漣鋼高爐鼓風機變頻系統改造

王　波，李明和

引言

漣鋼能源中心高爐電動鼓風機AV85、AV80于2003年投產，該風機專用于高爐鼓風，風機的安全運行直接影響到高爐的安全生產。風機采用西門子SIMOVERT S負載換向（LCI）式的變頻器，已經使用有14年了，SIMOVERT S變頻器的控制器是西門子上一代SYMADYN D控制器。因電子器件不斷更新，SIMOVERT S已經從 2007年開始逐漸被Sinamics GL150取代。SIMOVERT S由于備件老化、備件及技術服務人員有限等問題，一旦設備發生故障，就有可能導致停產的風險。且已經出現有電源模塊、控制面板老化，風壓接點接觸不良，勵磁控制器損壞導致停機等故障，如果涉及到程序問題，國內已經沒有這樣的維護力量，特提出對設備控制系統進行大修改造。

在2013年8#高爐建造時投運了第二套風機變頻控制系統GL150，啟動8#高爐的AV90風機，該套GL150變頻系統采用新的SINAMICS系統控制器和相關控制部件，其備件通用性強，價格便宜。庫存、供貨周期及技術服務等方面都有很大的優勢。

1　二拖二大修改造的模式與優越性

因2臺變頻器均安裝在3#風機房，可以對兩套變頻器進行優化改造，改造升級后，可以變成二拖二的變頻啟動模式：對兩套變頻控制系統程度升級，保留老系統的SIMOVERT S不變，繼續啟動AV80，AV85；原有8#高爐的GL150變頻系統啟動AV85，AV90，AV80三臺風機，這樣在任何一套變頻啟動故障時確保可以開動兩臺風機，保證高爐的安全生產。

2　升級改造LCI主要銘牌數據

AV80 電機：1DZ2052-8AE02-Z，10 kV，32000 kW；

AV85 電機：1DZ2052-8AE02-Z，10 kV，32000 kW；

AV90 電機：1DZ2070-8AE02-Z，10 kV，40000 kW；

SIMOVERT S：6SB1024-2BB00-Z+A05+A11。

3　改造要點

本次改造在原有SIMOVERT S一拖二（AV80，AV85），GL150 一拖一（AV90）的基礎上，通過升級現有AV80與AV85的勵磁柜以及對現有GL150控制柜進行升級改造，輔助增加4面新的開關柜，使升級的GL150能夠實現“一拖三”的功能，見圖1。

圖1　改造后的一次接線圖

3.1　改造連接一次圖詳解

障時，備品可以互換，增加通用性也降低備品費用。

（1）圖 1 中 LSC21、LSC1、MSC1、MSC21 都是新增的中壓開關或隔離開關，其主要功能是在任一套軟啟動使用時，不影響另外一套系統。使兩套變頻器在運行中互不干擾。

（2）AV80和AV85勵磁柜升級成新的勵磁柜，其功能與接口也需要進行升級，最終實現所有勵磁柜均能與新的GL150柜通訊。

（3）升級后，勵磁柜為全新接口，軟啟動的維護工作量與停機風險大大減少。

（4）如果能夠對SIMOVERT S的控制部分升級成GL150，就可以實現二拖三的改造，兩套變頻控制可以分別啟動3臺風機，當任何一套變頻系統出現故

3.2　GL150部分（1套）

該部分主要對8#高爐的GL150控制柜進行改造，增加一拖三接口，并對軟件進行重新編制，使其能夠與升級后的AV80與AV85的勵磁柜相配合；同時在GL150的控制柜內增加一套PLC系統，主要功能是處理GL150一拖三以及Simovert S一拖二之間的互切邏輯。該部分改造在原GL150柜內進行，現場不增加新的柜體。

新增加的PLC系統位于控制柜內，新增加的HMI屏位于柜門上，其上可以顯示GL150與Simovert S的控制狀態并且可以遠程控制開關柜的動作，以此可以實現GL150與Simovert S的互切。

當SIMOVERT S出現故障或別的情況需要用GL150來啟動AV80或者AV85，此時只需要在GL150新增加的HMI觸摸屏上，直接選取相應的啟動邏輯，其可以自動控制開關柜以及對應的勵磁柜來進行邏輯切換，使用非常方便。

