摘  要  新區煉鐵廠噴煤煤焦庫供焦皮帶系統在微機自動及現場手動在電所控制回路中都要經過總線回路來起、停皮帶，總線控制回路發生故障供焦皮帶系統就不能正常運行，為了保證高爐的正常生產，增加了一套電器應急控制操作方案來解決總線發生電器故障不能起、停皮帶問題，把總線控制回路中手動操作部份獨立出來進行改造，使微機操作采用總線控制方式、現場手動操作采用繼電器控制方式。

關鍵詞  供焦皮帶  總線控制  總線  運行

1  前言

新區煉鐵廠噴煤煤焦庫供焦皮帶系統自建廠以來一直采用總線回路控制對皮帶起動、停止操控方式，在生產過程中特別在雷雨天氣經常發生總線信號輸送故障，使微機操作、現場手動操作都不能驅動皮帶運行，同時現場各總線控制箱與微機控制操作室距離較遠，牽扯的皮帶較多，故障處理時間較長，從而影響對高爐生產正常供焦，容易造成高爐休風、停風等重大事件。為完善總線電氣控制操作缺陷，經過研究討論決定對供焦皮帶系統共12條皮帶總線回路中手動操作部份改造。目的當總線回路出現故障，在保證電氣安全聯鎖的情況下可跳過總線回路單獨完成各條皮帶起動、停止操作，通過對現場電氣控制分析研究，制定改造方案，完成了供焦皮帶系統應急電氣控制改造。達到應急操作目的。

2  煤焦庫系統供焦皮帶工作原理分析

2.1煤焦庫系統供焦皮帶工藝流程簡介

    煤焦庫內由三個煤庫、四個焦庫及六臺行車組成，燒結廠皮帶系統把運來的焦碳或煤通過M101皮帶上兩臺卸料小車分別卸到煤庫或焦庫內儲存，焦庫有四個焦碳下料口，每個下料口下方對應一條皮帶。需要供焦時通過煤焦庫內抓斗行車把焦碳抓到下料口，由對應的DJ01—DJ04皮帶運送至→GJ01皮帶→GJ02皮帶→GJ03皮帶→J101皮帶→J102可逆皮帶→J103皮帶、KZ102皮帶→槽上焦倉內，實現儲存運輸過程。

正常情況下每一次運焦上料都要把槽上所有焦倉拉滿，以保證高爐正常用焦，焦碳滿倉后可供高爐用焦兩個小時左右，滿倉后運焦皮帶系統停1個半小時后再繼續向槽上焦倉補料以保證高爐用焦連續性。

運焦皮帶電氣控制系統分為三部份：（1）各條皮帶通過現場操作箱轉換開關選擇手動操作、微機聯動操作工作模式，并把各條皮帶上電氣安全聯鎖信號同時匯總到總線模板后送到燒結料場中控室PLC上。（2）料場中控室負責信號接收處理及皮帶運行、停止指令輸出。（3）煉鐵廠槽下電氣室負責料場中控室指令接收后電器元件工作。（工作關系如圖1）。

圖1  工作關系圖

2.2電氣工作原理分析

電壓等級有：

主回路                             380 V

二次控制回路                       220 V

總線控制及皮帶保護控制回路         24 V

現場操作箱內電器無件組成：箱內由一個220 V電源熔斷器，一個24 V電源熔斷器，一個電源轉換器及一塊拉繩開關、跑偏開關信號等總線輸入模板、一塊信號燈等總線輸出模板組成（如圖2）。

供焦皮帶操作方式：單條皮帶手動操作和微機聯鎖操作組成，現場操作箱通過轉換開關選擇需要的工作模式，正常情況下現場操作可獨立對應皮帶起動、停止操作。但供焦皮帶總線回路按三條皮帶為一組，集中三條皮帶現場操作箱內總線模板信號后再通過中轉模塊才送到料場中控室PLC上，也就是這三條皮帶控制回路中只要有一個信號不滿足運行條件，三條皮帶中任何一條在現場手動操作都是起動不了的，這就增加了故障點排查難度。微機聯鎖操作是對整個供焦皮帶系統按流程按順序起動、停止操作，正常情況下選擇微機聯鎖操作方式。

各條皮帶中安全保護拉繩開關、跑偏開關等24 V輸入信號匯總到操作箱內總線模板上。手動操作時，按下現場操作箱起動按鈕，PLC系統檢測信號滿足起動條件后發出起動指令電氣室主接觸器吸合皮帶運行。工作運行狀態信號通過PLC返回到操作箱總線模板后至信號燈上，微機聯鎖操作是要檢測整個流程所有信號都要滿足運行條件才能驅動各皮帶運行。所以當總線控制回路發生電氣故障后兩種操作方式都不能驅動皮帶運行。 

                         圖2  原操作箱內部及外部結構

2.3總線回路工作存在問題

前期總線回路工作還算穩定，故障率不高。但從2016年開始故障頻率增多，處理時間較長，影響到高爐正常供焦，經多次檢查處理都未能解決根本問題。主要存在下幾點：（1）總線控制是以模塊匯總輸送方式，排查范圍較廣，點對點檢查測量不方便。（2）在長距離的輸送過程中總線輸送模式抗干擾能力較弱，信號被干擾情況時有發生。（3）電氣室、PLC室及現場距離較遠，故障短時間內難處理好。（4）PLC對電器設備監測點有欠缺，使故障判斷上增加難度。（5）出現故障后電工、微機工及相關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

