煉鋼電氣控制系統

時間：2025-10-01 19:51:38 機電一體化畢業論文我要投稿

煉鋼電氣控制系統

　　煉鋼電氣控制系統【1】

　　摘要：煉鋼電氣控制系統是煉鋼中必不可少的一部分，如何保證煉鋼電氣控制系統在生產過程中穩定運行是急需解決的問題，基于此，本文對于煉鋼電氣控制系統所存在的問題，提出了相應的解決策略。

　　關鍵詞：煉鋼;電氣控制系統;PLC

　　根據電氣控制系統運行原理來講，PLC控制程序負責調節它的自動性，使用DP現場總線與控制部件相連，再進行調整這些部件，使它們能夠進行良好的配合。

　　大部分情況下，這些相連的部件會被分散到不同位置，從而形成我們所說的分布式控制系統，這種方式的控制系統不僅可以將信號快速傳遞，而且也可以進行采集數據，實現聯動連鎖的控制。

　　1 煉鋼電氣控制系統的主要作用

　　轉爐控制系統的構成部件主要有：1)電氣;2)儀表;3)計算機。

　　在這三種部件相互配合、協作下，轉爐控制系統開始運作。

　　我們所說的自動控制系統是由三大主要部件構成的一個相對復雜的系統，該系統首先要具備一個可以進行自動提示現場的信號以及配套的驅動，其次，采集完數據之后，對數據進行處理之前，要有自動調控和處理邏輯的設備，這就需要借助自動化設備實現運行。

　　既需要在監控生產過程中進行作業管理，采用計算模型形式，處理相關數據。

　　其中，第一個部分稱為電氣系統，后兩個部分也就是控制系統。

　　在進行煉鋼過程中，它所采用的原理是根據軟件程序進行控制，同時需要運用以太網起到監控的作用。

　　其實從各方面上來講，這個系統要求很高，一定要降低故障率。

　　2 煉鋼電氣控制系統中存在的主要問題

　　2.1 現場通訊總線太長

　　我們投入使用的轉爐系統有一個通病，即：連接現場的通訊總線過長。

　　這一弊端主要凸顯在通訊總線上需要設置大量的設備站點。

　　如果位于通訊總線上的某一個設備站點出現故障，那么隨之而來的問題將會嚴重影響轉爐系統的正常運作，甚至有可能導致系統癱瘓不能正常運行。

　　2.2 底吹系統模式單一

　　目前，在工業建設過程中，對鋼的需求量是越來越大，傳統的自控控制模式已經不能滿足現代鋼材生產的需求，因此需要充分運用現代自控控制模式。

　　從當前生產和工藝的發展趨勢來看，一味使用傳統單一的自動控制模式就會出現支管堵塞的問題，從而影響到底吹系統的工作質量，不僅如此，底吹系統效果差還會直接影響氬氣的使用效率，會造成一些不必要的浪費。

　　倘若沒有正確設定氬氣的出口量，則會造成鋼液不純的問題。

　　2.3 氮封系統中存在的問題

　　氮封系統的運行原理比較簡單，首先該是形成密封系統，該系統主要是依托轉爐口上部的活動煙罩與加料而形成的，其次，設備在切斷閥門時主要是依靠儲存氮氣的密封裝置進行的。

　　在實際工作中，可能氮氣與氧氣間進行切換可以起到一定的作用的，但在等結果時，如果發現練爐口是朝上的，煙氣也會快速生氣，那么會損壞料斗液壓缸，因此，氮氣消耗也一直處于上升狀態中。

　　2.4 監控系統的問題

　　煉鋼電氣控制系統在運作的過程中需要不間斷的進行監控。

　　為保證監控的質量，通常情況下會采用核心氧槍來完成這一工作。

　　這一監控工作所需的設備有電機驅動(一般來說會投入4臺設備)和變頻器，當電機驅動開始運作時，變頻器設備的轉矩也隨之同步運作，這樣一來，就使得煉鋼過程中的情況全部實時顯示到主機上。

