炼钢项目电气系统概述

炼钢工程电气系统概述依据产品构造调整、产能平衡的需要，“十一五”期间，在原棒材厂区210t4502250mm热连轧。炼钢工程主要工艺设备有：1300t1座，铁水脱硫站3套，210t转2座，RH2套，LF钢包炉2套，双流板坯连铸机2台，公辅系统以及与炼钢系统相配套的废钢、熔剂、合金等系统，其中公辅系统包括煤气回收、除尘、水处理等系统。整个工程其电气设备分以下几个局部分别介绍：一、供配电设施在炼钢区域建一座炼钢35/10kV变电站，35kV供电两路电源来自变电工程的220kV总降1、2段。在炼钢35kV变电站内设两台无载调压变压器，供炼钢〔包括转炉、连铸和公辅等负荷〕35kV电源线路和主变压器容量均按100%备用，当任一回路或任一主变压器停运，另外一回路或另一主变压器仍能维持炼钢厂的正常生产，满足供电牢靠性要求。炼钢区域共设四座10kV开关站，包括一座转炉10kV开关站，一座连铸站向转炉本体、转炉吊车供电，总装机容量为34420kW；连铸10kV开关站向连铸区域负荷供电，总装机容量为10530kW；水处理10kV开关站向水处理设施负荷供电，总装机容量为22200kW；除尘10kV开关站向一二次烟气除尘设9470kW。10kV开关站负荷一期总装机容量为59780kW，二期总装机容量为76620kW。各10KV开关站承受两路电源进线，单母线分段的接线方式。由于转炉吊车中局部负荷电压等级为3kV，故在炼钢区建一座3kV开关站，站内设两台8000kVA10.5/3kV干式变压器，两路10kV电源引自转炉10kV开关站。转炉和连铸10kV10kV开关站分别布置在水处理设施和除尘设施旁边。LF炉设两台38＋20％MVA变压器，两路进线电源分别来自变电工程的220k131LFLF炉炉变一次侧电压为37.5kV，分别配置一座35kV配电室及动补滤波室，向1#、2#LF钢包精炼炉供电。〔长沙飞雁产品200Ah(35/10kV40Ah(35kVLF炉)和4台100Ah(10kV分开关站)，输出电压DC220V。10kV开关站按“无人值守”方式设计，设工业电视摄像头，信号引入35kV变电站，监控总站设在35kV变电站。二次局部承受具有“四遥”功能的微机综合自动化保护监控系统〔南瑞微机综保产品。LF炉35kV开关站微机综保信号引入35kV变电站。开关站综合自动化系统包括三局部：站控层、监控后台和间隔层，网络构造为光纤自愈环型双以太网。站控层与间隔层设备间直接承受以太网通讯,以星型方式接入主干网。站控层为全站设备监视、35KV及各10kV掌握、治理的中心，五个分开关站各设置一套监控主机，LF炉35KV开关站的西门子保护装置信号进35KVSVC开关站后台系统；站间隔层依据不同的电气间隔单元，以相对独立的方式分散安装在各个高压开关柜中，在站控层、监功能。开关站综合自动化系统设计有与上一级集控中心通讯的接口。35/10kV变电站内两台主变承受带差动、过流保护的微机掌握单元，另10kV出回路均设速断、过流、接地保护，变压器回路设有瓦斯、温度和压力释放低电压、频率、不平衡保护等。LF炉在冶炼过程中，由于电弧特性为非线性，会产生大量的高次谐波电流及无功波动。高次谐波电流引起供电系统电压波形畸变，造成不良影响和危害，因此两座LF炉各设置一套35kVSVC静止型动态无功功率补偿装置〔辽宁荣信产品SVC25Mva。SV1#LF炉旁，按户内设计。35/10kV变电站内供炼钢10kV负荷用的两台主变选用无载调压变压器。35kV开关柜选用金属铠装移开式开关柜，10kV直流电源承受微机免维护高频开关直流电源屏。