摘  要  新區(qū)煉鐵廠噴煤煤焦庫(kù)供焦皮帶系統(tǒng)在微機(jī)自動(dòng)及現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)在電所控制回路中都要經(jīng)過總線回路來起、停皮帶，總線控制回路發(fā)生故障供焦皮帶系統(tǒng)就不能正常運(yùn)行，為了保證高爐的正常生產(chǎn)，增加了一套電器應(yīng)急控制操作方案來解決總線發(fā)生電器故障不能起、停皮帶問題，把總線控制回路中手動(dòng)操作部份獨(dú)立出來進(jìn)行改造，使微機(jī)操作采用總線控制方式、現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作采用繼電器控制方式。

關(guān)鍵詞  供焦皮帶  總線控制  總線  運(yùn)行

1  前言

新區(qū)煉鐵廠噴煤煤焦庫(kù)供焦皮帶系統(tǒng)自建廠以來一直采用總線回路控制對(duì)皮帶起動(dòng)、停止操控方式，在生產(chǎn)過程中特別在雷雨天氣經(jīng)常發(fā)生總線信號(hào)輸送故障，使微機(jī)操作、現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作都不能驅(qū)動(dòng)皮帶運(yùn)行，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)各總線控制箱與微機(jī)控制操作室距離較遠(yuǎn)，牽扯的皮帶較多，故障處理時(shí)間較長(zhǎng)，從而影響對(duì)高爐生產(chǎn)正常供焦，容易造成高爐休風(fēng)、停風(fēng)等重大事件。為完善總線電氣控制操作缺陷，經(jīng)過研究討論決定對(duì)供焦皮帶系統(tǒng)共12條皮帶總線回路中手動(dòng)操作部份改造。目的當(dāng)總線回路出現(xiàn)故障，在保證電氣安全聯(lián)鎖的情況下可跳過總線回路單獨(dú)完成各條皮帶起動(dòng)、停止操作，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電氣控制分析研究，制定改造方案，完成了供焦皮帶系統(tǒng)應(yīng)急電氣控制改造。達(dá)到應(yīng)急操作目的。

2  煤焦庫(kù)系統(tǒng)供焦皮帶工作原理分析

2.1煤焦庫(kù)系統(tǒng)供焦皮帶工藝流程簡(jiǎn)介

    煤焦庫(kù)內(nèi)由三個(gè)煤庫(kù)、四個(gè)焦庫(kù)及六臺(tái)行車組成，燒結(jié)廠皮帶系統(tǒng)把運(yùn)來的焦碳或煤通過M101皮帶上兩臺(tái)卸料小車分別卸到煤庫(kù)或焦庫(kù)內(nèi)儲(chǔ)存，焦庫(kù)有四個(gè)焦碳下料口，每個(gè)下料口下方對(duì)應(yīng)一條皮帶。需要供焦時(shí)通過煤焦庫(kù)內(nèi)抓斗行車把焦碳抓到下料口，由對(duì)應(yīng)的DJ01—DJ04皮帶運(yùn)送至→GJ01皮帶→GJ02皮帶→GJ03皮帶→J101皮帶→J102可逆皮帶→J103皮帶、KZ102皮帶→槽上焦倉(cāng)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存運(yùn)輸過程。

正常情況下每一次運(yùn)焦上料都要把槽上所有焦倉(cāng)拉滿，以保證高爐正常用焦，焦碳滿倉(cāng)后可供高爐用焦兩個(gè)小時(shí)左右，滿倉(cāng)后運(yùn)焦皮帶系統(tǒng)停1個(gè)半小時(shí)后再繼續(xù)向槽上焦倉(cāng)補(bǔ)料以保證高爐用焦連續(xù)性。

運(yùn)焦皮帶電氣控制系統(tǒng)分為三部份：（1）各條皮帶通過現(xiàn)場(chǎng)操作箱轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇手動(dòng)操作、微機(jī)聯(lián)動(dòng)操作工作模式，并把各條皮帶上電氣安全聯(lián)鎖信號(hào)同時(shí)匯總到總線模板后送到燒結(jié)料場(chǎng)中控室PLC上。（2）料場(chǎng)中控室負(fù)責(zé)信號(hào)接收處理及皮帶運(yùn)行、停止指令輸出。（3）煉鐵廠槽下電氣室負(fù)責(zé)料場(chǎng)中控室指令接收后電器元件工作。（工作關(guān)系如圖1）。

