淺談干熄焦提升機(jī)控制系統(tǒng)

摘 要:通過介紹干熄焦提升機(jī)的控制系統(tǒng)，加深提升機(jī)控制系統(tǒng)的了解和認(rèn)識，對于該類設(shè)備的檢修及進(jìn)一步改造具有指導(dǎo)和借鑒意義。

關(guān)鍵詞:干熄焦提升機(jī)控制系統(tǒng)

中圖分類號:TP311文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2011)05(a)-0121-01

1 提升機(jī)工作過程

干熄焦提升機(jī)是于熄焦生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備之一，主要用于將運(yùn)送至提升井架下裝滿紅焦(約1050℃)的焦罐提升到干熄爐頂，并沿軌道橫移走行至干熄爐裝入料斗上方，然后下降并與裝入裝置相配合，將紅焦裝入干熄爐內(nèi)。裝焦完成后，再將空焦罐送回到焦罐臺車上。干熄焦提升機(jī)在室外使用，熱輻射溫度高、潮濕、煙氣含塵量大，距離地面約40m，風(fēng)速<20m/s時(shí)能正常作業(yè)。

2009年6月份，本鋼焦化廠8、9#焦?fàn)t配套建設(shè)的190t/h干熄焦工程投產(chǎn)，其提升機(jī)為1臺2層結(jié)構(gòu)的橋式起重機(jī)，主要由起重裝置、走行裝置、安全裝置、吊具、焦罐蓋、鋼結(jié)構(gòu)主框架、起重導(dǎo)軌、機(jī)械室及平臺及走梯等組成。供電及信號傳輸電纜通過設(shè)在提升機(jī)側(cè)面的電纜小車從車下送至提升機(jī)上。提升機(jī)采用正常運(yùn)行電機(jī)加應(yīng)急運(yùn)行電機(jī)的配置方式，提升機(jī)構(gòu)使用1臺交流變頻電機(jī)作為正常提升電機(jī)。提升機(jī)控制系統(tǒng)主要包括配電保護(hù)系統(tǒng)、電氣傳動控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)，還包括照明潤滑、通風(fēng)及檢修電動葫蘆等輔助設(shè)備控制系統(tǒng)。

2 電氣傳動控制系統(tǒng)

干熄焦提升機(jī)頻繁起動、制動，頻繁升降，電氣傳動系統(tǒng)采用具有能量回饋功能的變頻調(diào)速控制方式，這樣保證傳動系統(tǒng)的可靠性、安全性，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。干熄焦提升機(jī)的傳動系統(tǒng)主要包括電源控制柜、整流回饋裝置、提升逆變裝置、走行逆變裝置、應(yīng)急控制柜、提升變頻電機(jī)、提升鼠籠式電機(jī)、走行變頻電機(jī)、走行鼠籠式電機(jī)以及相應(yīng)的輔助設(shè)備。提升機(jī)正常工作時(shí)采用變頻調(diào)速電氣傳動系統(tǒng)，當(dāng)變頻調(diào)速電氣傳動系統(tǒng)故障時(shí)，采用繼電器、接觸器控制系統(tǒng)控制提升機(jī)運(yùn)行，用于完成干熄焦工藝要求的1個完整工作循環(huán)。

該傳動控制方式的優(yōu)點(diǎn)是總裝機(jī)容量小、耗能少、一次投資少;缺點(diǎn)是正常提升(或走行)電機(jī)傳動控制裝置出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)急提升(或走行)電機(jī)控制裝置只用來完成未完成的提升機(jī)工藝循環(huán)要求，不能維持生產(chǎn)。

3 PLC控制系統(tǒng)及通訊網(wǎng)絡(luò)

由于干熄焦提升機(jī)是干熄焦工程的關(guān)鍵設(shè)備之一，一旦停機(jī)會帶來重大經(jīng)濟(jì)損失，為保證控制系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性，PLC控制系統(tǒng)都以具有冗余功能的CPU為核心構(gòu)成冗余網(wǎng)絡(luò)化自動控制系統(tǒng)，整個系統(tǒng)主要包括冗余CPU、地面電氣室分布I/0、提升機(jī)機(jī)上分布I/0、整流裝置、逆變裝置、操作監(jiān)視工作站(人機(jī)界面)、編碼器、中繼器、星形連接器、通訊介質(zhì)及配件等。通訊介質(zhì)可采用光纖或通訊電纜，如果采用通訊電纜，敷設(shè)時(shí)應(yīng)盡量避免動力線路的電磁干擾。整流裝置、逆變裝置、操作監(jiān)視工作站(人機(jī)界面)及編碼器必須使用星形連接器進(jìn)行星形連接單總線和雙總線。人機(jī)界面是基于PC的人機(jī)界面軟件系統(tǒng)，用來監(jiān)控提升機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，顯示提升機(jī)的各個位置信息和其他輔助信息，便于系統(tǒng)的維護(hù)。提升機(jī)設(shè)有提升、走行、自動操作和自動對位等功能。提升機(jī)設(shè)有3種速度，以適應(yīng)高速提升與低速對位的要求。根據(jù)不同的提升行程，速度發(fā)生變化指令提升高度誤差保持在±45m以內(nèi)。