　　為不斷完善監控系統，首先要與PLC進行對接，將采集的數據放到PLC上，在進行實時顯示和保存信息，主要目的是為了監控電機工作畫面，將所有信息展示到眼前。

　　3 改進煉鋼電氣控制系統的具體措施

　　3.1 完善氧槍系統的調節系統

　　目前，氧槍系統中存在著很多不完善的地方，這些不完善的地方會影響到生產的安全，因此建立健全的氧槍系統，對于保證工作人員的生命起到重要的作用。

　　轉爐在運作過程中的幅度大小會直接影響到氧槍的張力，同理，當氧槍的張力發生變化時，轉爐運轉的幅度必然發生了變化。

　　根據這一規律，我們可以通過觀察并分析張力的實時數據來不斷調整。

　　在對氧氣系統進行檢查時，一定要嚴格按照相關規定要求進行。

　　如果氧槍張力出現異常情況，需要自動封鎖氧槍變頻系統，這樣可對機器起到一定保護作用。

　　在氧槍的下吹作用下，控制氣缸的閥門，這樣可以進一步解決在操作中所遇到卡軌問題。

　　3.2 改造底吹系統

　　底吹系統也是非常重要的，PLC上面整個部件都起到非常關鍵的作用。

　　其中主要可分為四種模式，工作者可依據冶煉時段或者氣體的不同，自主切換到一種最佳模式中。

　　可能有的模式要借助吹氮氣才能實現與氬氣切換，也有時候會在整個工作過程中只需要單一的某種氣體。

　　值得注意的是，上述兩種模式都需要在倒渣或出鋼時進行吹氮氣操作，這時候的氮氣流量不應過高。

　　如何控制氮氣的流量是個難題，綜合考慮不同時期吹氮氣的需求、操作員的工作經驗來選擇吹氮氣的位置，這樣便于簡化和整改流量，符合生產的要求，同時也避免資源浪費。

　　3.3 設置氮封系統

　　在工作者的反復試驗情況下，對爐口的煙罩進行改造，改造成為壓縮空氣，然后進行密封，在這樣的情況下，可減少氮氣的消耗和使用。

　　在進行改善氣流時，需要保持溜管始終處于干燥狀態中。

　　同時，還需要將氧封與氮封連接槍位的地方進行改造，在依據爐口情況進行判斷，是否運用PLC程序進行控制閥門，這樣不但可以對設備起到很好的保護作用，而且也可以節約氣體，進一步提高氮氣使用率。

　　在設置氮封系統中，需要嚴格按照相關設立要求進行。

　　3.4 建立自動監控系統

　　為解決現場通訊總線太長的問題，可以采用先進的現場總線控制系統和相關總控制線技術，實現"集中管理，分散控制"的目的。

　　同時根據系統運行情況，在適當的情況下，建立自動監控系統。

　　在工作中，調試人員都負責著自己應負責的那部分工作，最后所需要的6個PLC程序也是由每一個單獨負責一部分組合而成的。

　　但這一工作模式會產生一個弊端，當PLC開展信息聯絡時，這六個PLC程序當中的某個程序會影響到系統的整體性能，使之無法統一到一個大的項目中來，這樣依賴就特別容易發生信息丟失的情況。

　　可以在監控站上安裝所需要的軟件，達到整合PLC程序目的，形成一個較大的系統，既優化了系統，也提高了管理效率。

　　4 結語

　　在多年的實踐過程中，電氣煉鋼自動系統得到不斷完善。

　　目前通訊網絡與PLC設備的設計是非常安全和穩定的，隨著自動化技術的廣泛運用，相信電氣煉鋼自動系統也會得到更好的改進。

　　參考文獻：

　　[1]吳曉峰等.PLC在萊鋼轉爐自動控制系統中的應用[J].冶金自動化，2010(05)：55-57.

