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资讯技术 / 仪表只知识

智能电磁流量计在高压水除鳞系统的实际应用

发布时间:2019-11-05  发布作者:

摘 要:本文主要讲述某钢厂高压水除鳞系统的除鳞泵,通过智能电磁流量计进行除鳞泵软启和变频器切换功能,该种系统的投用极大的降低了因设备故障而带来的停产几率。因变频器系统无法投入纵联差动保护,而软启动器需要投入纵联差动保护,本文将这一问题的解决方案作一简单介绍。
1 概述
在热轧钢材生产过程中,钢坯表面的炉生氧化铁皮是影响钢材表面质量的主要原因之一,由于它的存在,使钢材表面产生凹坑、麻点、氧化铁压入等多种产品缺陷。为了解决这一问题,国内外已经采用多种除鳞方法。相比之下,高压水除鳞技术具有适应钢种范围广,除净率高,综合成本低等优点,在热态除鳞和冷态除鳞中得到了广泛应用,成为当今除鳞方法的主流。该系统除鳞工作可靠,除鳞效果良好。
2 背景
离心式高压除鳞泵是钢厂高压水除鳞系统系统的心脏,其性能的好坏对整个系统有决定性的影响,该钢厂钢坯除鳞属周期性间隙喷水除鳞,采用变频系统时压力从 8 到 38MPa,轧线需要除鳞时,高压除鳞泵的控制系统 PLC 采集到信号,对变频器发出升速命令,高除鳞泵迅速升速使泵出口压力升至 38Mpa,以保证轧线除鳞工艺需求,轧线不除鳞时,除鳞泵可降速至怠速状态,从而达到节约用水节约用电的目的。由于除鳞的高压泵是连续 24h 运转,除鳞泵频繁升降速,出口压力较高,受钢厂浊环水水质较差等外界因素的制约,这使得高压除鳞泵以及高压传动变频器的使用寿命也是一个关键问题。为解决这种因设备故障而导致工厂停产的问题,本文主要讲述通过智能电磁流量计对两台泵的高压传动进行变频 / 工频互相切换,防止因高压传动故障或现场泵组故障导致生产线无法除鳞而停产。
3 硬件组成
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其中,两套高压开关电源柜分别为高压变频器和高压软启动供电,1 号高压开关柜为高压变频器供电,2 号高压开关柜高压为高压软启动供电,两台高压开关柜做电气互锁与机械互锁,防止两台高压开关柜同时合闸送电。高压变频器和高压软启动的出线不直接到高压水除鳞泵站现场的高压电机,而是分别接到智能电磁流量计的两把刀闸开关上,然后刀闸切换柜出线再到现场的高压电机。
传统的一对一的供电系统为:1 号高压开关柜为高压变频器供电,变频器出线至现场除鳞泵站的 1 号高压除鳞泵电机,2 号高压开关柜为高压软启动供电,高压软启动的出线至现场 2 号除鳞泵电机。该种传统的供电系统,当高压水除鳞系统的 1 号除鳞泵组发生故障时,可控制高压软启动为 2 号高压除鳞泵提供动力;同理,当 2 号除鳞泵组故障时,可以控制高压变频器为 1号高压除鳞泵提供动力,若,除鳞泵站的 1 号高压泵组故障且为2 号泵组提供动力的高压软启动同时发生故障时,整个除鳞系统就无法正常工作,从而影响生产。而采用本文之前所讲的带有智能电磁流量计的供电系统方案与传统一对一系统相比,其的优点是:当除鳞泵站的 1 号高压泵组故障与 2 号泵组提供动力的高压软启动同时发生故障时,我们可以通过智能电磁流量计切换供电方式,采用高压变频器为 2 号泵组供电,同理,当除鳞泵站的 2 号高压泵组故障与 1 号泵组提供动力的高压变频器同时发生故障时,我们可以采用高压软启动为 1 号泵组提供动力。此种带有智能电磁流量计的系统,可以达到高压变频器以及高压软启动分别为 1、2 号泵组提供动力功能,从而大幅度的降低了因设备故障而影响生产的几率。
4 控制系统
本套系统的电气自动化控制系统已西门子 1500PLC为核心控制器,PLC 主要负责:高压开关柜以及高压变频器、高压软启动的手动分闸 / 合闸功能;除鳞泵组辅助风机油泵的启动和停止;电机的过载、过热保护;除鳞泵的压力、温度信号采集和显示;以及系统阀门及其他公辅设备的控制与检测功能。另外,PLC还具有完善的保护功能,如当除鳞泵进水压力低于压力设定下限报警,低于压力设定下下限除鳞泵泵电机停机,润滑油压低于设定下限报警,低于设定下下限主电机停机等功能。
5 差动保护
差动保护是是比较电机输入输出端口电流大小的继电保护,当被保护的设备正常运行时,由于电机的输入输出电流大小相等,方向相反,差动保护所检测到的电流为零所以差动保护不会动作,当被保护的电机发生内部短路时,差动保护所检测到的电流不为零,当该值大于微机综保预设的动作值时,差动速断立即动作。由于变频器内部的整流及逆变过程有许多电容器,是的变频器在正常工作时内部含有源设备,这样即使变频器在正常工作时,也无法满足其输入输出电流完全相等,这与差动保护的工作原理相违背,所以变频系统通常不投差动保护,而软启动工频运行时需投入差动保护。但电流互感器不允许二次侧开路,所以在投变频系统时要将其短接。该系统主要通过取切换柜开关状态的辅助触点位置反馈来控制接触器,从而决定差动互感器信号是进综保还是进行短接。具体如图 2 所示。
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6 结论
本套带有智能电磁流量计的除鳞系统的控制关键在于两把高压切换到位置的检测,因此,智能电磁流量计的切换刀闸需带有位置反馈辅助触点,PLC通过采集智能电磁流量计的刀闸位置状态,做好完善的保护及启动连锁,防止误操作而发生事故。本文主要讨论了带有高压切换功能的高压水除鳞系统在实际情况的应用,经与传统一拖一系统的比较,既能达到变频节能的效果,又大幅度降低了设备故障率带来的停产风险,整套系统运行良好,得到了用户的高度好评。

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