SVCTCR的电容器成套补偿装置。一次除尘风机调速承受西门子变频调速装置。35/10kV10kV开关站连通。主干电缆隧道通风承受机械通风方式，进出风井间距按约70m设置，35kV、10kV主要敷设在电缆隧道中，局部辅以直埋或穿管敷设。母线承受加热缩绝缘的铜质母线，高压电缆头承受冷缩电缆头，3kV线。炼钢35/10kV70~100m35/10kV35/10kV其他各开关站等厂房均按第三类防雷建筑物设计。二、低压供配电及电气传动低压供配电设计原则：低压供配电设施将尽可能集中设置在负荷中心。转炉、连铸及公辅设施等局部的负荷均由两路电源供电即在2〔3〕变压器低压侧设有联络开关，当一路电源故障时，可手动或自动切换至相联络的变压器的低压母线侧，由另一路电源对全部负荷进展供电，以保证供电的连续性和牢靠性，低压供配电系统承受中心点接地方式。为保证当正常电故提升电源、RHEPS，转炉氧枪事故提升装置承受气动马达，连铸机关键设备事故电源设置UPSPLCUPS供电。本工程低压配电变压器设置如下：12023kVA10.5/0.40～0.23kV22023kVA10.5/0.40～0.23kV21000kVA10.5/0.40～0.23kV压器2台；为炼钢区局部吊车负荷〔~3kV供电，设置2500kVA10.5/0.40～0.23kV22500kVA10.5/0.40～0.23kV2为LF炉和RH2023kVA10.5/0.40～0.23kV32、连铸系统：为板坯连铸机区域内吊车、照明及检修负荷，设置1600kVA10.5/0.40～0.23kV31#连铸机本体负荷，设置3150kVA10.5/0.40～0.23kV22#连铸机本体负荷，2500kVA10.5/0.40～0.23kV21#连铸机电磁1000kVA10.5/0.40kV12#连铸机电磁1500kVA10.5/0.40kV23、公辅系统：为整个炼钢厂的软水密闭系统、净循环水处理及事故水处理2023kVA10.5/0.40～0.23kV4铸RH1250kVA10.5/0.40～0.23kV21250kVA10.5/0.40～0.23kV21600kVA10.5/0.40～0.23kV2/脱硫除尘系LF/RH/2023kVA10.5/0.40～0.23kV2电气传动：本工程承受全沟通传动方式，要求调速的传动设备承受沟通变频调速装置进展掌握，如炼钢局部的转炉倾动、氧枪升降、副枪升降、地面车辆，振动给料器等。不要求调速的传动将承受MCC子系统来设置传动装置柜和MCC流单元+逆变器与传动电机一拖一的传动方式；其它的调速传动设备，承受变频器与传动电机一拖一〔或一拖多〕的传动方式。变频调速传动装置与根底MCC90kW90kW软起动装置起动；对于30kW30kW电机承受抽屉式构造。电气室的设置：转炉主控楼设置有转炉配电室、转炉MCCPLCLF/RHLFRH电气室；水处理主控楼设置有水处理配电室、水处理浊环电气室、旋流平流三、根底自动化系统根底自动化系统包括PLC系统。1、PLC依据工艺要求和炼钢掌握的特点，考虑到掌握系统设备和网络技术进展，本工程炼钢区域根底自动化系统承受多台PLCPLCPLC系统的硬件包括掌握器、高速数据通讯网、人机接口HM；软件主要包括Windows软件和通讯软件。PLC程掌握、设备的联锁掌握和保护、实时和历史趋势显示。PLCPLCS7PLC热插拔模块，开关量模块承受16CPU60%，对每台掌握器，不同类别的I/O15%。