　　電廠電氣控制系統【2】

　　【摘要】隨著電力行業的技術進步及分散控制系統(DCS)在電廠中的廣泛應用，電氣控制水平也不斷提高，本文對電氣現場總線控制系統(EFCS)的監控對象、特點及其配置進行了論述。

　　分布式電氣控制系統相比一般的電氣控制系統更為可靠、靈活、開放、便于維護，適合目前工業生產制造中的應用。

　　分析了現場總線技術在火電廠電氣自動化系統中的應用，闡明了采用現場總線的通信方案并具有與DCS通信以充分交換信息的FECS技術正在成為火電廠電氣自動化技術的發展趨勢。

　　【關鍵詞】現場總線;電氣控制系統

　　一、引言

　　伴隨計算機信息技術的發展，工業自動化控制系統也逐步走向數字化、網絡化、智能化與現場化。

　　現場總線技術是一種工業數據總線，它主要解決工業現場的智能化儀器儀表、控制器、執行機構等現場設備間的數字通信以及這些現場控制設備和高級控制系統之間的信息傳遞問題。

　　分散控制系統(DCS)因能充分體現分散控制與集中操作管理的思想，并以先進的技術、豐富的控制功能、友好的人機界面和愈來愈可靠的工作性能等優勢，近年來占據了大、中型火力發電機組機爐主控的自動化領域。

　　對于電氣系統，將其納入DCS進行監控，有利于實現機、爐、電一體化控制而成為一種趨勢。

　　二、基于現場總線的電氣控制系統主要特點

　　基于現場總線的電氣控制系統可從現場電氣智動化水平的不斷提高，對電廠的生產運行管理提出能設備獲取大量豐富信息，能夠更好地滿足電廠自了更高的要求。

　　現場總線是數字化通信網絡，它不單純取代4—20mA信號，還可實現電氣設備狀態、故障、參數信息傳送。

　　系統除完成遠程控制，還可完成遠程參數化工作。

　　1.電氣參數變化快

　　電氣模擬量一般為電流、電壓、功率、頻率等參數，數字量主要為開關狀態、保護動作等信號，這些參數變化快，對計算機監控系統的采樣速度要求高。

　　2.電氣設備的智能化程度高

　　電氣系統的發電機-變壓器組保護、起動-備用變壓器保護、自動同期裝置、廠用電切換裝置、勵磁調節器等保護或自動裝置均為微機型，6kV開關站保護為微機綜合保護，380V開關站采用智能開關和微機型電動機控制器，所有的電氣設備均實現了智能化，能方便地與各種計算機監控系統采用通信方式進行雙向通信。

　　另外，電氣設備的控制一般均為開關量控制，控制邏輯十分簡單，一般無調節或其它控制要求，電氣設備的控制邏輯簡單。

　　3.電氣設備的控制頻度較低

　　除在機組起、停過程中，部分電氣設備要進行一些倒閘或切換操作外，在機組正常運行時電氣設備一般不需要操作。

　　在事故情況下，大多由繼電保護或自動裝置動作來切除故障或進行用電源切換。

　　且電氣設備具有良好的可控性，這是因為電氣的控制對象一般均為斷路器、空氣開關或接觸器，其操作靈活，動作可靠，與電廠其它受控設備相比，具有良好的可控性。

　　4.電氣設備的安裝環境較好且布置相對集中

　　電氣設備大多集中布置在電氣繼電器室和各電氣配電設備間內，設備布置相對比較集中，且安裝環境極少有水汽或粉塵的污染，為控制設備就地布置提供了有利條件。

　　5.開放式、互操作性、互換性、可集成性

　　6.系統可靠性高、可維護性好。

　　7.提高電廠的自動化和信息化水平、減少電廠的運行維護工作量。

　　8.降低了系統及工程成本。

　　三、電氣現場總線控制系統(EFCS系統)

