1、引言

3#、4#轉(zhuǎn)爐一次除塵風(fēng)機(jī)變頻器采用瑞士ABB公司生產(chǎn)的ACS800系列變頻器（690V，900kW）。自煉鋼2017年5月復(fù)產(chǎn)以來，4#轉(zhuǎn)爐一次除塵風(fēng)機(jī)變頻器于10月15日12:00分報(bào)2340（并行連接的逆變模塊單元短路）故障導(dǎo)致4#轉(zhuǎn)爐停爐48小時(shí)；2017年10月27日23：10分4#轉(zhuǎn)爐一次除塵風(fēng)機(jī)變頻器報(bào)3220（直流母線低電壓）故障導(dǎo)致4#轉(zhuǎn)爐停爐4小時(shí)，給煉鋼作業(yè)區(qū)生產(chǎn)帶來巨大影響和沖擊。鑒于一次除塵風(fēng)機(jī)變頻器的重要性和影響之大，經(jīng)公司領(lǐng)導(dǎo)批復(fù)在現(xiàn)場(chǎng)增加1臺(tái)1000kW備用國(guó)產(chǎn)變頻器（HID580-T7-1000G2AS），當(dāng)轉(zhuǎn)爐任意一臺(tái)風(fēng)機(jī)變頻器發(fā)生故障后，備用變頻器能夠快速投運(yùn)到其中一臺(tái)轉(zhuǎn)爐繼續(xù)冶煉生產(chǎn)，避免造成轉(zhuǎn)爐停爐設(shè)備事故發(fā)生。

2、備用變頻器改造的控制原理

2.1 PLC控制原理

3#、4#轉(zhuǎn)爐一次風(fēng)機(jī)變頻器采用PROFIBUS-DP通訊卡（RPBA-01）,,由西門子S7-400系列PLC通過PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制，3#、4#轉(zhuǎn)爐PLC系統(tǒng)為兩套獨(dú)立的PLC控制系統(tǒng)（在PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)中，CPU 416-2 默認(rèn)為2#DP站，ACS800變頻器為3#DP站）;通過在源程序中重新組態(tài)3#、4#轉(zhuǎn)爐一次除塵PLC硬件配置，分別增加4#ＤＰ站，通過切換柜網(wǎng)絡(luò)開關(guān)的切換，把備用變頻器與原變頻器連接在同一個(gè)PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)(如下圖1所示)，并編制備用變頻控制PLC程序及備用變頻器的操作畫面，來實(shí)現(xiàn)變頻器的實(shí)時(shí)調(diào)速運(yùn)行。

圖1  一次除塵風(fēng)機(jī)備用變頻器網(wǎng)絡(luò)切換硬件配置原理圖

2.2變頻器控制原理

由于3#、4#轉(zhuǎn)爐一次除塵風(fēng)機(jī)變頻器分別采用變頻調(diào)速用油浸式整流變壓器（型號(hào)：ZTS-1250/10,容量1250kVA，二次電壓690V，二次電流1045.9A），獨(dú)立供電，因此新增備用變頻要替代3#、4#轉(zhuǎn)爐一次除塵風(fēng)機(jī)變頻器，需從3#、4#轉(zhuǎn)爐一次除塵風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速用油浸式整流變壓器分別取電，且進(jìn)線斷路器（1600A）不能同時(shí)合閘，變頻器出線需配置4臺(tái)斷路器（1600A），以實(shí)現(xiàn)備用變頻器與原3#、4#轉(zhuǎn)爐一次除塵風(fēng)機(jī)變頻器之間的倒閘切換（即故障變頻器的切除和備用變頻器的投運(yùn)）。如下圖2所示：

??圖2   一次控制原理圖??

3、備用變頻器改造項(xiàng)目的實(shí)施內(nèi)容

3.1PLC控制系統(tǒng)改造實(shí)施

（1）在源程序中重新組態(tài)3#、4#轉(zhuǎn)爐一次除塵PLC硬件配置，分別增加4#DP遠(yuǎn)程站，把備用變頻器分別組態(tài)在PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)中。

（2）從3#、4#轉(zhuǎn)爐一次除塵風(fēng)機(jī)變頻器分別敷設(shè)PROFIBUS-DP電纜線至備用變頻器切換柜，將PROFIBUS-DP通訊卡（RPBA-01）連接至切換開關(guān)，再由切換開關(guān)連接至PB-B-MODBUS網(wǎng)關(guān)（PROFIBUS-DP轉(zhuǎn)MODBUS通訊模塊），從硬件方面連接在PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)中。

（3）再通過編制備用變頻控制PLC程序及備用變頻操作畫面，完成備用變頻器的PLC編程調(diào)試。

3.2備用變頻器改造實(shí)施

（1）在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，增加1臺(tái)備用國(guó)產(chǎn)1000KW變頻器及1面變頻切換配電柜及進(jìn)線電源柜。

