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        高爐鼓風靜葉伺服控制器的改進

        2020-07-03 07:05:10王會華楊曙東
        山東冶金 2020年3期
        關鍵詞:信號電纜靜葉高爐

        蘇 鵬,王會華,楊曙東

        (山東泰山鋼鐵集團有限公司,山東 濟南271100)

        1 前言

        伺服控制器是高爐鼓風機調(diào)節(jié)靜葉開度的自動化設備,該控制器通過電液轉(zhuǎn)換功能,將PLC內(nèi)部(4~20 mA)的模擬量信號轉(zhuǎn)換為靜葉伺服油缸的壓力信號,最終來調(diào)節(jié)靜葉的開度,從而控制高爐供風量大小。但是在運行過程中,由于受電壓波動或電磁干擾等諸多因素影響,使得伺服控制器控制回路的電流增大,當電流>0.5 A時,伺服控制器內(nèi)部線路板的保險就會燒壞,則伺服控制器停止工作,使得輸出電流變?yōu)? mA。靜葉在無信號驅(qū)動的情況下瞬間關閉,導致高爐供風中斷,造成高爐的“坐料”“風口灌渣”等嚴重事故,因此必須盡快解決伺服控制器失電的問題,提高設備穩(wěn)定性和可靠性。

        2 伺服閥失電原因分析

        伺服控制器控制系統(tǒng)如圖1所示。

        圖1 伺服控制器控制系統(tǒng)

        2.1 信號電纜未使用屏蔽電纜

        伺服控制信號為(4~20 mA)模擬量信號,信號電壓為24 V,電流為毫安級別,因此信號必須使用屏蔽信號電纜。屏蔽層應一端接地,另一端浮空。經(jīng)現(xiàn)場查看,此信號電纜為普通電纜,無屏蔽層,導致此信號有可能受高壓動力電纜影響,出現(xiàn)信號波動,長時間勢必導致伺服控制器線路板的不穩(wěn)定。

        2.2 不間斷UPS電源電壓波動

        在使用專用測試工具測量后,進入伺服控制器內(nèi)部的電源電壓在190~240 V波動,并且波動較大,造成伺服控制器內(nèi)部電流不穩(wěn)定。為保護伺服閥等精密儀器,伺服控制器設置0.5 A的保險,因此UPS電源輸出電壓不穩(wěn)定,電源品質(zhì)差導致了伺服控制器保險容易燒壞,導致伺服控制器失電。

        2.3 信號電纜敷設于動力電纜內(nèi)引起干擾

        經(jīng)現(xiàn)場確認,此信號電纜與動力電纜自現(xiàn)場到電子間有10 m的距離是混放在同一電纜橋架內(nèi)的,并且信號電纜與動力電纜纏繞打結(jié)。當動力電纜帶電時,極易在信號電纜內(nèi)部產(chǎn)生渦流干擾和高強磁場干擾。

        依據(jù)檢測結(jié)果和現(xiàn)場調(diào)查,引起伺服控制器失電的原因有:伺服控制器的信號應該采用屏蔽電纜,但是現(xiàn)場安裝時采用普通無屏蔽層電纜,此電纜有10 m與高壓動力電纜敷設在同一電纜橋架內(nèi)。在長期運行過程中,此模擬量信號受高壓干擾影響,信號的電壓、電流出現(xiàn)過大及波動現(xiàn)象,導致伺服控制器內(nèi)部線路板卡功能降低,燒壞0.5 A的保險,出現(xiàn)信號中斷現(xiàn)象。同時UPS電源品質(zhì)差,也是0.5 A的保險燒壞的原因。通過改善以上3點缺陷,能夠暫時解決伺服控制器保險燒壞的現(xiàn)象。但是如何能夠在伺服控制器出現(xiàn)失電時實現(xiàn)信號切換、靜葉保位,才是解決高爐鼓風靜葉關閉的最佳途徑。

        3 伺服控制器改進措施

        3.1 按行業(yè)規(guī)范敷設屏蔽電纜

        重新將伺服控制器的信號電纜更換為屏蔽電纜,并敷設至電纜橋架層,保證信號電纜與動力電纜距離>450 mm,并防止電纜之間有纏繞現(xiàn)象。同時信號電纜的屏蔽層剝開后,將PLC柜端接到屏蔽地上,現(xiàn)場一端懸空,屏蔽地導線連接電阻<1 Ω,屏蔽地電阻<4 Ω。通過該措施實施,信號電纜與動力電纜的距離達到行業(yè)要求,使干擾源遠離各測量信號,信號電纜周圍無強磁場分布。

        3.2 更換具有濾波功能UPS電源主機

        UPS電源作為自控系統(tǒng)和重要設備的電源保障,必須輸出電壓(電流)穩(wěn)定、波形正常的好品質(zhì)電源,保證精密儀器設備正常運行。在原UPS出現(xiàn)濾波差、電壓波動大的情況下,更換了具有雙重濾波功能、穩(wěn)壓精度為0.5級的不間斷電源,有效地保護了精密自動化設備的安全運行。

        3.3 PLC內(nèi)部程序優(yōu)化

        現(xiàn)場的靜葉位置反饋信號利用信號隔離器一分為二:一路傳輸至伺服控制器;另一路傳輸至PLC系統(tǒng)進入伺服控制器后,經(jīng)伺服控制器內(nèi)部CPU進行信號轉(zhuǎn)換。當靜葉指令信號大于反饋信號時,伺服控制器輸出+mA信號,靜葉打開,反之靜葉關閉。

        將進入伺服控制器的靜葉位置信號引出,采用航空插頭將信號傳到PLC,然后在PLC程序中將原有的靜葉位置信號與伺服控制器內(nèi)部輸出的信號做比較,通過兩個信號之間的偏差來確定伺服控制器的故障與否。偏差大小可以立即檢測,偏差>3%,即判斷伺服控制器故障或失電,PLC立即輸出指令由BD30閥模擬調(diào)節(jié)控制轉(zhuǎn)換為現(xiàn)場電磁閥開關量控制,程序描述見圖2。在伺服控制器不能控制BD30閥時,先將靜葉保持原位,再根據(jù)工況進行電磁閥操作,使靜葉在30 ms內(nèi)迅速切換至電磁閥控制,實現(xiàn)控制方式的無縫轉(zhuǎn)換。

        圖2 程序比較示意圖

        4 結(jié)語

        伺服控制器改進措施實施以后,伺服控制器切換正常,切換成功率達100%,伺服控制器故障現(xiàn)象明顯下降,由原來的每年7次降至0次,未出現(xiàn)1次誤動作現(xiàn)象,避免經(jīng)濟損失22.6萬元。提高了鼓風機高爐送風系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性,保障了高爐的穩(wěn)產(chǎn)和高產(chǎn),避免了突發(fā)性和不可預見性的供風突然中斷,避免了因設備的突然停機造成的設備損害,延長了設備的使用壽命。

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