　　1.EFCS系統組成

　　(1)間隔層。

　　該層主要是為了促進各種專業化功能的智能裝置的完成和完善，包括：廠用電中壓6kV/10kV系統系列保護測控裝置、廠用電低壓4o0V系統系列智能控制器及測控裝置、廠用電源快速切換裝置、低壓備用電源自投裝置、自動準同期控制裝置、小電流接地選線裝置、直流接地選線裝置等。

　　通過各種職能軟件的開發促進系統的可操作性，有CPU、A/D、RAM、EEPROM、現場總線或以太網對外通信接口等。

　　(2)通信管理層。

　　這一層主要是網絡和通信的安全管理，完成上述的各種智能裝置、DCS系統、電氣后臺監控系統、發電廠其他智能設備、發電廠其他系統的通信。

　　主要的通信方式還是以工業以太網和現場總線，如PROFIBUS、CAN等，現代通信管理裝置已經實現了不同現場總線接口標準的互聯以及不同通信之間的轉換。

　　(3)站控層。

　　改成包括后臺監控系統計算機硬件和各種專業應用軟件，硬件有服務器、工作站等。

　　應用軟件包括SCADA(數據采集和監控)、廠用電抄表、錄波分析、電動機故障診斷等各種高級軟件或者基礎軟件，以及后臺系統與發電廠其他管理系統(如MIS系統)間的通信接口軟件。

　　2.EFCS系統方案

　　在EFCS系統方案中，小型電動機采用“全通信”監控方式進DCS系統，大型電動機及其他電氣設備采用“通信+硬接線”監控方式。

　　由于EFCS系統與DCS系統進行了網絡互聯，實現了信息共享，避免了信息重復采集，減少了設備和電纜成本及運行維護費用。

　　(1)小型電動機采用全通信監控方式低壓電動機中，容量不足100kW，采用塑殼斷路器、低壓控保裝置和接觸器組合的電動機回路，其保護、測量、計量由低壓控保裝置完成，取消電流變送器、電流表、電度表。

　　回路的電流、電度量、保護動作及預報信號由低壓控保裝置以現場總線通信方式經DCS系統中DPU通信接口上傳至DCS系統。

　　接觸器的控制指令由DCS系統中DPU通信接口經現場總線下達至低壓控保裝置。

　　其通信規約必須與熱控控制系統的規約一致，一般直接掛網而不經過規約轉換設備。

　　(2)大型電動機及其他電氣設備的“通信+硬接線”監控方式這里的大型電動機是指高壓電動機及低壓電動機中容量超過100kW的電動機。

　　高壓廠用電動機、高壓饋線、低壓廠用變壓器等的保護、測量、計量由綜合型保護裝置完成，回路的電流、電度量、跳合閘線圈狀態、保護動作及預報信號由綜合型保護裝置以通信方式上傳至現場總線，經主控單元匯總后，一并傳人相應的DCS系統中DPU通信接口。

　　斷路器的控制指令及參與連鎖所需要的位置狀態經硬接線送至DCS系統的DO、DI卡件。

　　低壓電動機、低壓饋線中容量超過100kW的回路，采用智能型斷路器(或采用普通斷路器加配多功能測控裝置)，保護、測量、計量由智能脫扣器(或多功能測控裝置)完成，取消電流變送器、電流表、電度表，回路的電流、電度量、保護動作及預報信號由智能脫扣器(或多功能測控裝置)以通信方式上傳至現場總線，經主控單元匯總后，一并傳人相應的DCS系統中DPU通信接口。

　　斷路器的控制指令及參與連鎖所需要的位置狀態經硬接線送至DCS系統的DO、DI卡件。

　　其他電氣智能設備還有發變組(含高廠變)微機保護裝置、起備變微機保護裝置、微機型廠用電源切換裝置、微機型直流系統監控裝置、微機型的柴油發電機組控制裝置、微機型發電機勵磁裝置等。

