摘 要：本文主要講述某鋼廠高壓水除鱗系統(tǒng)的除鱗泵，通過智能電磁流量計(jì)進(jìn)行除鱗泵軟啟和變頻器切換功能，該種系統(tǒng)的投用極大的降低了因設(shè)備故障而帶來的停產(chǎn)幾率。因變頻器系統(tǒng)無法投入縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，而軟啟動(dòng)器需要投入縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，本文將這一問題的解決方案作一簡單介紹。

1 概述

在熱軋鋼材生產(chǎn)過程中，鋼坯表面的爐生氧化鐵皮是影響鋼材表面質(zhì)量的主要原因之一，由于它的存在，使鋼材表面產(chǎn)生凹坑、麻點(diǎn)、氧化鐵壓入等多種產(chǎn)品缺陷。為了解決這一問題，國內(nèi)外已經(jīng)采用多種除鱗方法。相比之下，高壓水除鱗技術(shù)具有適應(yīng)鋼種范圍廣，除凈率高，綜合成本低等優(yōu)點(diǎn)，在熱態(tài)除鱗和冷態(tài)除鱗中得到了廣泛應(yīng)用，成為當(dāng)今除鱗方法的主流。該系統(tǒng)除鱗工作可靠，除鱗效果良好。

2 背景

離心式高壓除鱗泵是鋼廠高壓水除鱗系統(tǒng)系統(tǒng)的心臟，其性能的好壞對(duì)整個(gè)系統(tǒng)有決定性的影響，該鋼廠鋼坯除鱗屬周期性間隙噴水除鱗，采用變頻系統(tǒng)時(shí)壓力從 8 到 38MPa，軋線需要除鱗時(shí)，高壓除鱗泵的控制系統(tǒng) PLC 采集到信號(hào)，對(duì)變頻器發(fā)出升速命令，高除鱗泵迅速升速使泵出口壓力升至 38Mpa，以保證軋線除鱗工藝需求，軋線不除鱗時(shí)，除鱗泵可降速至怠速狀態(tài)，從而達(dá)到節(jié)約用水節(jié)約用電的目的。由于除鱗的高壓泵是連續(xù) 24h 運(yùn)轉(zhuǎn)，除鱗泵頻繁升降速，出口壓力較高，受鋼廠濁環(huán)水水質(zhì)較差等外界因素的制約，這使得高壓除鱗泵以及高壓傳動(dòng)變頻器的使用壽命也是一個(gè)關(guān)鍵問題。為解決這種因設(shè)備故障而導(dǎo)致工廠停產(chǎn)的問題，本文主要講述通過智能電磁流量計(jì)對(duì)兩臺(tái)泵的高壓傳動(dòng)進(jìn)行變頻 / 工頻互相切換，防止因高壓傳動(dòng)故障或現(xiàn)場(chǎng)泵組故障導(dǎo)致生產(chǎn)線無法除鱗而停產(chǎn)。

3 硬件組成

其中，兩套高壓開關(guān)電源柜分別為高壓變頻器和高壓軟啟動(dòng)供電，1 號(hào)高壓開關(guān)柜為高壓變頻器供電，2 號(hào)高壓開關(guān)柜高壓為高壓軟啟動(dòng)供電，兩臺(tái)高壓開關(guān)柜做電氣互鎖與機(jī)械互鎖，防止兩臺(tái)高壓開關(guān)柜同時(shí)合閘送電。高壓變頻器和高壓軟啟動(dòng)的出線不直接到高壓水除鱗泵站現(xiàn)場(chǎng)的高壓電機(jī)，而是分別接到智能電磁流量計(jì)的兩把刀閘開關(guān)上，然后刀閘切換柜出線再到現(xiàn)場(chǎng)的高壓電機(jī)。

