大包操作平臺電氣系統改造

李志超（天津天鐵冶金集團有限公司煉鋼廠，河北涉縣056404）

?

大包操作平臺電氣系統改造

李志超
（天津天鐵冶金集團有限公司煉鋼廠，河北涉縣056404）

［摘要］針對天鐵煉鋼廠連鑄3#機大包回轉及大包液壓電氣系統存在的問題，采用PLC將大包回轉控制系統、油缸控系統、大包液壓電氣控制系統升級改造為自動化控制系統，提高了自動化程度及大包控制系統的穩定性，降低了勞動強度，保障了生產的順利進行。

［關鍵詞］大包回轉；改造；電氣；液壓；可編程控制器

1　引言

隨著天鐵集團煉鋼廠3#連鑄機的竣工和順利投產，生產產量和質量都有了很大的提高。原有的大包操作平臺電氣控制系統已經無法滿足當前生產的需要，其安全性和系統的穩定性都需要適應新的生產節奏，因此，通過對生產中產生的問題具體分析，決定對大包操作平臺的電氣系統進行改造。

2　大包操作平臺控制原理

生產中，大包回轉的兩個臂，一個在澆筑位置為中包車注入鋼水，另一個臂等待澆筑完成，在接收新的大包后，回轉到澆筑位置繼續為中包車注入鋼水，保證中包車內的鋼水不間斷供應，達到持續生產的目的。

大包運行到澆筑位置時，操作人員操作油缸控制系統，使得大包水口打開，鋼水流入中包車內，最終進入結晶器完成生產工作。

大包的油缸運作，是由液壓站完成的，其電氣控制原理如下：

液壓系統由儲能器NXQ-A-10/20-T-Y；電機YZS132M2-6/5.5kW；比例閥4WE10EB31/CW220NZ5L組成。比例閥由兩組閥頭組成，一組為常得電220 V交流電壓，一組為供應電220 V交流電壓控制，由崗位員工操作大包平臺上的操作箱按鈕完成供應電閥頭的電壓供應，繼而控制油缸運作，完成大包水口的開合。

3　大包操作平臺電氣系統存在問題分析

3.1大包回轉電機及大包水口防氧化控制

大包回轉是由一臺380 V；YZR160M2-6/8.5 kW；額定電流19.8 A、額定轉速970 r/min、額定功率8.5 kW的電機提供動力源的。其可操作性簡單快捷，但是卻不能達到預期效果。防氧化控制需要人工操作，在大包下口作業不僅勞動強度大，而且危險性較高。

（1）只有大包回轉的正常運行才能夠保障鋼水順利進入中包車、結晶器，達到順利生產的目的。電機的負荷大，一旦損壞，只能停產待修，嚴重影響生產節奏。

（2）其功耗大，噪聲嚴重也是亟待解決的問題。

3.2大包回轉控制系統

其操作過程是：在生產中若1#臂大包澆筑完畢，則2#臂運行到受包位接收大包，順時針旋轉180°到澆筑位澆筑繼續生產；當2#臂大包澆筑完成，1#臂到受包位接收大包后，逆時針旋轉180°到澆筑位后繼續生產。這樣生產過程就要求崗位操作細心，一旦出現誤操作使得大包按照某個方向旋轉360°或更多圈，就會導致電機電纜纏繞在大包旋轉臺的底部，甚至導致電纜斷落，影響生產。

3.3大包油缸控制系統安全隱患

原有的大包油缸控制系統是簡單的點動控制原理，見圖1。其弊端在于其控制線路是由220 V電壓提供的，導致在崗位操過程中不可避免地直接接觸到220 V電壓，其安全性無法得到保障。

圖1　點動控制系統

3.4大包操作平臺液壓站電氣控制系統

煉鋼3#連鑄的改造完成，使得其產量和質量都有了大幅度的提高，其自動化程度也是處于先進水平。原有的兩個液壓系統已經無法滿足生產需要，為了保障生產，添加了兩個備用液壓系統，一旦常用液壓系統損壞，立即啟動備用液壓系統。現場的4臺液壓系統電氣線路繁多，在檢修過程中要逐個排查，增加了檢修作業的勞動強度，不利于迅速查找問題原因，而且簡單的點動控制系統不僅安全性不可靠，而且系統的穩定性和可操作性也不能夠滿足自動化生產的需求。

