高炉主卷扬上料电气控制系统的故障分析

高炉主卷扬上料电气控制系统的故障分析

0高炉生产的可靠高粱主卷上料系统是高粱生产的重要组成部分，它的电气控制系统是上料系统中所有设备的控制中心。其运营性能的可靠性直接关系到高密度生产的稳定。3#、4#1080m3高炉相继投产后,主卷扬料车电气控制系统出现过料车过卷掉道、料车不减速、钢丝绳缠乱、料车停车位置不稳定、主令控制器输入轴断裂、料车高速停车掉道等重大故障和事故,有岗位人员操作不熟练的原因,也有原设计缺陷方面的原因,下面将进行分析。1主要问题和原因1.1数字可控硅直流原设计中的3#高炉主卷扬进线主电源供电方式为:6kV高压电源经过变压器降压,由1个断路器分断形成断点后,经过双投开关分别送给2台数字可控硅直流装置。如果公共部分的断路器发生故障,2台数字可控硅直流装置便都不能正常工作,主卷扬系统不能运行上料。1.2主卷扬料车控制原设计中的3#高炉主卷扬料车有手动、自动2种操作方式,自动时全部由PLC根据对各控制条件的判断自动控制主卷扬料车运行;手动时需要在操作台上人为操作料车运行按钮使料车运行,但料车运行按钮的触点进入PLC,仍然由PLC控制主卷扬的运行。这样,一旦PLC出现故障,将使主卷扬系统处于瘫痪状态而无法上料。1.3利用转型电源进入传承原来的3#、4#主卷扬安全回路控制系统都包含多个控制线路,如液压抱闸回路、钢丝绳松弛回路、主令控制器回路、编码器回路、操作台回路等,它们共用一路操作电源,由一个小型断路器QF3实现开断。任何一处控制回路发生接地或短路故障时,都会造成QF3跳闸,影响大面积控制,并且不易发现故障点,给故障排查造成困难。1.4卷扬进线电源不放3#、4#高炉主卷扬进线电源断路器原设计缺陷:(1)断路器的失压脱扣保护电源取自控制回路的操作电源而非主卷扬进线电源,这样主卷扬进线电源停电时,断路器不能分断,起不到失压保护作用,易引发大事故。(2)断路器的分断不是通过分励电磁铁来实现的,而是用常闭点停止按钮通过切断失压脱扣电磁铁的电源造成失压保护来实现,这样如果由于振动造成常闭点停止按钮接触不好,就会导致断路器跳闸分断,从而影响高炉上料。1.5车无法添加相应的点道3#、4#高炉原设计中的4台主令控制器触点分配不合理,它是将料车运行到同一位置闭合的定点检查、柱塞阀检查、二级制动解除3个触点分开设置,这样既浪费了主令触点,又致使2台主令不能互为备用。1.6编码质量的问题主卷扬编码器是用来检测料车运行位置及运行速度的精密电子检测元件,原设计中3#、4#高炉所使用的是增量型编码器,它存在零点累计误差、抗干扰能力较差、接收设备的停机需断电记忆等缺陷,这就造成主卷扬料车停车位置不稳定、不精确,从而使依据编码器测量数据所进行的各项保护功能得不到可靠实现。1.7料车电机被充压保护时,电机发生动态保护主卷扬料车电气控制系统虽然设置了直流调速装置过电流保护、快速开关过电流保护,但是,由于这2种保护的设定值都比较高,因此,当料车装重料或被轻度卡阻时就无法得到保护,而当保护真正动作时,料车电机已经流过了很大的电流,对电机造成了伤害;另外,料车在大电流产生的大电磁力矩作用下突然高速停车,会对减速机、卷筒、钢丝绳等机械设备造成很大的冲击,缩短其使用寿命,甚至会导致料车掉道、钢丝绳被拽断等事故的发生。2改造方案我们对主卷扬料车电气控制系统存在的以上问题进行了认真分析、讨论,制定了相应的改造方案,并逐一实施了改造。