　　這些裝置都具備智能化電氣特性如高性能、高可靠性、在線監測和自診斷功能、網絡化或標準化通信接口，可直接通過現場總線接人EFCS系統的主控單元。

　　四、結束語

　　火電廠的電氣自動化運用，能提高火力發電系統管理的自動化和管理水平。

　　自動化系統通過計算機、保護、測量、分層分布控制和通信技術，對火電廠的電力系統的運行進行保護、控制和故障處理，這無疑是一項綜合性的管理系統。

　　充分利用電氣系統聯網后信息全面的優勢，成功實現電氣自動化的使用，完成較為復雜的電氣運行管理工作。

　　在EFCS系統方案中，小型電動機采用“全通信”監控方式進入DCS系統，大型電動機及其他電氣設備采用“通信+硬接線”監控方式。

　　由于EFCS系統與DCS系統進行了網絡互聯，實現了信息共享，避免了信息重復采集，減少了設備和電纜成本及運行維護費用，提高了電廠的自動化水平，減少了電廠的運行維護工作量，實現電廠電氣量信息化和數字化。

　　參考文獻

　　[1]李虞文.火電廠計算機控制技術與系統[M].北京：水利水電出版社，2003.

　　[2]張建.計算機測控系統設計與應用[M].北京：機械工業出版社，2004.

　　[3]周其節.自動控制原理[M].廣州：華南理工大學出版社，1989.

　　天車電氣控制系統改造【3】

　　摘要：針對天車使用過程中，繼電器-接觸器控制系統的可靠性差、故障率高、維護困難、電器元件損耗大的問題進行分析，通過采用了PLC代替繼電器-接觸器控制，將變頻器代替電動機轉子串頻敏電阻器的調速方式，對天車進行改造，效果顯著，解決了實際問題。

　　關鍵詞：天車 PLC 變頻器電動機

　　前言：天車是一種用來起吊、放下和搬運重物、并使重物在一定距離內水平移動的起重、搬運的設備，在生產過程中有著重要應用。

　　它是由大車、小車、減速機、電動機、控制系統等設備構成。

　　它的運轉情況直接影響到正常生產，甚至涉及到工人的人身安全。

　　一、天車常見問題

　　1、起動時電流對電網沖擊大，電能浪費嚴重。

　　2、設備使用壽命縮短，安全系數較差，運行可靠性低。

　　3、容易造成電能的浪費。

　　4、起重機工作量大，切換十分頻繁，觸頭容易燒壞。

　　同時因工作環境惡劣，轉子回路串接的銅電阻經常燒壞、斷裂。

　　設備故障率比較高，維修工作量比較大。

　　5、升降電動機有時會受力不均勻，易過載，直接造成電機損壞或者鋼絲繩斷裂。

　　6、起重機經常性的反復操作，終處于大電流工作狀態，降低了電器元件和電動機的使用壽命。

　　7、起重機工作的協調性主要靠操作人員的熟練程度。

　　勞動強度大，容易疲勞和誤操作。

　　針對以上不足，本次改造的起重機采用PLC和繼電器----接觸器控制，電動機調速方式采用變頻調速，可實現了起重機的電氣自動化控制。

　　二、改造方案

　　交流電動機的調速方式很多，綜合各種性能最佳者為變頻調速方式。

　　(一)拖動系統

　　1、電動機選型：

　　大車與小車所用電動機選用普通的籠型轉子異步電動機即可，升降用電動機，應選用變頻專用的籠型轉子異步電動機。

　　2、調速方法

　　目前國際上最先進的就是變頻調速。

　　變頻后轉速可以分檔控制，改進中對主鉤電動機可采用分幾段速度運行，從低到高逐步切換，這樣，就能有效的防止了電動機的全矩啟動。

　　3、制動方式

　　(二)采用再生制動、直流制動和電磁機械制動相結合的方法。

　　1)首先，通過變頻器調速系統的再生制動和直流制動把運動中的大車、小車和起重機的速度迅速而準確地降到0;

