淺談干熄焦提升機控制系統

摘 要:通過介紹干熄焦提升機的控制系統，加深提升機控制系統的了解和認識，對于該類設備的檢修及進一步改造具有指導和借鑒意義。

關鍵詞:干熄焦提升機控制系統

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

1 提升機工作過程

干熄焦提升機是于熄焦生產的關鍵設備之一，主要用于將運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。裝焦完成后，再將空焦罐送回到焦罐臺車上。干熄焦提升機在室外使用，熱輻射溫度高、潮濕、煙氣含塵量大，距離地面約40m，風速<20m/s時能正常作業。

2009年6月份，本鋼焦化廠8、9#焦爐配套建設的190t/h干熄焦工程投產，其提升機為1臺2層結構的橋式起重機，主要由起重裝置、走行裝置、安全裝置、吊具、焦罐蓋、鋼結構主框架、起重導軌、機械室及平臺及走梯等組成。供電及信號傳輸電纜通過設在提升機側面的電纜小車從車下送至提升機上。提升機采用正常運行電機加應急運行電機的配置方式，提升機構使用1臺交流變頻電機作為正常提升電機。提升機控制系統主要包括配電保護系統、電氣傳動控制系統和PLC控制系統，還包括照明潤滑、通風及檢修電動葫蘆等輔助設備控制系統。

2 電氣傳動控制系統

干熄焦提升機頻繁起動、制動，頻繁升降，電氣傳動系統采用具有能量回饋功能的變頻調速控制方式，這樣保證傳動系統的可靠性、安全性，實現節能降耗。干熄焦提升機的傳動系統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、應急控制柜、提升變頻電機、提升鼠籠式電機、走行變頻電機、走行鼠籠式電機以及相應的輔助設備。提升機正常工作時采用變頻調速電氣傳動系統，當變頻調速電氣傳動系統故障時，采用繼電器、接觸器控制系統控制提升機運行，用于完成干熄焦工藝要求的1個完整工作循環。

該傳動控制方式的優點是總裝機容量小、耗能少、一次投資少;缺點是正常提升(或走行)電機傳動控制裝置出現故障時，應急提升(或走行)電機控制裝置只用來完成未完成的提升機工藝循環要求，不能維持生產。

3 PLC控制系統及通訊網絡

由于干熄焦提升機是干熄焦工程的關鍵設備之一，一旦停機會帶來重大經濟損失，為保證控制系統的可靠性、穩定性，PLC控制系統都以具有冗余功能的CPU為核心構成冗余網絡化自動控制系統，整個系統主要包括冗余CPU、地面電氣室分布I/0、提升機機上分布I/0、整流裝置、逆變裝置、操作監視工作站(人機界面)、編碼器、中繼器、星形連接器、通訊介質及配件等。通訊介質可采用光纖或通訊電纜，如果采用通訊電纜，敷設時應盡量避免動力線路的電磁干擾。整流裝置、逆變裝置、操作監視工作站(人機界面)及編碼器必須使用星形連接器進行星形連接單總線和雙總線。人機界面是基于PC的人機界面軟件系統，用來監控提升機的運行狀態，顯示提升機的各個位置信息和其他輔助信息，便于系統的維護。提升機設有提升、走行、自動操作和自動對位等功能。提升機設有3種速度，以適應高速提升與低速對位的要求。根據不同的提升行程，速度發生變化指令提升高度誤差保持在±45m以內。

提升機的提升行程、提升變速點、行程的上下限、橫移運行區間、走行變速點及停車位置均設有位置檢測開關，采用絕對值編碼器進行位置檢測，檢測信號送人提升機的PLC參與聯鎖控制，確保提升機按規定的運行曲線圖安全穩定的變速運行。

提升操作主要包括提升機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 提升機與外部機構的聯鎖

4.1 提升機與電機車的聯鎖

1臺電機車牽引2臺焦罐車，1臺焦罐車可放置1個焦罐，電機車牽引的空焦罐車準確定位并在鎖緊后發出“接焦罐”指令，方可允許提升機下降將空焦罐放在空焦罐車上;電機車牽引的滿焦罐車準確定位并鎖緊后發出“提升許可”指令，方可允許提升機吊鉤動作將滿焦罐提起;當提升機滿焦罐提起位置高于待機位后，提升機控制系統發出“電機車解除鎖緊”指令，電機車才能牽引焦罐車去接焦。

4.2 提升機與干熄爐裝入裝置的聯鎖

提升機在完成提升向干熄爐方向運行一段距離后，裝入裝置自動打開，當提升機在干熄爐頂部定位后，裝入裝置必修全部打開，否則提升機不能下降;當提升機將空焦罐提升至上限后，提升機向裝入裝置發出關閉指令，裝入裝置自動關閉。

5 安全保護檢測措施

提升機設置風速儀，在風速超過最大工作風速時，向中控室發出警報，設防風錨固裝置，在提升機停止運行時，將提升機與鋼結構連接在一起，防止提升機被風吹走，發生事故;設置避雷針作為防雷擊保護。

5.1 提升機構的保護措施

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

5.2 走行機構的保護措施

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

6 電控設備的選擇

干熄焦提升機PLC系統采用西門子S7400系列冗余可編程控制器，構成Proifbus—DP現場總線控制方式，或羅克韋爾的ControlLogix系列冗余可編程控制器，構成ControlNet現場總線控制方式。

變頻調速控制設備采用適合起重機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的產品。

提升及走行位置檢測采用帶現場總線接口的;旋轉式提升限位開關應選擇易調整和帶微調的旋轉式限位開關;超速開關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適合重工業環境、防腐、防浸及高頻率使用，防護等級需達到或超過IP65。

提升機的載荷限制器應采用抗干擾性能強、性能穩定可靠、調試簡便的數字式載荷限制器，具有載荷檢測、差載和超載報警并控制的功能。

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 結語

實踐證明，采用正常運行電機加應急電機的干熄焦提升機完全能夠滿足干熄焦生產的要求，控制系統運行安全可靠、性能穩定、節能，維護方便，值得推廣應用。

參考文獻

[1]GB／T3811—2008起重機設計規范[S]．