高爐主卷揚上料電氣控制系統的故障分析

0高爐生產的可靠高粱主卷上料系統是高粱生產的重要組成部分，它的電氣控制系統是上料系統中所有設備的控制中心。其運營性能的可靠性直接關系到高密度生產的穩定。3#、4#1080m3高爐相繼投產后,主卷揚料車電氣控制系統出現過料車過卷掉道、料車不減速、鋼絲繩纏亂、料車停車位置不穩定、主令控制器輸入軸斷裂、料車高速停車掉道等重大故障和事故,有崗位人員操作不熟練的原因,也有原設計缺陷方面的原因,下面將進行分析。1主要問題和原因1.1數字可控硅直流原設計中的3#高爐主卷揚進線主電源供電方式為:6kV高壓電源經過變壓器降壓,由1個斷路器分斷形成斷點后,經過雙投開關分別送給2臺數字可控硅直流裝置。如果公共部分的斷路器發生故障,2臺數字可控硅直流裝置便都不能正常工作,主卷揚系統不能運行上料。1.2主卷揚料車控制原設計中的3#高爐主卷揚料車有手動、自動2種操作方式,自動時全部由PLC根據對各控制條件的判斷自動控制主卷揚料車運行;手動時需要在操作臺上人為操作料車運行按鈕使料車運行,但料車運行按鈕的觸點進入PLC,仍然由PLC控制主卷揚的運行。這樣,一旦PLC出現故障,將使主卷揚系統處于癱瘓狀態而無法上料。1.3利用轉型電源進入傳承原來的3#、4#主卷揚安全回路控制系統都包含多個控制線路,如液壓抱閘回路、鋼絲繩松弛回路、主令控制器回路、編碼器回路、操作臺回路等,它們共用一路操作電源,由一個小型斷路器QF3實現開斷。任何一處控制回路發生接地或短路故障時,都會造成QF3跳閘,影響大面積控制,并且不易發現故障點,給故障排查造成困難。1.4卷揚進線電源不放3#、4#高爐主卷揚進線電源斷路器原設計缺陷:(1)斷路器的失壓脫扣保護電源取自控制回路的操作電源而非主卷揚進線電源,這樣主卷揚進線電源停電時,斷路器不能分斷,起不到失壓保護作用,易引發大事故。(2)斷路器的分斷不是通過分勵電磁鐵來實現的,而是用常閉點停止按鈕通過切斷失壓脫扣電磁鐵的電源造成失壓保護來實現,這樣如果由于振動造成常閉點停止按鈕接觸不好,就會導致斷路器跳閘分斷,從而影響高爐上料。1.5車無法添加相應的點道3#、4#高爐原設計中的4臺主令控制器觸點分配不合理,它是將料車運行到同一位置閉合的定點檢查、柱塞閥檢查、二級制動解除3個觸點分開設置,這樣既浪費了主令觸點,又致使2臺主令不能互為備用。1.6編碼質量的問題主卷揚編碼器是用來檢測料車運行位置及運行速度的精密電子檢測元件,原設計中3#、4#高爐所使用的是增量型編碼器,它存在零點累計誤差、抗干擾能力較差、接收設備的停機需斷電記憶等缺陷,這就造成主卷揚料車停車位置不穩定、不精確,從而使依據編碼器測量數據所進行的各項保護功能得不到可靠實現。1.7料車電機被充壓保護時,電機發生動態保護主卷揚料車電氣控制系統雖然設置了直流調速裝置過電流保護、快速開關過電流保護,但是,由于這2種保護的設定值都比較高,因此,當料車裝重料或被輕度卡阻時就無法得到保護,而當保護真正動作時,料車電機已經流過了很大的電流,對電機造成了傷害;另外,料車在大電流產生的大電磁力矩作用下突然高速停車,會對減速機、卷筒、鋼絲繩等機械設備造成很大的沖擊,縮短其使用壽命,甚至會導致料車掉道、鋼絲繩被拽斷等事故的發生。2改造方案我們對主卷揚料車電氣控制系統存在的以上問題進行了認真分析、討論,制定了相應的改造方案,并逐一實施了改造。