閘并網(wǎng)不需要人為手動干預(yù)，當(dāng)滿足并網(wǎng)條件后系統(tǒng)會自動的需要合適的并網(wǎng)點并進行合閘并網(wǎng)，若一次并網(wǎng)不成功，還會自動進行第二次并網(wǎng)，直至并網(wǎng)成功。合閘并網(wǎng)成功后，PLC采用PID算法按照事先選定的控制方式自動控制調(diào)節(jié)閥的開度，保證控制目標值的輸出，滿足實際生產(chǎn)的需要。

3.3 停機操作

當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異?；蛐枰ＭC操作時，需要按下電氣儀表控制柜前端的“停機”按鈕，這時系統(tǒng)會進行停機操作。首先控制系統(tǒng)會逐漸減小調(diào)節(jié)閥的開度值，使得進入動力機的蒸汽量不斷減小，發(fā)電機轉(zhuǎn)速慢慢降低，當(dāng)發(fā)電轉(zhuǎn)速降至0r/min或功率降至0 kW時，PLC會向并網(wǎng)柜發(fā)出“分閘”信號，斷開發(fā)電機與并網(wǎng)柜的連接，最終使發(fā)電機與電網(wǎng)解裂。PLC會向并網(wǎng)柜發(fā)出“分閘”信號的同時，調(diào)節(jié)閥的開度設(shè)定值為零，控制調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。如果需要長時間停機時需要關(guān)閉管道上的氣動切斷閥和手閥。當(dāng)調(diào)節(jié)閥完全關(guān)閉后，系統(tǒng)自動計時，60min后自動關(guān)閉油泵。當(dāng)油泵關(guān)閉后，切斷所有用電設(shè)備電源，停機完畢。

3.4 系統(tǒng)運行控制方式

系統(tǒng)正常運行后，其控制方法有兩種：恒轉(zhuǎn)速控制、恒功率控制。

（1）恒轉(zhuǎn)速控制：調(diào)速控制系統(tǒng)主要通過PLC的PID運算，輸出的4～20mA的電流信號控制閥門開度，從而進行調(diào)節(jié)控制，通過調(diào)節(jié)閥門開度，調(diào)整進汽量的大小，從而達到控制調(diào)節(jié)動力機的轉(zhuǎn)速的目的，減少或增加動力機做功能力。

（2）恒功率控制：并網(wǎng)后，控制系統(tǒng)采用PID控制方式，通過控制調(diào)節(jié)閥開度的大小，從而控制進入動力機做功的蒸汽量的大小，保證發(fā)電機的數(shù)據(jù)功率的一定的。

4 結(jié)語

改造后，不僅實現(xiàn)了更為合理的階段控制，節(jié)省了電能，而且啟動電流小，較少了風(fēng)機啟動時對電網(wǎng)的沖擊，并且由于在變頻器出現(xiàn)故障后可以手動的切換到工頻運行，是系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性更加可靠。

參考文獻：

[1]霍天軍.淺析螺桿發(fā)電機在邯鋼自備電廠的應(yīng)用[J].中國科技縱橫，2014（15）：155，157.

[2]帥博.濟鋼球團螺桿蒸汽發(fā)電優(yōu)化增效措施[J].科技與企業(yè)，2013（09）：321.