通讯网络：PLCPLCPLCPLC承受工业以太网，主干网络承受光纤环网〔传送速率1000MbpI/O站承受远程I/O，I/O站与主PLCPLC络。其中电气室外与电气室之间的总线连接承受光纤。全部操作方式：系统发送各过程参数的设定值，由PLC进展自动掌握。HMI设定值，确认后由PLC进展自动掌握。单独的或单步的掌握。安全联锁。主操作台手动方式：由操作员从主掌握室的常规操作台上操作，PLC保持必要的安全联锁。持必要的安全联锁。的操作台和HMI门、副枪的紧急提升、RH炉喷枪的紧急提升、连铸大包水口的紧急关闭等。2、根底自动化系统混铁炉系统电气传动掌握工程：混铁炉倾翻的联锁掌握、兑铁水小车的掌握、铁水罐车的行走掌握。过程检测和掌握工程：煤气、空气的压力、流量测量；铁水温度测量；铁水罐车称量等。铁水脱硫系统搅拌器升降掌握，其它关心设备掌握等。过程检测和掌握工程：铁水温度测量，铁水罐车铁水重量称量，料仓重量称量，氮气总管温度、压力、流量测量，进料管氮气支管压力检测、流量检测调整等。原料系统a废钢系统废钢配方设定和传送、废钢称量掌握、废钢运输掌握。b熔剂上料系统电气传动掌握工程：振动给料机的掌握、皮带机的掌握、卸料小车走行的掌握、其它关心设备的掌握等；过程检测和掌握工程：高位料仓料位测量、上料输送量称量。c熔剂加料系统电气传动掌握工程：振动给料机的掌握、插板阀的掌握、加料溜槽的掌握、其它关心设备的掌握等；过程检测和掌握工程：料仓料位测量、称量斗称量和掌握。d合金上料系统电气传动掌握工程：振动给料机的掌握、皮带机的掌握、卸料小车走行的掌握、其它关心设备的掌握等；过程检测和掌握工程：高位料仓料位测量、上料输送量称量。e合金加料系统电气传动掌握工程：振动给料机的掌握、插板阀的掌握、运输皮带机掌握、其它关心设备的掌握等；过程检测和掌握工程：料仓料位测量、称量斗称量和掌握。地面车辆脱硫铁水罐车、脱硫渣罐车、混铁炉铁水车、转炉钢包车、转炉渣车、LFRH掌握。电气传动掌握工程：钢包运输车走行的掌握，钢包在线烘烤器的掌握。转炉二次除尘系统和其它除尘除尘器本体的测量和掌握由PLC完成。包括振打器掌握、卸灰阀掌握、自动反吹掌握等功能。汽化冷却电气传动掌握工程：冷却水泵的掌握，电动阀的掌握；过程检测和掌握工程：除氧器压力、水位测量；除氧水箱补充水流量测量；汽包给水温度、压力、流量测量；汽包内压力、水位测量；汽包输出蒸汽压力、流量、温度测量；蓄热器压力、水位测量；软水箱水位测量；软水流量测量；锅炉排烟温度测量；除氧器压力、水位掌握；汽包水位掌握；汽包供水压力掌握；汽包蒸汽母管压力掌握；蓄热器水位掌握；密封蒸汽压力调整。转炉倾动锁掌握，炉前、炉后防火门及炉后挡渣装置等关心设施的掌握，倾动与氧枪系统的联锁掌握，倾动与副枪的联锁掌握，倾动与一次除尘的联锁掌握，倾动与汽包水位的联锁掌握，倾动与活动烟罩的联锁掌握，倾动与加料系统的联锁掌握；其掌握方式承受一主三从方式或一主四从方式。a一主三从方案：4台变频电机承受规律主-从掌握方式，其中一台为规律主传开工作方式，另三台工作在规律从传动方式。规律主和规律从变频器都包括速度环的偏差输入。作为规律主变频器的速度环输出不需要将输出返回。当某种缘由从变频器或电机故障时，系统使故障变频器停顿工作，并断开故障变频器电源，另外三台变频器连续工作，系统无扰自动适应；当主变器的速度环输出反响取消。从而组成的主/从工作方式连续工作。1#电机作为主站为例：1#V_REFV_ACT速度反响。2#3#4#作为从站，速度调整器的输入除承受V_REF及V_ACT外，还承受主站力矩和从站力矩的偏差值，使从站速度掌握系统具有下垂特性，保证从站和主站之间的力矩均衡。