2.1控硅直流系統供電系統將主卷揚進線主電源由1個進線斷路器經雙投開關分別給2臺數字可控硅直流裝置供電,改造為由2個進線電源并聯的進線斷路器分別給2臺直流裝置供電,這樣就消除了原來斷路器損壞后主卷揚系統無法正常工作的技術缺陷,從而確保了主卷揚電氣控制系統工作的可靠性。2.2plc與主令控制器配合對主卷揚操作方式進行改造,使手動操作不再依賴于PLC,令主卷揚料車運行具有相對獨立的自動、手動2套控制方式,以確保主卷揚電氣控制系統運行的可靠性。正常時主卷揚在自動位運行,PLC參與控制料車的啟動、停止,加減速靠編碼器和主令控制器共同控制;一旦由于編碼器等原因導致PLC工作異常,主卷揚不能自動運行時,可將“檢修開關”由“正常”位置轉換至“檢修”位置,甩掉PLC控制,在主卷揚機旁操作臺手動開車,料車的動作將全靠主令控制器控制,完全脫離了PLC的牽制。2.3把控電源“化整為零”利用單極空氣開關將各控制線路電源從總操作電源中分別獨立出來,將控制電源“化整為零”,縮小故障的影響范圍。一旦某處出現故障,此處的小空氣開關將首先跳閘,而不會波及其他線路,這樣不但縮小了故障范圍,而且大大縮短了故障排查時間。2.4主卷揚進線電源停機(1)將主卷揚進線電源斷路器的失壓脫扣保護電源改為取自主卷揚進線電源,這樣就可避免主卷揚進線電源停電時,斷路器不能分斷、失去失壓保護作用等事故的發生。(2)斷路器的分斷方式改為通過使分勵電磁鐵得電來實現,這就避免了曾發生的常閉點停止按鈕因振動而接觸不良造成斷路器意外跳閘分斷的故障。2.5主令控制器的調整將主令控制器上同一位置閉合的定點檢查、柱塞閥檢查、二級制動解除3個觸點合并為一個,這樣每臺主令上的4對觸點就能分別實現對料車減速、定點檢查(柱塞閥檢查、二級制動解除)、料車到位和料車過卷的控制。通過調整使2臺主令控制器完全一致,起到完全互為備用的作用。具體調整方法如下:將2臺主令控制器的停止位都定義在主令齒輪箱中半齒,半齒同時在上部或同時在下部。將2臺主令控制器的觸點分布調整得完全一致。該改造實施后,便利之處有:當一臺主令控制器出現故障時,可將該主令控制器的料車減速、定點檢查(柱塞閥檢查、二級制動解除)、料車到位3個主令觸點人為斷開,將過卷主令觸點人為閉合,在該主令控制器更換前,保持這4個主令觸點的開閉狀態不變,這樣就可由另外那臺完好的主令控制器單獨控制主卷揚運行。調整好一臺主令控制器,就可作為一座高爐東、西2臺主令控制器的備件,達到“調一備二”的效果。2.6主卷揚料車停車的自動駕駛最將原來使用的增量型編碼器改造為多圈絕對值型編碼器,由于絕對值型編碼器所具有的由機械位置決定每個位置的唯一性、無需停電記憶、無需找參考點等特性,以及抗干擾特性強、數據傳輸可靠性高等優點,決定了它能夠精確、可靠地控制主卷揚料車的停車位置及實現各項保護功能,使主卷揚料車運行更為精確、可靠。趁3#、4#高爐大修期間,在2臺料車道軌上的減速位置和過卷位置分別加裝用于控制料車減速和過卷的超長感應距離接近開關,利用料車車輪起到感應作用,與原來主令控制器上的減速和過卷主令觸點共同控制料車的運行,為料車的保護增加“雙保險”,確保卷揚料車運行的穩定性。2.7啟動后的運行保護根據直流調速裝置傳輸給PLC的電機運行電流參數,在PLC程序內部利用2個比較功能塊分別判斷運行電流是否超過所設定的啟動過電流值和運行過載值,再經過一系列運算,從而確定是否發生了啟動過電流或運行過載保護,并輸出相應的故障指示信號,及時發現料車裝重料、被卡阻等較輕微故障,避免設備事故的發生。利用FIX軟件技術將原來電流數據中稍縱即逝