傳統(tǒng)的一對(duì)一的供電系統(tǒng)為：1 號(hào)高壓開關(guān)柜為高壓變頻器供電，變頻器出線至現(xiàn)場(chǎng)除鱗泵站的 1 號(hào)高壓除鱗泵電機(jī)，2 號(hào)高壓開關(guān)柜為高壓軟啟動(dòng)供電，高壓軟啟動(dòng)的出線至現(xiàn)場(chǎng) 2 號(hào)除鱗泵電機(jī)。該種傳統(tǒng)的供電系統(tǒng)，當(dāng)高壓水除鱗系統(tǒng)的 1 號(hào)除鱗泵組發(fā)生故障時(shí)，可控制高壓軟啟動(dòng)為 2 號(hào)高壓除鱗泵提供動(dòng)力；同理，當(dāng) 2 號(hào)除鱗泵組故障時(shí)，可以控制高壓變頻器為 1號(hào)高壓除鱗泵提供動(dòng)力，若，除鱗泵站的 1 號(hào)高壓泵組故障且為2 號(hào)泵組提供動(dòng)力的高壓軟啟動(dòng)同時(shí)發(fā)生故障時(shí)，整個(gè)除鱗系統(tǒng)就無法正常工作，從而影響生產(chǎn)。而采用本文之前所講的帶有智能電磁流量計(jì)的供電系統(tǒng)方案與傳統(tǒng)一對(duì)一系統(tǒng)相比，其的優(yōu)點(diǎn)是：當(dāng)除鱗泵站的 1 號(hào)高壓泵組故障與 2 號(hào)泵組提供動(dòng)力的高壓軟啟動(dòng)同時(shí)發(fā)生故障時(shí)，我們可以通過智能電磁流量計(jì)切換供電方式，采用高壓變頻器為 2 號(hào)泵組供電，同理，當(dāng)除鱗泵站的 2 號(hào)高壓泵組故障與 1 號(hào)泵組提供動(dòng)力的高壓變頻器同時(shí)發(fā)生故障時(shí)，我們可以采用高壓軟啟動(dòng)為 1 號(hào)泵組提供動(dòng)力。此種帶有智能電磁流量計(jì)的系統(tǒng)，可以達(dá)到高壓變頻器以及高壓軟啟動(dòng)分別為 1、2 號(hào)泵組提供動(dòng)力功能，從而大幅度的降低了因設(shè)備故障而影響生產(chǎn)的幾率。

4 控制系統(tǒng)

本套系統(tǒng)的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)已西門子 1500PLC為核心控制器，PLC 主要負(fù)責(zé):高壓開關(guān)柜以及高壓變頻器、高壓軟啟動(dòng)的手動(dòng)分閘 / 合閘功能；除鱗泵組輔助風(fēng)機(jī)油泵的啟動(dòng)和停止；電機(jī)的過載、過熱保護(hù)；除鱗泵的壓力、溫度信號(hào)采集和顯示；以及系統(tǒng)閥門及其他公輔設(shè)備的控制與檢測(cè)功能。另外，PLC還具有完善的保護(hù)功能，如當(dāng)除鱗泵進(jìn)水壓力低于壓力設(shè)定下限報(bào)警，低于壓力設(shè)定下下限除鱗泵泵電機(jī)停機(jī)，潤滑油壓低于設(shè)定下限報(bào)警，低于設(shè)定下下限主電機(jī)停機(jī)等功能。

5 差動(dòng)保護(hù)

差動(dòng)保護(hù)是是比較電機(jī)輸入輸出端口電流大小的繼電保護(hù)，當(dāng)被保護(hù)的設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，由于電機(jī)的輸入輸出電流大小相等，方向相反，差動(dòng)保護(hù)所檢測(cè)到的電流為零所以差動(dòng)保護(hù)不會(huì)動(dòng)作，當(dāng)被保護(hù)的電機(jī)發(fā)生內(nèi)部短路時(shí)，差動(dòng)保護(hù)所檢測(cè)到的電流不為零，當(dāng)該值大于微機(jī)綜保預(yù)設(shè)的動(dòng)作值時(shí)，差動(dòng)速斷立即動(dòng)作。由于變頻器內(nèi)部的整流及逆變過程有許多電容器，是的變頻器在正常工作時(shí)內(nèi)部含有源設(shè)備，這樣即使變頻器在正常工作時(shí)，也無法滿足其輸入輸出電流完全相等，這與差動(dòng)保護(hù)的工作原理相違背，所以變頻系統(tǒng)通常不投差動(dòng)保護(hù)，而軟啟動(dòng)工頻運(yùn)行時(shí)需投入差動(dòng)保護(hù)。但電流互感器不允許二次側(cè)開路，所以在投變頻系統(tǒng)時(shí)要將其短接。該系統(tǒng)主要通過取切換柜開關(guān)狀態(tài)的輔助觸點(diǎn)位置反饋來控制接觸器，從而決定差動(dòng)互感器信號(hào)是進(jìn)綜保還是進(jìn)行短接。具體如圖 2 所示。

6 結(jié)論

本套帶有智能電磁流量計(jì)的除鱗系統(tǒng)的控制關(guān)鍵在于兩把高壓切換到位置的檢測(cè)，因此，智能電磁流量計(jì)的切換刀閘需帶有位置反饋輔助觸點(diǎn)，PLC通過采集智能電磁流量計(jì)的刀閘位置狀態(tài)，做好完善的保護(hù)及啟動(dòng)連鎖，防止誤操作而發(fā)生事故。本文主要討論了帶有高壓切換功能的高壓水除鱗系統(tǒng)在實(shí)際情況的應(yīng)用，經(jīng)與傳統(tǒng)一拖一系統(tǒng)的比較，既能達(dá)到變頻節(jié)能的效果，又大幅度降低了設(shè)備故障率帶來的停產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，整套系統(tǒng)運(yùn)行良好，得到了用戶的高度好評(píng)。