1#主站故障，SIMOLINK2#2#站作为主站---到达从站和主站之间的力矩均衡。之间的力矩均衡，即主站和从站的速度调整器输出(力矩输入)全都，从而使得系统主站故障时，从站能够无扰动地切换为主站。另外，当某一从站故障时，主站和其它从站的掌握方式不受影响。依此类推。系统掌握过程中，相关规律处理及数学运算均由变频器内部完成，变频器之间的数据传输也由变频器之间的SIKMOLINK指定任务。b一主四从方案：所谓一主四从方案就是将速度掌握环放在PLC中，变频器全部工作在从动方式即力矩环方式。过程检测和掌握工程：转炉冷却水压力、温差、流量测量。氧枪系统电气传动掌握工程：氧枪抱闸掌握，氧枪升降系统的连锁掌握，氧枪横移车和锁定装置的掌握；氧枪刮渣等关心设施的掌握。氧枪升降两台变频互为备用。过程检测和掌握工程：氧枪供氧压力、流量测量；氧枪供氮压力、流量测量；氧枪冷却水温差、压力、流量测量；氧枪钢丝绳张力测量。转炉副枪电气传动掌握工程：副枪升降系统的连锁掌握，副枪探头装卸掌握。过程检测和掌握工程：副枪冷却水温差、压力、流量测量；副枪钢丝绳张力测量；钢水测温、定氧、定碳、液面测量。转炉底吹过程检测和掌握工程：底吹氩气/氮气压力、流量测量；氩气/氮气切换掌握。干法除尘电气传动掌握工程：风机变频掌握，与转炉倾动、氧枪相应联锁掌握，静电除尘掌握，切换站掌握，输灰系统掌握，煤气回收及放散掌握等；过程检测和掌握工程：CO、CO2、O2、H2浓度检测，压力、流量掌握，微差压掌握等。氮封过程检测和掌握工程：氮气压力、流量测量，氧枪孔氮封的掌握；熔剂加料系统氮封的掌握。LF炉电气传动掌握工程：炉盖升降掌握，电极升降掌握，喂丝机的掌握，铁合金加料系统的掌握，钢包运输车走行的掌握；过程检测和掌握工程：LF炉冷却水总管流量测量，LF炉盖冷却水进水压力测量，LF炉盖冷却水出水温度测量，LF炉水冷电缆、横臂、短网出水温度测量，LF炉水冷电缆、横臂、短网进水压力及流量测量，氩气进气管压力及流量测量，钢水温度测量等。RH炉电气掌握工程：钢包台车走行掌握、钢包提升设备掌握、环流及冷却气体掌握、真空排气掌握、真空槽工业电视气体保护掌握、测温、定氧、取样及破渣掌握、热井回水泵掌握、机械冷却水系统、保温剂及渣料投入掌握、机械冷却水掌握、真空槽系统掌握。过程检测和掌握工程：氩气、高压氮气、低压氮气、氧气、高压焦炉煤气、低压焦炉煤气、蒸汽、压缩空气、仪表空气、机械冷却水和冷凝器冷却水压力、温度、流量的计量检测，冷却水进水总管流量检测，支管用流量开关和温度开关掌握，料仓料位检测，称量掌握，钢水测温定氧检测，废气分析，火焰检测，真空槽摄像等。连铸系统主要设备及掌握：a钢包回转台主要功能：钢包回转台用于在钢水接收跨接收钢包然后转运至浇钢跨，并将空钢包返回接收跨。操作掌握要求：在工艺规定位置承受钢包，由液压系统实现钢包的升降。钢包处于高位时，回转台可以正常回转，待满包转至浇注位，并将长水口安装完毕后开浇，然后将浇注中的满包降至低位。钢包回转台主要掌握：回转台回转、钢包升降、钢包倾动、钢包加盖、转台的锁紧定位、钢包称重、钢包滑动水口掌握。b中间包车主要功能：连铸机配置了两台中间包车，它是支承及运输中间包的特别车辆。中间包车主要掌握：走行变频掌握、升降液压掌握、对中掌握、中间包钢水动态称量。c浇铸区域机电一体品设备包括钢包下渣检测装置、中间包连续及手动测温、中间包水口预热装置、浸入水口快换装置、结晶器液面检测装置、结晶器液压振动、电磁搅拌等。d上装引锭系统主要掌握：引锭车走行掌握、输送链运行掌握、引锭杆对中掌握。