淺談大型H型鋼生產線高壓水除鱗控制系統改造

鄒元甲

【摘 要】高壓水除鱗系統安裝在加熱爐到BD軋機之間，主要的作用為去除經過加熱爐加熱后的軋件表面氧化鐵皮，使得軋件進入軋機軋制時表面光潔，減少軋制時氧化鐵皮壓入、輥印等軋制質量問題，同時減少軋機軋制負荷，提升軋件表面質量，滿足用戶對產品表面質量的要求，以提升H型鋼產品競爭能力。

【關鍵詞】大型H型鋼生產線；高壓水除鱗控制系統；改造

1.前言

高壓水除鱗系統原設計噴淋能力為200bar，正常運行能力只能維持在180bar左右，對軋件表面除鱗效果只能滿足很少規格的需要。而隨著產品表面質量要求的越發嚴格，以及現形勢下特殊鋼種軋制的數量增加，高壓水除鱗能力不足以及運行不穩定就成為保證產品質量的瓶頸，因此對除鱗系統的改造勢在必行。為了提升H型鋼表面質量，需要保證BD前軋制時的除鱗效果。高壓水除鱗現場根據不同規格鋼種需要，需要壓力不同，壓力范圍在180bar～320bar之間，現場采用的泵組由于設計壓力低只有200bar，且泵組及管路極易出現問題，無法保證系統的正常運行，對現場軋制的除鱗需要無法滿足，因此需要對除鱗系統進行升級改造。

2.方案的設計

2.1除鱗泵

根據現場除鱗壓力需求，為了提升泵組運行效率及減少泵組運行時的負荷，采用多臺除鱗泵共同工作，并最終匯總于一個輸出總管內，這樣通過多個除鱗泵壓力的合計提供現場需要的除鱗壓力。

2.2電機控制

由于除鱗泵工作為平時空載運行，除鱗時帶載輸出，根據除鱗泵的負荷要求，電機選擇為YVP 355L3-4 355KW，因此對除鱗泵電機的控制采用變頻控制為最合理，且最節能。

2.3控制系統

電機采用變頻控制，且現場位置、壓力、溫度、液位等檢測點很多，并且根據現場操作的需要，需要將操作柜分別安裝在不同位置，因此對于控制系統需要使用S7300PLC控制。

3.方案實施

3.1通過對高壓變頻器和低壓變頻器的比較，可以看出使用低壓變頻器能夠滿足現場需要，并且安裝和控制都較為方便，因此可以確定使用低壓變頻器。

3.2為了在1#主電室內騰出空間來安裝變頻器柜，需要在主電室內移動部分控制柜，牽涉到的主要移動內容如下：

（1）東面1p12電源柜（內為自動化及工業電視，變壓器風機電源）進線電源（兩路），改到出鋼機柜1p10內原上料機處，增加兩斷路器（100A）。由26T母線改為25T母線。

（2）東側柜兩臺變壓器風機柜拆除，拆除時需停加熱爐26T變壓器，及分斷母聯，停回水泵房備用電源。兩個電源分別接自原上料機隔離上火及回水泵房電源下火。

（3）拆除西側四臺制動電阻柜，移位到西邊后蓋小屋內。其中最南邊電阻柜為上料機電阻柜，移位后將高壓水除磷1#泵控制柜（東側南邊第一臺）；另外三臺制動電阻柜為上出料輥道及出料機，移位需重新敷設電阻電纜及柜內風扇220v電源。

備用上出料變頻器制動電阻考慮安裝到一臺柜內，與移位的電阻柜放置在一起，可利用回水泵房替換下的軟啟動柜。

（4）26T進線斷路器現為2000A，需要進行更換為2500A。

（5）東側柜新加三臺變頻器柜，需要拆除兩臺風機軟啟動柜，變頻器上部母排需要與26t二段母排連接，連接時需將上料機柜內增加母排進行連接。同時由于空間不夠需要向南延伸，擋住電纜溝欄桿，欄桿需要處理。

（6）西側柜將三臺制動電阻柜移走后新增三臺變頻器柜，需與25t二段母線連接，連接后可考慮同時將南側的兩臺水除磷軟啟動柜、上出料機備用變頻器柜連接母排。

3.3現場安裝施工和調試

·預先敷設電纜橋架和敷設電纜，主要為電機主電纜和信號控制電纜，以及變頻器和PLC之間控制電纜。

·大修開始時將加熱爐區域全面停電，實行變頻器母排和原低壓母排的并柜。

·現場電纜接線，并打點試車。

·電機設控制調試，并測試全面的連鎖信號。

·接好水源，帶水實際測試，測試不同泵組、不同轉速的壓力，并進行記錄，作為今后啟用的基礎。

·調試現場導衛控制。

·遠程上位機控制調試，并編制操作說明作為現場人員操作依據。

3.4除鱗控制系統通訊改造

通過對型鋼廠生產以來的PLC信號干擾問題解決方案比較，在單獨制定接地、DP電纜全程穿管的情況下，干擾信號仍無法屏蔽，則證明DP通訊對現場運行環境無法保證通訊效果，應考慮改用抗干擾能力強的光纖通訊方式。

3.5變頻器柜內出線電抗器改造

變頻器柜內出線電抗器在系統投入運行后，表現出發熱嚴重及噪音極大的問題，電抗器繞組發熱溫度最高達到120°c，已經達到設計要求的最大溫度允許，而正常情況下電抗器溫度應在50度左右；且由于電抗器設計問題，噪音極大，不論實在空載還是滿載情況下都發出尖銳的噪音。

3.5.1變頻器輸出側電抗器主要作用有：

·提高輸出高頻阻抗，減低高頻漏電流，保護變頻器。

·有效降低IGBT輸出的高dv/dt，延長電機壽命。

·抑制變頻器輸出的諧波電流，

·補償長線分布電容的影響，延長輸出輸出距離

·降低電機的噪聲。

3.5.2電抗器換型改造

根據電機運行需要，考慮電機啟動時的電流，電抗器額定電流按照大于電機額定電流選擇，定為800A。

按照電抗器制作要求，電抗器壓降按照4v考慮，參照下表選擇電感量為：0.0159mH

對于鋁線氧化和與銅端子連接部氧化都具有很好的固定作用，適用在在較惡劣環境。

4.更換后效果

電抗器更換后效果明顯：

5.經濟效益分析報告

5.1通訊干擾問題查找和處理都比較困難，處理時間不可控制，以3月份已經發生過的一次90分鐘停軋為例，參考大型線PLC通訊曾經發生過的通訊故障，可按照每年減少停機時間360分鐘測算。減少停機時間所對應的產量保證和杜絕電耗、煤耗的非正常消耗，每年能夠產生效益10萬元。

5.2此次除鱗改造，主要效益在采用低壓電機代替高壓電機和利用舊主電室減少新上主電室兩方面。

變頻器電抗器由于發熱嚴重，已經對設備的運行產生了極為惡劣的影響，如果不更換的結局會是電抗器燒壞甚至是著火，對除鱗變頻器甚至是主電室內的設備運行都會產生嚴重的后果。電抗器的更換解決了這些隱患，所避免的設備安全效益不可估量。

一年費用節約小計：77萬元

6.結語

高壓水除鱗除鱗壓力得到保證后，對軋制質量、軋機負荷都有明顯的改善，產生的效益不可估量。

參考文獻：

[1]雷天覺.新編液壓工程手冊[M].備件：北京理工大學出版社，1998.

[2]章宏甲，等.液壓傳動[M].備件：機械工業出版社，1993.endprint