基于以上原因為更好服務高爐生產需求，完善操作過程中存在的缺陷。決定把總線控制回路中手動操作部份改為繼電器控制方式。總線控制發生故障后手動操作跳過總線回路由繼電器控制對單條皮帶實現起動、停止應急操作。于2019年3月開始對12條供焦皮帶電氣控制圖進行設計、設備備件等準備工作。

3.2改造方案實施及步驟

首先改造前主要要解決電氣技術問題是無論手動操作還是微機操作都要從安全的角度出發，讓保護裝置拉繩開關、跑偏開關等元件對皮帶進行有效保護。其次手動操作控制回路的起、停要跳過總線控制回路獨立對電氣室接觸器進行起動、停機控制。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和難點。

基于以上問題對電氣原理圖研究設計，并制定施工方案及改造順序。在各條皮帶現場操作箱旁再增加一個電氣控制箱，控制箱的作用是實現手動獨立操作功能。同時在箱內安裝中間繼電器（如下圖3），把原拉繩開關、跑偏開關電壓等級由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把動作信號返回到總線回路上，從而實現中間繼電器輔助觸點電壓等級轉換。具體工作如下： 

                             圖3 控制箱內部結構

完成電氣原理圖設計工作，對新控制箱電氣元件安裝調試工作后安裝到現場原操作箱旁。同時在槽下電器室對應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銜接作用(如圖四)。利用高爐停風檢修時間段，組織外用工5名及煉鐵電工7名對新裝的12個現場控制箱到槽下電器室進行電纜7×1.5 mm²敷設準備工作，共放電纜2 300 m左右。7×1.5 mm²電纜中兩芯為電氣室至現場控制箱內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、兩芯為現場控制箱運行信號線，最后一芯為備用線。生產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，避免出現失誤影響高爐生產狀況。每條皮帶的改造只有中途停機1個半小時的時間，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，而且針對其中一條皮帶的控制改造不會影響到供焦運行，所以首選其中一條做皮帶改造。因時間緊、任務重，前期準備工作尤為重要。首先查找原操作箱內需要拆除和新控制箱對接的接線點，提前做好線號的標記和記錄工作。其次操作箱與裝控制箱之間有電纜搭接線，做好所需電纜長度測量并標注出電纜兩端所需線號，保證現場工作時接線速度及準確率。同時要考慮1個半小時內線未接完或者在試車過程中出現皮帶起動不了又急需上料等問題的應急措施。最后對人員具體負責接線區域安排進行施工技術交底和安全交底。

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，把原操作箱轉換開關打現場上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、跑偏開關線從端子上脫離出來接到新控制箱對應的中間繼電器線圈上，同時在對應的中間繼電器上找一對常開點接入操作箱原拉繩開關端子上。也就是把拉繩開關、跑偏開關由原24 V改接到220 V中間繼電器。又從對應的中間繼電器上找一對常開點接入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。通過繼電器隔離實現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

同時另一組人在電器室對增加的KA2中間繼電器進行控制回路接線并找一對KA2中間繼電器常開點接到KM1主接觸器回路中，用以在手動操作時接通或切斷KM1接觸器。

手動控制原理是：當總線通訊出現問題時，操作工通過現場操作箱上轉換開關打到手動位置，拉繩開關及跑偏開關工作在正常狀態下，按下新控制箱上的起動按鈕→控制箱內KA1吸合→電器室新裝KA2吸合→起動DJ01主皮帶接觸器KM1→皮帶運行→控制箱運行信號燈亮。當按下停止按鈕或拉繩開關出現故障中間繼電器KA7、KA8失電、跑偏中間繼電器KA11得電情況下，它們所對應的輔助觸頭動作→KA1失電→KA2失電→主皮帶接觸器KM1失電→皮帶停機。

自動工作原理是：操作箱轉換開關打到自動位置時，皮帶上接繩開關及跑偏開關信號正常時→新控制箱上對應的中間繼電器上的24 V常開點閉合→原操作箱總線模塊→燒結中控室PLC電器室→程序發出皮帶起動指令→槽下主接觸器吸合→皮帶起動過程。（如圖四）

4  改造完成效果

據統計，改造前每年平均按5次總線控制操作故障，每次排除時間需要4 h計算。綜合考慮焦倉緩存能支撐2 h，仍會影響高爐焦炭供給2 h，造成高爐休風操作，按休風3小時算，需多加焦炭大概12 t，焦炭價格按2 200元/t計算，將直接增加消耗26 400元，高爐休風3 h損失產量大概為850 t，每噸鐵的經濟效益為500元/t，則休風造成的經濟損失為425 000元。一年的經濟損失為（26 400+425 000）×5=2 257 000元。改造后因多了一套應急起動方案，未再發生供焦皮帶起動不了影響高爐生產情況。效果明顯達到應急改造目的。

5  結束語

經過共同努力DJ01皮帶在規定的1.5 h內改造完成試車成功后，分批次分時間段對后面11條皮帶從簡單控制回路到復雜回路進行改造，于2019年5月用了兩個星期的時間完成了煤焦庫供焦皮帶系統應急控制改造，并在現場組織了兩次操作工對供焦皮帶操作及注意事項培訓做到熟知熟會。

參考文獻

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