圖1  工作關(guān)系圖

2.2電氣工作原理分析

電壓等級(jí)有：

主回路                             380 V

二次控制回路                       220 V

總線控制及皮帶保護(hù)控制回路         24 V

現(xiàn)場(chǎng)操作箱內(nèi)電器無件組成：箱內(nèi)由一個(gè)220 V電源熔斷器，一個(gè)24 V電源熔斷器，一個(gè)電源轉(zhuǎn)換器及一塊拉繩開關(guān)、跑偏開關(guān)信號(hào)等總線輸入模板、一塊信號(hào)燈等總線輸出模板組成（如圖2）。

供焦皮帶操作方式：?jiǎn)螚l皮帶手動(dòng)操作和微機(jī)聯(lián)鎖操作組成，現(xiàn)場(chǎng)操作箱通過轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇需要的工作模式，正常情況下現(xiàn)場(chǎng)操作可獨(dú)立對(duì)應(yīng)皮帶起動(dòng)、停止操作。但供焦皮帶總線回路按三條皮帶為一組，集中三條皮帶現(xiàn)場(chǎng)操作箱內(nèi)總線模板信號(hào)后再通過中轉(zhuǎn)模塊才送到料場(chǎng)中控室PLC上，也就是這三條皮帶控制回路中只要有一個(gè)信號(hào)不滿足運(yùn)行條件，三條皮帶中任何一條在現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作都是起動(dòng)不了的，這就增加了故障點(diǎn)排查難度。微機(jī)聯(lián)鎖操作是對(duì)整個(gè)供焦皮帶系統(tǒng)按流程按順序起動(dòng)、停止操作，正常情況下選擇微機(jī)聯(lián)鎖操作方式。

各條皮帶中安全保護(hù)拉繩開關(guān)、跑偏開關(guān)等24 V輸入信號(hào)匯總到操作箱內(nèi)總線模板上。手動(dòng)操作時(shí)，按下現(xiàn)場(chǎng)操作箱起動(dòng)按鈕，PLC系統(tǒng)檢測(cè)信號(hào)滿足起動(dòng)條件后發(fā)出起動(dòng)指令電氣室主接觸器吸合皮帶運(yùn)行。工作運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)通過PLC返回到操作箱總線模板后至信號(hào)燈上，微機(jī)聯(lián)鎖操作是要檢測(cè)整個(gè)流程所有信號(hào)都要滿足運(yùn)行條件才能驅(qū)動(dòng)各皮帶運(yùn)行。所以當(dāng)總線控制回路發(fā)生電氣故障后兩種操作方式都不能驅(qū)動(dòng)皮帶運(yùn)行。 

                         圖2  原操作箱內(nèi)部及外部結(jié)構(gòu)

2.3總線回路工作存在問題

前期總線回路工作還算穩(wěn)定，故障率不高。但從2016年開始故障頻率增多，處理時(shí)間較長(zhǎng)，影響到高爐正常供焦，經(jīng)多次檢查處理都未能解決根本問題。主要存在下幾點(diǎn)：（1）總線控制是以模塊匯總輸送方式，排查范圍較廣，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)檢查測(cè)量不方便。（2）在長(zhǎng)距離的輸送過程中總線輸送模式抗干擾能力較弱，信號(hào)被干擾情況時(shí)有發(fā)生。（3）電氣室、PLC室及現(xiàn)場(chǎng)距離較遠(yuǎn)，故障短時(shí)間內(nèi)難處理好。（4）PLC對(duì)電器設(shè)備監(jiān)測(cè)點(diǎn)有欠缺，使故障判斷上增加難度。（5）出現(xiàn)故障后電工、微機(jī)工及相關(guān)人員投入力量較多等問題。

3  改造方案及措施

3.1改造目的

基于以上原因?yàn)楦梅?wù)高爐生產(chǎn)需求，完善操作過程中存在的缺陷。決定把總線控制回路中手動(dòng)操作部份改為繼電器控制方式。總線控制發(fā)生故障后手動(dòng)操作跳過總線回路由繼電器控制對(duì)單條皮帶實(shí)現(xiàn)起動(dòng)、停止應(yīng)急操作。于2019年3月開始對(duì)12條供焦皮帶電氣控制圖進(jìn)行設(shè)計(jì)、設(shè)備備件等準(zhǔn)備工作。