e操作掌握要求：本设备手动操作仅在冷态调宽时进展，有自动掌握要求。f结晶器漏钢预报漏钢预报系统由热电偶网络、掌握系统、电缆快速接头等组成。热电偶型式：K连接方式：弹簧加载安装在铜板固定螺栓里。g操作掌握要求：本设备浇注开头时启动，浇注完毕后自动停转。h为恒功率调速。运行模式：分预备、送引锭、保持、浇注、拉尾坯五种。跟踪系统：分送引锭跟踪和浇铸跟踪两种。i操作掌握要求：风机启动之前必需先关闭蝶阀，待风机正常运转后再翻开蝶阀。操作地点：切割操作室操作方式：手动和自动两种操作方式。k钢机、堆垛机、卸垛机、升降挡板、热送辊道操作地点：出坯区操作室。操作方式：手动和自动两种操作方式。PLCa、公用PLC：包含大包回转台掌握、中间包车掌握、中间包液位掌握、大包长水口机械掌握、二冷蒸汽系统掌握、液压站掌握等。b、铸流PLC：结晶器宽度调整、结晶器排烟风机掌握、结晶器液位掌握、扇形段传动/拉矫辊掌握、拉矫马达掌握、引锭杆小车掌握等。cPLC：出坯区所属设备掌握。d、结晶器振动PLC：结晶器液压振动掌握。e、动态软压下PLC：扇形段辊缝掌握。fPLCPLC、去毛刺机PLCPLC、电磁搅拌PLC。a33KV50Hz3KV线电源通过起重机内部的高压开关柜供给高压线路的短路保护和过载保护、接地保护。3000V/380V3000V/380V/220V3380VbPLCS7-300PLC〔315-2DP〕，在司机室设ET200近进入PLC运行信号，PLC和报警信息可保存一个月。当装置故障时，可用转换旁路装置来掌握。行车大车运行机构、主小车运行机构、副小车运行机构均承受变频调速1：10。行车大车运行机构、主小车运行机构均是由两套变频装置掌握四台电动机。变频器之间承受主从掌握方式，每个变频器掌握同一主梁内〔同一运动方向〕两台电动机。并且变频器选用容量可以短时用两台电动机拖动额定负载，副小车运行的变频器假设消灭故障，承受搭桥路，利用一台主小车变频器掌握副小车运行电动机。接地系统：电源进线承受三相四线，其中一线为保护接地〔PE〕，接地线进入起重机后，设电气接地网,变频器接地网和弱电抗干扰信号接地网。高压变压器为△/Y电气接地网，其主要作用为保护设备和人身安全。PLC、电子称及变频器各掌握板等弱电设备，传感器的屏蔽线及模块的接地，均接到抗干扰信号接地3操作台、电气室上设紧急停车按钮，当操作人员觉察意外状况、设备故障等，按下紧停按钮，全车动力及掌握电源断电。c主起升机构设置电子称(具有超载保护功能)，配手动操作单元、钢丝绳〔一位小数点3‰，5‰。副起升机构设置超载限制器。其中钢水承受跨两台主起升为超载限制器。主起升电子秤的通讯：发送装置向电气室上位机无线传递数据，带电子秤无线接收装置〔4～20mAPROFIBUS-DP〕。d承受PLC综合监测的信号：起重机运行的实际状态；保护开关状态如：限位开关、制动器联锁开关、超速开关、超载保护、登机门开关、大车运行防碰撞等；电气系统故障如：过电压、欠电压、过电流、电动机过流过热、装置故障、变压器过热等；自诊断系统：自动显示和记录故障位置、故障类型、发生时间、掌握器档位等，检测各断路器开合状态。四、计算机系统过程掌握系统〔L2系统〕是冶金自动化掌握系统中的一个重要环节，其主要任务是依据生产工艺和相关数学模型对生产线上的各个机组和各个设备进展优化设定，以使设备处于良好的工作状态并获得优良的产品质量。其主要功能负责掌握和协调生产，实现对生产的直接掌握，针对掌握下达的生产报表等。