4　改造方案

4.1大包回轉電機改造

為保證大包正常運行、電機運行的穩定性和節能性，加入ABB變頻器，從長遠角度看，是非常合理的。配型選擇ACS550-01-023A-4型，設定其最大電流27.7 A、最大轉速1 500 r/min、最大頻率50 Hz、最大轉矩額300％、加速時間5 s、減速時間3 s。在大包操作平臺加設大包回轉操作箱，控制大包在鋼包有鋼水時低速運行，保障安全。在無鋼水狀況試運行狀態下高速運行，提高效率。大包防氧化控制提供機械手裝置，通過點動控制，低壓控制高壓，加長機械手，保障了操作人員盡量遠離大包，達到了安全操作，降低勞動強度的目的。

4.2大包回轉限位改造

大包回轉繞斷電機電纜可以加入限位，即澆筑位限位和受包位限位。加入限位就使得大包旋轉不會出現旋轉多圈導致電纜損壞影響生產的情況。在WINCC畫面中加入限位屏蔽圖標，一旦限位出現異常，可臨時屏蔽限位，使大包可以正常運行，保證檢修時間。

4.3油缸控制改造

油缸控制系統的安全性可以用低壓控制高壓，加入24 V繼電器由繼電器的觸點控制220 V電壓，這樣操作按鈕的電壓為24 V就可以保障崗位操作的安全性。

4.4液壓站自動化運行改造

根據整個3#機的自動化生產需要，其大包的液壓電氣控制系統完全可以升級改造為PLC控制系統。

由于有4個液壓系統保障運行，每個獨立的液壓系統有一組供應電閥頭，共有4組8個閥頭，需要8個24 V繼電器，4個電機需要4個24 V繼電器，這樣有利于檢修人員迅速查找問題原因，及時處理故障，保障生產運行。

4個電機需要4個接觸器，每個接觸器有獨立的開關供應220 V的線圈電壓，這樣可以保證一個電機線圈斷電的情況下，其他電機正常運行。

PLC內部主程序：澆筑位限位控制1#液壓站和1#備用液壓站的供應電閥頭。受包位限位控制2#液壓站和2#備用液壓站的供應電閥頭。

基于上述內容，整體改造方案見圖2。

圖2　大包操作系統整體改造方案

5　成效分析

大包電機改造后，電動機實現軟啟動，峰值電流和峰值時間大為減少，消除對供電系統的沖擊，延長電機的使用壽命和運行的穩定性，降低能耗、減小震動，達到了減少成本和保障運行的目的。

通過對現場的改造以及對PLC進行編程，其可操作性有了明顯的提高。現場由操作箱上的選擇開關SH1和SH2選擇常用和備用液壓站，一旦選擇確定，則液壓站繼電器上電，常開點閉合，接觸器線圈得電，啟動相應液壓站的電機。

當大包臂在澆筑位，澆筑位限位啟動，崗位員工操作澆筑位按鈕控制大包的油缸，啟動或關閉大包水口。

當大包臂在受包位，受包位限位啟動，崗位員工操作受包位按鈕控制大包的油缸，關閉大包水口，保證在注入大包內的鋼水不外漏后，旋轉到澆筑位進行澆筑。

6　結束語

經過對大包操作平臺的整體改造，大包回轉控制系統、油缸控系統、大包液壓電氣控制系統這3個獨立的系統完全由一個PLC的自動化控制系統所代替。其自動化程度的提高，減輕了崗位的勞動強度，使安全性得到了有效的保障，整個大包控制系統的穩定性得到了提高，降低了停產的可能性。對于檢修人員來說，勞動作業的檢修更加明了清晰，可以迅速地找到問題，快速完成檢修任務，保障了生產的順利進行。

參考文獻

［1］朱文杰.S7- 300/400 PLC編程設計與案例分析［M］.北京：機械工業出版社，2010.

Modification of Electrical System of Ladle Operation Platform

LI Zhi-chao
（Steel-making Plant，Tianjin Tiantie Metallurgy Group Co.，Ltd.，She County，Heibei Province，China 056404）

AbstractIn order to address the problems existed in ladle turret and the electric system of ladle hydraulic station at Caster 3 of Tiantie Steel-making Plant，ladle turret control system，cylinder control system and the electric system of ladle hydraulic station were upgraded and modified with PLC into automatic control system. Automation level and the stability of ladle control system were improved and labor strength was reduced. Smooth production was ensured.

Key wordsladle turret；modification；electrics；hydraulic；programmable logic controller

doi：10.3969/j.issn.1006-110X.2016.03.019

收稿日期：2016- 02- 08修回日期：2016- 02- 25

作者簡介：李志超（1985—），男，主要從事電氣檢修工作。