提升機(jī)的提升行程、提升變速點(diǎn)、行程的上下限、橫移運(yùn)行區(qū)間、走行變速點(diǎn)及停車位置均設(shè)有位置檢測開關(guān)，采用絕對值編碼器進(jìn)行位置檢測，檢測信號送人提升機(jī)的PLC參與聯(lián)鎖控制，確保提升機(jī)按規(guī)定的運(yùn)行曲線圖安全穩(wěn)定的變速運(yùn)行。

提升操作主要包括提升機(jī)在提升井架卷上滿焦罐、在干熄爐頂卷下滿焦罐、在干熄爐頂卷上空焦罐及在提升井架卷下空焦罐等步驟。

4 提升機(jī)與外部機(jī)構(gòu)的聯(lián)鎖

4.1 提升機(jī)與電機(jī)車的聯(lián)鎖

1臺電機(jī)車牽引2臺焦罐車，1臺焦罐車可放置1個焦罐，電機(jī)車牽引的空焦罐車準(zhǔn)確定位并在鎖緊后發(fā)出“接焦罐”指令，方可允許提升機(jī)下降將空焦罐放在空焦罐車上;電機(jī)車牽引的滿焦罐車準(zhǔn)確定位并鎖緊后發(fā)出“提升許可”指令，方可允許提升機(jī)吊鉤動作將滿焦罐提起;當(dāng)提升機(jī)滿焦罐提起位置高于待機(jī)位后，提升機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出“電機(jī)車解除鎖緊”指令，電機(jī)車才能牽引焦罐車去接焦。

4.2 提升機(jī)與干熄爐裝入裝置的聯(lián)鎖

提升機(jī)在完成提升向干熄爐方向運(yùn)行一段距離后，裝入裝置自動打開，當(dāng)提升機(jī)在干熄爐頂部定位后，裝入裝置必修全部打開，否則提升機(jī)不能下降;當(dāng)提升機(jī)將空焦罐提升至上限后，提升機(jī)向裝入裝置發(fā)出關(guān)閉指令，裝入裝置自動關(guān)閉。

5 安全保護(hù)檢測措施

提升機(jī)設(shè)置風(fēng)速儀，在風(fēng)速超過最大工作風(fēng)速時(shí)，向中控室發(fā)出警報(bào)，設(shè)防風(fēng)錨固裝置，在提升機(jī)停止運(yùn)行時(shí)，將提升機(jī)與鋼結(jié)構(gòu)連接在一起，防止提升機(jī)被風(fēng)吹走，發(fā)生事故;設(shè)置避雷針作為防雷擊保護(hù)。

5.1 提升機(jī)構(gòu)的保護(hù)措施

采用凹槽型接近開關(guān)檢測提升吊鉤打開、減速位、待機(jī)位和可走行位等;采用凸輪式限位開關(guān)檢測升降塔側(cè)或干熄槽側(cè)的上下限位;采用重錘式限位開關(guān)檢測緊急上限，重錘式限位開關(guān)是提升過程的最后一極保護(hù);設(shè)置載荷限制器檢測是否載荷、差載及過載;設(shè)超速開關(guān)進(jìn)行超速保護(hù)。

5.2 走行機(jī)構(gòu)的保護(hù)措施

采用磁接近開關(guān)或接近開關(guān)檢測干熄槽側(cè)或升降塔側(cè)的對中位置、外出減速位置(干熄槽側(cè))和返回減速位置(升降塔側(cè));走行軌道兩端設(shè)置叉桿型行程限位開關(guān)，檢測干熄槽側(cè)或升降塔側(cè)緊急停車位置。

6 電控設(shè)備的選擇

干熄焦提升機(jī)PLC系統(tǒng)采用西門子S7400系列冗余可編程控制器，構(gòu)成Proifbus—DP現(xiàn)場總線控制方式，或羅克韋爾的ControlLogix系列冗余可編程控制器，構(gòu)成ControlNet現(xiàn)場總線控制方式。

變頻調(diào)速控制設(shè)備采用適合起重機(jī)提升特性的整流回饋裝置+逆變器控制方式。配套的斷路器、接觸器和繼電器等采用高品質(zhì)的產(chǎn)品。

提升及走行位置檢測采用帶現(xiàn)場總線接口的;旋轉(zhuǎn)式提升限位開關(guān)應(yīng)選擇易調(diào)整和帶微調(diào)的旋轉(zhuǎn)式限位開關(guān);超速開關(guān)的動作速度約為額定速度的1.33倍。室外使用的各檢測元件應(yīng)適合重工業(yè)環(huán)境、防腐、防浸及高頻率使用，防護(hù)等級需達(dá)到或超過IP65。

提升機(jī)的載荷限制器應(yīng)采用抗干擾性能強(qiáng)、性能穩(wěn)定可靠、調(diào)試簡便的數(shù)字式載荷限制器，具有載荷檢測、差載和超載報(bào)警并控制的功能。

電纜小車上的柔性電纜選擇德國和韓國進(jìn)口的具有極好的抗油性、耐磨、耐腐蝕、抗扭曲及適宜露天使用的拖鏈專用電纜。

7 結(jié)語

實(shí)踐證明，采用正常運(yùn)行電機(jī)加應(yīng)急電機(jī)的干熄焦提升機(jī)完全能夠滿足干熄焦生產(chǎn)的要求，控制系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠、性能穩(wěn)定、節(jié)能，維護(hù)方便，值得推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]GB／T3811—2008起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]．