二级系统组成：脱硫二级系统〔脱硫过程掌握计算机系统〕转炉/副枪二级系统〔转炉/副枪过程计算机系统〕LF/RH炉二级系统〔LF/RH炉过程计算机系统〕连铸二级系统〔连铸过程掌握计算机系统〕检化验二级系统1、脱硫过程掌握计算机系统料过程进展统一治理，收集转炉对各炉次的铁水、废钢装料要求，集中监视主原料的装料过程，将实际的铁水、废钢数据发送给转炉计算机系统，掌握范围包括折罐位、混铁炉、废钢料场。定值包括脱硫剂的种类、成分、脱硫剂重量等。铁水数据〔成分、温度、重量〕3级机接收。为了到达目标铁水硫含量,过程计算机承受脱硫数学模型计算所需的脱硫剂量。该模型计算由操作员输入待处理的铁水罐号、目标硫含量和脱硫剂类型，然后启动模型计算。该模型依据脱硫剂数据、铁水实际数据和目标硫(操作员也可在认可前进展修改)(脱硫PLC)。正常生产的状况下，操作员可不进展认可，仅在需要修改时参与掌握。过程计算机接收脱硫PLC发送的脱硫实际过程数据，照实际参加的脱硫剂量、搅拌时间、铁水温度等；也从化验室治理系统接收处理后的铁水成分数据。当铁水罐处理完毕，而且收集到全部的实际过程数据时，将进展自学习计算，调整模型掌握精度。2、转炉/副枪过程掌握计算机系统转炉计算机系统的掌握模型一般包括三个局部:型和动态模型。)，每次的投入量和投入时间，并向根底自动化系统进展设定掌握。该模型的目的是使吹炼过程的外围操作稳定化。况，依据吹炼的可再现性，利用阅历和统计方法相结合建立的增量模型。吹炼的再现性是指用同样的设备吹炼规格相近的钢种时，假设原料条件一样，操作条件相近，可望得到类似的吹炼结果。该模型依据主原料的实际装炉数据(铁水成份，温度，重量等)计算吹炼期间所需参加的副原料和总吹氧量，以到达冶炼钢种所要求的目标钢水成份和温度。(钢种规定的吹炼终点目标钢水含碳量和温度)所需追加的氧量和冷却剂量，对静态模型的掌握轨道进展修正。该模型还依据钢水含碳量和温度，进展动态跟踪，当到达目标范围时自动停吹。的准确掌握供给根底。由于在较长的时间区间内，吹炼过程中难免有各种干扰产生，静态模型只能使吹炼结果到达一个比较大的命中范围。吹炼后期的动态模型修正掌握才能进一步提高终点掌握的命中率。3、LF炉/RH过程掌握计算机系统LF炉/RH过程掌握计算机系统完成对LF炉和RH生产过程的模型计算和优化掌握、过程跟踪和炉次跟踪、操作指导和报表打印等功能。LF炉过程掌握计算机系统：能量平衡计算、温度预报及冶炼剩余时间预报量减去总的消耗能量之后钢包内的净能量，也称为当前贮能。总的输入能量包括：电能、物料的化学能。温度预报用神经元网络模型计算钢水的当前温度。冶炼剩余时间预报模型就是，依据钢水当前温度〔测量值或计算值遵循肯定〔优化〕的功率设定制度，计算在始终通电的状况下，LF到达目标〔出站〕温度所需的时间。钢水成分预报及合金优化配料计算钢水成分预报就是计算钢包加合金料后，钢水成分的变化，预报的前提是模型必需收到初始钢水化验成分。合金优化配料模型的功能是，依据当前钢水中元素实际含量，当前可用计算出到达钢水目标要求的化学元素含量所要参加的合金料料重以及估算出按计算结果加料后元素的含量。计算结果既要到达钢液成分要求，又要使金加料模型”主要运用了运筹学的线性规划，这也是解决线性最优问题的一种标准算法。渣成分预报及造渣优化配料计算a渣成分预报；b依据不同的造渣制度估算参加造渣料；c预报终点硫含量。功率优化设定功率优化设定〔也称为能量输入设定点动态优化〕可归结为选择合理的决策变量〔弧压和弧流，在读出肯定约束条件下，使得输入一钢包炉内的电弧功率最优，而不是仅仅结合二次电气参数模型，使输入至钢包炉中的功率最大。吹氩搅