钢厂大容量高压风机的变频改造
1 引言
中板厂现有加热炉3座，每台加热炉设有一台大风机，大风机电机为225kW JS系列鼠笼式电机，为防止在用大风机系统突然损坏引起故障停机或造成加热炉回火引起换热器煤气爆炸，3台加热炉又设置了一台备用大风机系统，功率也为225kW，通过系统切换，备用大风机可随时替换任何一台损坏的大风机。电气系统的设计考虑了4台大风机的起动与停车功能。
2 改造原因
改造前加热炉大风机系统靠串电阻降压起动的方式进行起动控制，台风机电机要串接大量的电阻片，主回路采用了大容量的开关，接触器，电阻，控制回路为继电控制， 由于电动机为4极电机，转速高达1400rpm功率225kW，全压起动电流在2000A左右，为减少起动负荷，每次起动不得不动用大量人员，将加热炉进风口堵住，电机起动后，又浪费大量气力将堵风口的钢板抽开。这套系统使用后存在非常大的缺陷:
(1) 由于电机容量较大，起动即使串电阻降压起动，但由于控制系统为继电控制，不能平滑的对主回路进行起动与运行切换，造成起动电流冲击很大。
(2) 大的系统起动电流对主回路开关，接触器，电阻等元件损害非常大，造成经常出现事故，电机不能正常起动，影响了生产，并且造成加热炉回火的隐患。
(3) 元件损坏频繁，造成大型开关，接触器，电阻等材料的大量浪费，并且加大了职工的劳动强度与维护难度。
(4) 由于电机起动冲击较大，电机及机械设备经常造成损坏，需要经常修理，给生产的正常运行带来相当大的影响。
(5) 起动对整个电网的冲击非常大，由于加热区供电1＃变压器负荷较大，加热炉区多为冲击性负载，电网瞬间压降很大，遇到加热炉大风机起动时，瞬间压降能够使正在运行的许多开关接触器压降跳闸，给生产带来许多不力影响。
(6) 由于控制元件为原始的继电器控制，控制无法实现平滑的起动及工频运行的切换，控制元件由于是有触点元件，由于频繁的动作，经常损坏，造成大风机经常起动不起来，影响生产。
3 改造方案
在这种情况下，加热炉大风机起动供电系统的改造势在必行。经过我们分析认为，加热炉大风机的正常运行及起动对生产有着重大意义，我们必须一次改造成功并且彻底，将制约正常生产的因素彻底消除，为此，我们选用国际先进的美国A－B公司生产的1336 plus II 系列1336F-B300变频器作为起动装置，用A-B公司生产的MICRQ LOGIX型PLC装置进行继电与变频起动程序智能控制，用Rockwell Automation APS编程软件编制出完善的客户程序，共同组建了一套加热炉大风机起动控制系统方案。。经过我们的组合完善，用友好方便的系统软件使诸多优良的硬件产品发挥出最大的性能，并且非常实用经济。该系统对4台225kW大风机电机按照预设程序逐台起动，然后切换到工频运行，起动及切换平滑，保护系统完善。此外，为了适应生产要求，有时某台加热炉不需要出钢，只需保温，此时，原来系统只能降低煤气压力，而加热炉风机仍在以工频运转，既浪费了电又消耗了机械设备。改造后，可以让该台风机通过转换开关切换到变频器运行(工作频率根据要求确定)。
系统原理图如图1所示:
3.1 变频起动
变频起动提供了平滑的，无极的电动加速，同时通过减小转矩波动来减轻对齿轮，联轴器的损坏。
全压百分数如图2所示:
图2 变频起动曲线
4 用户程序控制
4.1 硬件
用户程序通过A-B公司Micro Logix型PLC完成控制功能，所有的控制中枢为安装在PLC内的CPU，客户程序通过上位机与PLC进行RS232或DH485进行通讯下载，然后按照用户的要求执行控制功能.
4.2 编程软件
Micro Logix型PLC通过Rockwell友好方便的APS编程软件进行编程，APS为在DOS下运行的编程软件，功能非常强大，可实现用户的I/O，逻辑，数学，比较，移动等功能，编程方式简单易懂，下载通讯设置方便。
4.3 客户程序流程框图
图3 程序流程框图
5 结束语
由于加热炉大风机实现了变频起动，使得起动平滑，减少了原先起动大的冲击及振动，使联轴器，风叶，高速轴及轴瓦故障明显减少，原先存在的经常轴瓦抱住电机，使电机烧毁的状况及风叶甩坏，风机振动剧烈的状况一去不返。减少了成本消耗提高了经济效益。
参考文献
[1] 1336 PLUS Ⅱ Adjustable Frequency AC Drive User Manual.
[2] A-B PLC 编程手册.
作者简介
崔德伟 男 电气高级工程师，现任济南钢铁集团总公司中板厂副厂长。
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