2.1控硅直流系统供电系统将主卷扬进线主电源由1个进线断路器经双投开关分别给2台数字可控硅直流装置供电,改造为由2个进线电源并联的进线断路器分别给2台直流装置供电,这样就消除了原来断路器损坏后主卷扬系统无法正常工作的技术缺陷,从而确保了主卷扬电气控制系统工作的可靠性。2.2plc与主令控制器配合对主卷扬操作方式进行改造,使手动操作不再依赖于PLC,令主卷扬料车运行具有相对独立的自动、手动2套控制方式,以确保主卷扬电气控制系统运行的可靠性。正常时主卷扬在自动位运行,PLC参与控制料车的启动、停止,加减速靠编码器和主令控制器共同控制;一旦由于编码器等原因导致PLC工作异常,主卷扬不能自动运行时,可将“检修开关”由“正常”位置转换至“检修”位置,甩掉PLC控制,在主卷扬机旁操作台手动开车,料车的动作将全靠主令控制器控制,完全脱离了PLC的牵制。2.3把控电源“化整为零”利用单极空气开关将各控制线路电源从总操作电源中分别独立出来,将控制电源“化整为零”,缩小故障的影响范围。一旦某处出现故障,此处的小空气开关将首先跳闸,而不会波及其他线路,这样不但缩小了故障范围,而且大大缩短了故障排查时间。2.4主卷扬进线电源停机(1)将主卷扬进线电源断路器的失压脱扣保护电源改为取自主卷扬进线电源,这样就可避免主卷扬进线电源停电时,断路器不能分断、失去失压保护作用等事故的发生。(2)断路器的分断方式改为通过使分励电磁铁得电来实现,这就避免了曾发生的常闭点停止按钮因振动而接触不良造成断路器意外跳闸分断的故障。2.5主令控制器的调整将主令控制器上同一位置闭合的定点检查、柱塞阀检查、二级制动解除3个触点合并为一个,这样每台主令上的4对触点就能分别实现对料车减速、定点检查(柱塞阀检查、二级制动解除)、料车到位和料车过卷的控制。通过调整使2台主令控制器完全一致,起到完全互为备用的作用。具体调整方法如下:将2台主令控制器的停止位都定义在主令齿轮箱中半齿,半齿同时在上部或同时在下部。将2台主令控制器的触点分布调整得完全一致。该改造实施后,便利之处有:当一台主令控制器出现故障时,可将该主令控制器的料车减速、定点检查(柱塞阀检查、二级制动解除)、料车到位3个主令触点人为断开,将过卷主令触点人为闭合,在该主令控制器更换前,保持这4个主令触点的开闭状态不变,这样就可由另外那台完好的主令控制器单独控制主卷扬运行。调整好一台主令控制器,就可作为一座高炉东、西2台主令控制器的备件,达到“调一备二”的效果。2.6主卷扬料车停车的自动驾驶最将原来使用的增量型编码器改造为多圈绝对值型编码器,由于绝对值型编码器所具有的由机械位置决定每个位置的唯一性、无需停电记忆、无需找参考点等特性,以及抗干扰特性强、数据传输可靠性高等优点,决定了它能够精确、可靠地控制主卷扬料车的停车位置及实现各项保护功能,使主卷扬料车运行更为精确、可靠。趁3#、4#高炉大修期间,在2台料车道轨上的减速位置和过卷位置分别加装用于控制料车减速和过卷的超长感应距离接近开关,利用料车车轮起到感应作用,与原来主令控制器上的减速和过卷主令触点共同控制料车的运行,为料车的保护增加“双保险”,确保卷扬料车运行的稳定性。2.7启动后的运行保护根据直流调速装置传输给PLC的电机运行电流参数,在PLC程序内部利用2个比较功能块分别判断运行电流是否超过所设定的启动过电流值和运行过载值,再经过一系列运算,从而确定是否发生了启动过电流或运行过载保护,并输出相应的故障指示信号,及时发现料车装重料、被卡阻等较轻微故障,避免设备事故的发生。利用FIX软件技术将原来电流数据中稍纵即逝