　　2)對于起重機，常常會有重物在半空中停留一段時間，而變頻調速系統雖然能使重物靜止，但因設備容易受到外界因素的干擾，因此，利用電磁制動器進行機械制動仍然是必須的。

　　(三)變頻調速系統的控制要點

　　天車拖動系統的控制動作包括：大車的左、右行走及速度檔位;小車的前、后行走及速度檔位;起重機的升、降及速度檔位等。

　　所有這些，都可以通過程序PLC進行無觸點控制。

　　天車控制系統中需要引起注意的是關于防止溜鉤的控制。

　　在電磁制動器抱住之前和松開之后的瞬間，極易發生重物由停止狀態下滑的現象，稱為溜鉤。

　　防止溜鉤控制需要注意的是：

　　1)電磁制動器在通電到斷電(或從斷電到通電)之間是需要時間的，因此，變頻器如過早地停止輸出，將容易出現溜鉤。

　　2)變頻器必須避免在電磁制動器抱閘的情況下輸出較高頻率，以免發生“過流”而跳閘的誤動作。

　　三.采用變頻調速的優點

　　1.變頻器調速系統的保護功能強

　　1)變頻調速以其體積小、通用性強、動態響應快、工作頻率高、保護性能完善、可靠性好、使用方便等卓越的性能而優于以往的任何調速方式;

　　2)使用變頻器，可以進行電機的軟啟動，而讓電機具有很快的動態響應并且實現無級調速;另外對電機的一些參數做到補償;對電源|穩壓器的缺相、欠壓、過壓、過流等都能做到很及時很準確的檢測而自動采取應變措施保護電機;

　　2.工作可靠性顯著提高

　　1)電磁鐵的壽命可延長

　　原拖動系統是在運動的狀態下進行抱閘的，采用變頻調速后，可以在基本停住的狀態下進行抱閘，閘皮的磨損可減小;

　　2)操作手柄不易損壞

　　原系統的操作手柄因常常受力過大，易損件。

　　采用變頻調速后，操作手柄的受力將大大的減小，不容易損壞;

　　3)控制系統的故障率大為下降

　　原系統是由于十分復雜的接觸器、繼電器系統進行控制的，故障率較高。

　　采用了變頻調速控制系統后，控制系統可大大簡化，可靠性大為提高。

　　4)節能效果十分顯著，轉子回路的采用變頻調速系統后，非但外接電阻內消耗的大量電能可以完全節約，并且在起重機放下重物時，還可將重物釋放的位能反饋給電源。

　　5)調速質量明顯提高，并且調速平穩，能夠長時間低速運行，具有很高的定位精度和運行效率。

　　6)可簡化傳動鏈能進行無級調速，可省去減速箱，使傳動鏈結構簡單，設計標準化。

　　3.PLC的特點：

　　PLC按控制程序來對起重機各種工況進行協調，并決定其工作狀態。

　　工作可靠，掃描速度快，控制靈活。

　　具有體積小，結構緊湊;硬件資源豐富，執行速度高;獨特的抗干擾設計，數據的掉電保護功能;板件嚴格的三防處理，適應惡劣現場環境。

　　四、效果

　　針對原控制系統中的不足，經過改造后的變頻調速控制系統具有以下幾個優點：

　　1.變頻器調速控制系統的保護功能強

　　2.工作可靠性顯著提高，

　　3.節能效果十分可觀

　　4.調速質量明顯提高，具有很高的定位精度和運行效率。

　　5.可簡化傳動鏈，實現進行無級調速，

　　五、結束語

　　通過對天車電氣控制系統的改造，解決了原設計中存在的問題，實現了安全生產和節能降耗。

【煉鋼電氣控制系統】相關文章：

煉鋼實習報告12-09

相關推薦