3.2改造方案實(shí)施及步驟

首先改造前主要要解決電氣技術(shù)問題是無論手動(dòng)操作還是微機(jī)操作都要從安全的角度出發(fā)，讓保護(hù)裝置拉繩開關(guān)、跑偏開關(guān)等元件對(duì)皮帶進(jìn)行有效保護(hù)。其次手動(dòng)操作控制回路的起、停要跳過總線控制回路獨(dú)立對(duì)電氣室接觸器進(jìn)行起動(dòng)、停機(jī)控制。最后接觸器二次回路電壓是交流220 V而總線控制回路電壓是直流24 V。相互之間的銜接也成為本次改造過程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

基于以上問題對(duì)電氣原理圖研究設(shè)計(jì)，并制定施工方案及改造順序。在各條皮帶現(xiàn)場(chǎng)操作箱旁再增加一個(gè)電氣控制箱，控制箱的作用是實(shí)現(xiàn)手動(dòng)獨(dú)立操作功能。同時(shí)在箱內(nèi)安裝中間繼電器（如下圖3），把原拉繩開關(guān)、跑偏開關(guān)電壓等級(jí)由24 V改為交流220 V送入中間繼電器線圈上，再利用中間繼電器上觸點(diǎn)把動(dòng)作信號(hào)返回到總線回路上，從而實(shí)現(xiàn)中間繼電器輔助觸點(diǎn)電壓等級(jí)轉(zhuǎn)換。具體工作如下： 

                             圖3 控制箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)

完成電氣原理圖設(shè)計(jì)工作，對(duì)新控制箱電氣元件安裝調(diào)試工作后安裝到現(xiàn)場(chǎng)原操作箱旁。同時(shí)在槽下電器室對(duì)應(yīng)皮帶電氣回路旁增加中間繼電器KA2一只。KA2中間繼電器主要是把新裝控制箱和槽下電器室主控制回路中轉(zhuǎn)銜接作用(如圖四)。利用高爐停風(fēng)檢修時(shí)間段，組織外用工5名及煉鐵電工7名對(duì)新裝的12個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制箱到槽下電器室進(jìn)行電纜7×1.5 mm²敷設(shè)準(zhǔn)備工作，共放電纜2 300 m左右。7×1.5 mm²電纜中兩芯為電氣室至現(xiàn)場(chǎng)控制箱內(nèi)220 V電源線、兩芯為控制箱KA1返回至電器室KA2二次回路控制線、兩芯為現(xiàn)場(chǎng)控制箱運(yùn)行信號(hào)線，最后一芯為備用線。生產(chǎn)過程中改造要充分考慮各種因素，制訂好合理步驟工作方案，避免出現(xiàn)失誤影響高爐生產(chǎn)狀況。每條皮帶的改造只有中途停機(jī)1個(gè)半小時(shí)的時(shí)間，供焦皮帶中DJ01至DJ04皮帶是用二備二，而且皮帶較短，電氣元件較少，改造最容易，而且針對(duì)其中一條皮帶的控制改造不會(huì)影響到供焦運(yùn)行，所以首選其中一條做皮帶改造。因時(shí)間緊、任務(wù)重，前期準(zhǔn)備工作尤為重要。首先查找原操作箱內(nèi)需要拆除和新控制箱對(duì)接的接線點(diǎn)，提前做好線號(hào)的標(biāo)記和記錄工作。其次操作箱與裝控制箱之間有電纜搭接線，做好所需電纜長(zhǎng)度測(cè)量并標(biāo)注出電纜兩端所需線號(hào)，保證現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)接線速度及準(zhǔn)確率。同時(shí)要考慮1個(gè)半小時(shí)內(nèi)線未接完或者在試車過程中出現(xiàn)皮帶起動(dòng)不了又急需上料等問題的應(yīng)急措施。最后對(duì)人員具體負(fù)責(zé)接線區(qū)域安排進(jìn)行施工技術(shù)交底和安全交底。

3.3 改造過程描述

下面就以DJ01皮帶就改造情況做具體描述。在收到中控室通知可以工作后，切斷DJ01全部電源，把原操作箱轉(zhuǎn)換開關(guān)打現(xiàn)場(chǎng)上24 V線拆除接入220 V電源。（如圖4）

