7 m 焦爐推焦電流過程控制優化及應用

聶子量

（邯寶焦化廠，河北邯鄲 050400）

0 引言

國內7 m 焦爐系列投運在2009年左右，第一批7 m 焦爐投產已達10年，焦爐爐體或多或少有一些勞損，在整體推焦過程中偶發性出現推焦電流較高情況。更好地優化整個推焦過程的電流，盡可能減少設備自身引起的推焦大電流，出現高電流時更好地保護推焦電機、推焦車和焦爐等。因此，研究優化推焦電流的過程控制，以及推焦電流的過程保護，有利于降低工人勞動強度，確保煉焦生產順行，延長焦爐使用壽命。

1 現狀及原因分析

焦化廠推焦電機選用繞線轉子三相異步電機，定子額定電壓660 V，額定電流249 A，自動控制程序使用西門子400 系列PLC，人機交互界面HMI 使用WINCC 進行組態。

通過長期觀測整體推焦電流，啟動推焦前進瞬間，推焦電流達到385 A 左右，隨著逐級切除四級電阻后，電流平穩達到130 A；推焦桿接觸焦餅及推焦過程一般電流平穩在140～160 A，但對一些病爐號接觸焦餅后電流陡增至190～350 A，遠遠超出推焦電機工作額定電流。推焦桿推焦完畢后退過程中，后退啟動電流也是有385 A 左右的尖峰，后退切電阻平穩后電流穩定在130 A。由于都是在前進、后退啟動瞬間出現異常高電流，需從PLC 程序內部分析是否存在設計缺陷并給出優化措施。同時渦流制動在合理區間合理投入也影響電機的啟動電流，需要一起對投入時段進行優化。

在整體推焦過程中，推焦司機需要一邊觀察推焦桿的行程，還要觀察人機界面的推焦電流。出現推焦大電流時只能通過肉眼進行觀測并手動記錄，職工操作極其不便，人機交互界面需要預警功能及異常電流記錄功能。

當出現大電流無法推動焦時，目前電氣方面保護只有通過熱繼電器動作。保護單一，熱繼電器的性能曲線一般都需要較長時間延時，保護的有效性及穩定性差，保護不及時易造成推焦設備或焦爐的損壞。解決此問題一方面需要通過PLC 程序進行軟件程序保護，另一方面需要提高外部電氣硬件的靈敏性和穩定性。

2 優化措施及應用

2.1 推焦電機啟動電流過高

推焦電機屬于繞線轉子電機，啟動時通過帶電阻啟動，電阻切除的多少及快慢都會影響電流大小。電阻切除的快慢及順序是由PLC 程序內部控制。對推焦啟動出現的異常大電流（385 A），通過監視程序，發現原設計存在疏漏，在推焦電機啟動后，開始切電阻是同時切除的一級、二級電阻。然后再切三級電阻，最后切四級電阻。由于一、二級電阻同時切除，導致啟動電機瞬間切除電阻較多，造成電流尖峰升高。對PLC 程序的邏輯關系重新編輯后，實現啟動逐級切除電阻，避免電流陡增。PLC 程序改動如圖1 所示。

圖1 切電阻程序

同時PLC 程序內沒有區別啟動還是停止推焦電機，只要推焦四級電阻同投入就要投入渦流制動，造成推焦電機啟動同時，開始切電阻之前，電機是帶著制動啟動，對電機啟動電流高也有一定影響。修改程序，加以區分推焦啟動、推焦停止，使渦流制動只在推焦停止時起作用（圖2）。

圖2 渦流制定投入控制

通過上述2 方面措施，推焦啟動電流由啟動的385 A 降為190 A，有效杜絕電機過負荷啟動，以及啟動電流沖擊大的問題。

2.2 推焦過程人機界面有效預警及記錄

為方便推焦車職工操作及對病爐號的推焦管理，使用WINCC 組態畫面加入推焦電流超極限，推焦電流報警的功能。在推焦過程中只要出現推焦電流高，在操作畫面上進行聲光閃爍提示，提示司機推焦電流高，注意操作。并且記錄高電流產生時間，便于生產車間對焦爐的管理。這兩項功能的加入，減輕職工操作，提高勞動效率。加入的報警畫面及報警記錄如圖3 所示。

圖3 報警畫面及報警記錄

2.3 程序內部電氣保護

對推焦過程中出現大電流的情況設置軟件保護，和車輛設計人員溝通，咨詢推焦阻力對推焦車的反作用力和電流的關系。通過PLC 編程（圖4），當電流持續大于266 A 且3 s 后，電機保護動作，當電流大于380 A，濾波0.1 s，為保護推焦系統不被反作用力破壞，推焦強制停車。

圖4 電氣內部程序保護

2.4 電氣外部硬件改造

同軟件保護相輔相成，外部電氣硬件保護，將熱繼電器保護改為靈敏的電機保護器，選用SOCK-D2 電機保護器，設置啟跳電流266 A，同程序保護實現雙保險。

3 應用效果

上述措施實施后，整體推焦過程變得平穩，在日常推焦生產中多次起到保護作用，保護了焦爐本體，避免了推焦設備的損傷。報警畫面及報警記錄的加入，減輕職工操作，使整個推焦過程更加安全。

4 結語

推焦車屬于焦化廠關鍵設備，推焦系統在推焦車中居于核心位置，推焦電流穩定與否，制約著焦爐生產。通過對啟停電流的控制，推焦過程硬軟件的程序保護，結合人機畫面進行報警及記錄，對整個推焦系統穩定、安全、高效生產，起到提升作用，可為同類型焦爐推焦過程控制提供參考。