（2）將備用變頻器、變頻切換配電柜以及進(jìn)線電源柜的安裝就位。

（3）完成原3#、4#爐一次風(fēng)機(jī)變頻器、備用變頻器、變頻切換配電柜以及進(jìn)線電源柜電纜的敷設(shè)與對(duì)接。

（4）完成備用變頻器的參數(shù)設(shè)置與調(diào)試，變頻器的空載運(yùn)行。

（5）分別將原3#、4#爐一次風(fēng)機(jī)變頻器切除，將備用變頻器投入運(yùn)行，并對(duì)存在的問題進(jìn)行消缺。

3.3備用變頻器切換操作過程

（1）正常情況下：3#、4#轉(zhuǎn)爐一次風(fēng)機(jī)變頻器運(yùn)行，分別合上斷路器QF1、QF5，QF2、QF8，必須斷開備用變頻進(jìn)出線斷路器QF3、QF6，QF4、QF7，通過斷路器之間的電氣聯(lián)鎖來實(shí)現(xiàn)。

（2）當(dāng)3#轉(zhuǎn)爐一次風(fēng)機(jī)變頻器故障時(shí)投入備用變頻器時(shí)，斷開斷路器QF1、QF5，QF4、QF7，合上備用變頻器進(jìn)出線斷路器QF3、QF6，3#轉(zhuǎn)爐風(fēng)機(jī)將繼續(xù)運(yùn)行；當(dāng)備用變頻器故障時(shí)需投入原3#ABB變頻器時(shí)，斷開斷路器QF3、QF6、QF4、QF7，合上原3#ABB變頻器進(jìn)出線斷路器QF1、QF5，3#轉(zhuǎn)爐風(fēng)機(jī)將繼續(xù)運(yùn)行。

（3）當(dāng)4#轉(zhuǎn)爐一次風(fēng)機(jī)變頻器故障時(shí)，斷開斷路器QF2、QF6，QF3、QF8，合上備用變頻器進(jìn)出線斷路器QF4、QF7，4#轉(zhuǎn)爐風(fēng)機(jī)將繼續(xù)運(yùn)行；。

注意：由于變頻器電源為變壓器專供且容量不足，故1路電源只能為1臺(tái)變頻器供電，不能同時(shí)為2路電源供電。

4、運(yùn)行分析

（1）在備用變頻器技術(shù)改造完成后，通過近1個(gè)多月的試運(yùn)行和現(xiàn)場(chǎng)的切換操作，在3#、4#轉(zhuǎn)爐任意一臺(tái)變頻器發(fā)生故障后，均可以實(shí)現(xiàn)快速（10至15分鐘）將備用變頻器投入任何一臺(tái)轉(zhuǎn)爐進(jìn)行繼續(xù)冶煉生產(chǎn)，達(dá)到變頻器改造的目的。

（2）按照目前一次除塵風(fēng)機(jī)變頻器發(fā)生故障的頻次和產(chǎn)生的后果，此次備用變頻改造可避免因一次風(fēng)機(jī)變頻器故障對(duì)生產(chǎn)造成沖擊，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失。（每臺(tái)變頻器每年發(fā)生2次故障，按每臺(tái)影響轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)8小時(shí)算，估計(jì)影響48爐鋼產(chǎn)量，單爐產(chǎn)量為：125噸，估計(jì)損失6000噸，每噸鋼坯成本價(jià)為3000元，合計(jì)損失：1800萬元）

5、結(jié)束語

此次備用變頻器成功的改造并投入運(yùn)行，意義重大：

（1）由于變頻器輸出諧波較大，一般不會(huì)在變頻器出線側(cè)配置斷路器，而此次大功率變頻器在出線側(cè)配置電動(dòng)操作型斷路器，成功可靠的穩(wěn)定運(yùn)行在國(guó)內(nèi)屬于首例；

（2）在PLC系統(tǒng)采用PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)控制變頻器實(shí)時(shí)調(diào)速運(yùn)行的應(yīng)用中，通過網(wǎng)絡(luò)切換開關(guān)的操作，將同一臺(tái)變頻器分別連接到2個(gè)PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)中投入運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)大功率變頻器一備兩用，在變頻器行業(yè)內(nèi)也屬于首創(chuàng)；

（3）無論國(guó)際品牌一流品牌瑞士ABB變頻器、西門子變頻器、美國(guó)AB變頻器還是施耐德大功率變頻器，故障損壞后都是采用更換故障元件和功率單元的解決思路，一般處理故障需要4~8小時(shí)甚至更長(zhǎng)；但在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備非常重要、不允許長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)且控制比較復(fù)雜的系統(tǒng)的設(shè)備，此次改造提供了可行的整體更換解決方案；

（4）在通過PLC網(wǎng)絡(luò)控制的變頻實(shí)時(shí)調(diào)速應(yīng)用中，國(guó)產(chǎn)大功率變頻器成功替換國(guó)際一流品牌高端變頻器，具有非凡的意義。