圖4 操作箱及電氣室接線原理圖

另外找到原操作箱端子把拉繩開關(guān)、跑偏開關(guān)線從端子上脫離出來接到新控制箱對(duì)應(yīng)的中間繼電器線圈上，同時(shí)在對(duì)應(yīng)的中間繼電器上找一對(duì)常開點(diǎn)接入操作箱原拉繩開關(guān)端子上。也就是把拉繩開關(guān)、跑偏開關(guān)由原24 V改接到220 V中間繼電器。又從對(duì)應(yīng)的中間繼電器上找一對(duì)常開點(diǎn)接入24 V又返回到總線操作箱原端子上，這就需要一根電纜短接。通過繼電器隔離實(shí)現(xiàn)220 V電壓和24 V電壓分離。（如圖5）

圖5 操作箱及控制圖接線原理圖

同時(shí)另一組人在電器室對(duì)增加的KA2中間繼電器進(jìn)行控制回路接線并找一對(duì)KA2中間繼電器常開點(diǎn)接到KM1主接觸器回路中，用以在手動(dòng)操作時(shí)接通或切斷KM1接觸器。

手動(dòng)控制原理是：當(dāng)總線通訊出現(xiàn)問題時(shí)，操作工通過現(xiàn)場(chǎng)操作箱上轉(zhuǎn)換開關(guān)打到手動(dòng)位置，拉繩開關(guān)及跑偏開關(guān)工作在正常狀態(tài)下，按下新控制箱上的起動(dòng)按鈕→控制箱內(nèi)KA1吸合→電器室新裝KA2吸合→起動(dòng)DJ01主皮帶接觸器KM1→皮帶運(yùn)行→控制箱運(yùn)行信號(hào)燈亮。當(dāng)按下停止按鈕或拉繩開關(guān)出現(xiàn)故障中間繼電器KA7、KA8失電、跑偏中間繼電器KA11得電情況下，它們所對(duì)應(yīng)的輔助觸頭動(dòng)作→KA1失電→KA2失電→主皮帶接觸器KM1失電→皮帶停機(jī)。

自動(dòng)工作原理是：操作箱轉(zhuǎn)換開關(guān)打到自動(dòng)位置時(shí)，皮帶上接繩開關(guān)及跑偏開關(guān)信號(hào)正常時(shí)→新控制箱上對(duì)應(yīng)的中間繼電器上的24 V常開點(diǎn)閉合→原操作箱總線模塊→燒結(jié)中控室PLC電器室→程序發(fā)出皮帶起動(dòng)指令→槽下主接觸器吸合→皮帶起動(dòng)過程。（如圖四）

4  改造完成效果

據(jù)統(tǒng)計(jì)，改造前每年平均按5次總線控制操作故障，每次排除時(shí)間需要4 h計(jì)算。綜合考慮焦倉(cāng)緩存能支撐2 h，仍會(huì)影響高爐焦炭供給2 h，造成高爐休風(fēng)操作，按休風(fēng)3小時(shí)算，需多加焦炭大概12 t，焦炭?jī)r(jià)格按2 200元/t計(jì)算，將直接增加消耗26 400元，高爐休風(fēng)3 h損失產(chǎn)量大概為850 t，每噸鐵的經(jīng)濟(jì)效益為500元/t，則休風(fēng)造成的經(jīng)濟(jì)損失為425 000元。一年的經(jīng)濟(jì)損失為（26 400+425 000）×5=2 257 000元。改造后因多了一套應(yīng)急起動(dòng)方案，未再發(fā)生供焦皮帶起動(dòng)不了影響高爐生產(chǎn)情況。效果明顯達(dá)到應(yīng)急改造目的。

5  結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過共同努力DJ01皮帶在規(guī)定的1.5 h內(nèi)改造完成試車成功后，分批次分時(shí)間段對(duì)后面11條皮帶從簡(jiǎn)單控制回路到復(fù)雜回路進(jìn)行改造，于2019年5月用了兩個(gè)星期的時(shí)間完成了煤焦庫(kù)供焦皮帶系統(tǒng)應(yīng)急控制改造，并在現(xiàn)場(chǎng)組織了兩次操作工對(duì)供焦皮帶操作及注意事項(xiàng)培訓(xùn)做到熟知熟會(huì)。

參考文獻(xiàn)

［1］宋守信.電工手冊(cè).中國(guó)電力出版社

［2］楓嵐.電工培訓(xùn)教材.遼寧科學(xué)技術(shù)出版社

［3］許建安.電器使用與維護(hù).中國(guó)水利水電出版社   

［4］張建洪.電工維修基礎(chǔ).國(guó)防工業(yè)出片社   

［5］王蘭君.電工實(shí)用教材.人民郵電出版社