該切換邏輯信號亦可以直接轉到上位PLC，以實現遠程邏輯切換，對客戶使用非常方便，同時也不影響原SIMOVERT S對AV80以及AV85的控制邏輯。

3.3　勵磁部分（2套勵磁柜）

控制AV80與AV85的兩面勵磁柜需要升級，升級后的勵磁柜采用6RA80作為控制器，顯示屏采用最新的西門子HMI觸摸屏，并且實現漢化顯示控制畫面；全新勵磁柜可以與GL150實現互聯，以此來實現GL150對AV80與AV85的啟動控制。新勵磁柜尺寸與原有勵磁柜尺寸一致，擺放位置相同，位于電氣室一樓SIMOVERT S電器室內。

圖2　變頻系統的平面布置簡圖

為了完成兩套變頻控制系統的互聯，可直接在一樓的升降壓變壓器之間用電纜連接，然后通過在原有GL150以及SIMOVERTS系統的輸入輸出側各增加一面中壓開關柜或隔離開關柜，共計4面，來實現在一套軟起啟動時不影響另外一套系統，兩套系統互相隔離。

如圖2所示，為了合理利用空間，增加的開關柜位于電氣室一層的變壓器室內，原有變壓器與開關柜之間以及變壓器與LCI軟起系統之間的動力電纜可以利舊，新增加動力電纜為開關柜之間的電纜。

4　軟啟動過程

4.1　SIMOVERTS啟動AV80和AV85風機的操作步驟

斷開LSC1和MSC1的隔離開關或者是中壓斷路器，合上LSC21和MSC21隔離開關或中壓斷路器保證兩個軟啟動系統的隔離。按正常程序啟動即可。

4.2　用GL150啟動AV80、AV85、AV90任意一臺電機步驟

（1）合上斷開LSC1和MSC1的隔離開關或者是中壓斷路器，斷開LSC21和MSC21隔離開關或中壓斷路器保證兩個軟啟動系統的隔離。

（2）以啟動MBC3風機為例，首先把MBC3，MBM3，MBL3斷路器放置工作位置，復位變頻啟動和勵磁控制屏上的所有信號，然后在GL150新增加的HMI觸摸屏上，直接選取相應MBL3的啟動邏輯，這是可以自動控制開關柜以及對應的勵磁柜來進行邏輯切換，在風機房的DCS操作系統中點擊啟動MBL3的按鈕即可啟動風機，變頻系統接收到風機主電機MBL3的啟動信號，會根據程序設置依次合上MBC3和MBM3兩個啟動柜，等電機電壓達到10 kV左右，轉速達1500轉時，變頻啟動進入同期并網模式，會根據電網電壓和頻率自動跳閘電機的電壓和頻率，達到并網條件時發合閘令合上MBL3電機運行斷路器，再斷開MBC3和MBM3兩個啟動斷路器，主電機啟動完成。

5　實際改造情況

因漣鋼實際原因和資金問題，這次改造只對AV85的勵磁控制屏進行了改造，因AV80風機主電機的勵磁控制屏未能同步改造，所以無法完成GL150變頻器一拖三的功能，通過改造后暫時可以6#高爐的SIMOVERT S繼續啟動 AV80、AV85風機，8#高爐的GL150可以啟動AV90和AV85兩臺風機，等下一步對AV80風機主電機的勵磁控制屏進行改造后，可以實現GL150的一拖三功能。

6　總結

高爐鼓風機是高爐生產關鍵的設備，其能否安全運行和按時啟動都跟高爐的生產息息相關，保證高爐風機能夠按時啟動和安全運行一直是關注的重點工作，利用現有的變頻軟啟動系統，通過增加兩套變頻系統的電纜連接，再對啟動軟件編程，就可以實現兩套變頻系統的二拖二功能，是非常科學合理的功能改造設計，如果能在后期對SIMOVERT S的控制系統進行升級，升級成GL150的變頻控制系統，那樣就在6#高爐和8#高爐風機的變頻啟動中實現雙冗余的設計，能大大提高風機啟動的安全可靠性。