大兴安岭云冶矿业开发有限公司20T锅炉电气改造

【摘 要】本文是大兴安岭云冶矿业开发有限公司冶炼厂的20T锅炉房变频器控制系统的改造过程，作者通过设备实际运行的不便和弊端，进行了相关设计和实际改造，并取得了良好收益。

【关键词】云冶矿业；电气改造

1.改造前20T锅炉电气控制系统状况

动力车间20T锅炉房一楼下渣处，座落着1、2#鼓风机配电柜，两台柜内各装载着风机变频器及远程控制系统，由于常年工作于恶劣的环境下，两台配电柜内外满是灰尘。变频器属于精密仪器，若长期在积灰环境下工作很容易导致过热、短路等故障，严重时会使鼓风机异常运转或无法运转、电机烧毁、锅炉整体停炉等事故。我公司试生产的三年中， 多次出现变频器控制失灵的状况，同时导致20T锅炉引风机、循环水泵、补水泵控制失灵，最终使1#鼓风机变频器损坏，风机电源线烧断短路，造成了一系列事故。

2.20T锅炉电气控制系统改造的必要性

20T锅炉是动力车间的核心部分，不但保障着生产期间全车间蒸汽供应，更提供着冬季全公司的保暖，冬季出现事故停运，会导致车间冶水泵、管道、罐体冻裂冻坏，产生安全环保事故，给公司造成重大损失。

鼓风机是锅炉正常运行的前提条件，工作时不但可以增加燃烧室内的氧气含量，起到助燃的作用，使燃烧更充分、更彻底，提升经济效益，更重要的是在起炉时更快速、迅速地使锅炉达到正常工作状态，没有鼓风机，锅炉根本无法运行。

出于节约电缆成本、使操作工更直接地观察设备运行状态的目的，我公司大部分电气设计都是把电机及其启动柜等设备安装在同室内。这个设计对于20T锅炉鼓风机来讲是一个缺陷。鼓风机与锅炉下渣口一同安装于20T锅炉房一楼，下渣时伴随着大量的粉尘和煤灰。飘进了风机和配电柜中。由于配电柜不是密封设计，灰从电缆进出口与配电柜散热口侵袭进配电柜内部，导致内部电气元件受到侵蚀，电气绝缘性与安全性大大降低。由于不能停机，配电柜在带电的情况下很难清理彻底。因此，如何处理这个难题成了当务之急。

3.20T锅炉房变频器控制系统组成

3.1 ABB ACS800型变频器工作原理

主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。 它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。

3.2 PLC控制系统概况

动力车间20T锅炉工业控制通过PLC可编程逻辑控制器来实现，工作原理：当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

3.3 组态王的特点及其功能

动力车间20T锅炉远程工业控制主要通过工控机实现，而工控机所使用软件正是基于组态王软件制作。组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。

4.20T锅炉电气控制系统改造的实际探索

4.1改造方案的选定

为解决鼓风机配电柜落灰困扰，保护控制系统元件，延长变频器使用寿命，经过实地测量和研究讨论，两个改造方案浮出水面：

方案一：在1、2#鼓风机配电柜四周架设塑钢板房，达到封闭配电柜、阻挡积灰进入的目的。

方案二：将1、2#鼓风机配电柜连同内部电气设备、变频器、电缆等整体迁移至20T锅炉房配电室内，并重新布架电缆沟线路。

方案一施行简单，见效快，只是占地面积较大。由于鼓风机配电柜周围狭窄，建造后的塑钢板房很难保证与配电柜间的电气安全距离，对检修、维护工作的施行也有诸多不便。因此该方案被弃用。

方案二属于大型改造，不仅要重新架设柜内的主电缆、动力电缆、控制电缆，还要把沉重的配电柜从一楼除渣间搬运至20T锅炉配电室内重新架立，施行起来有诸多困难。但此方案的最大好处就是一劳永逸，不但彻底根绝配电柜积灰问题，在美观设计方面也符合电气设计标准，同时还可以使我公司电工得到充分的实际操作锻炼，一举三得。经过缜密的研究考证，方案二成为了最终选择。

4.2配电柜坐落地点改造

鼓风机配电柜与锅炉房配电室虽只有一窗之隔，但搬运起来却有着诸多不便。首先便是两台柜内布满了各种各类的电缆线路，为保证线序的正确性，电工拆线时只能是边拆边记。其次，两台柜的底座在安装时是采用预埋件焊接于地下的，为保证配电柜底角的平整性和重新架立后的水平性，我们请车间焊工用了一天的时间完成了切割和焊接工作。第三，除渣间与配电室之中隔了两道门，门口狭窄，勉强能使配电柜通过，无法使用人海搬运。我们使用了烘炉用的圆木当做轨道，将两台配电柜一点点地推至配电室内，架立起来后与配电室内其它配电柜对齐，两个离家多年的苦孩子终于回到了大家庭的怀抱。

4.3变频器控制系统远程控制/就地控制改造

由于1#鼓风机变频器烧坏，使得1#循环泵、2#补水泵、2#引风机变频器远程控制/就地控制同时失灵，无法正常运作，为解决这一技术难题，我们咨询了厂家，查阅了指导说明书，更改了部分变频器表码，使其可以手动操作，就地控制终于恢复正常。

由于工控机界面无法观测到各风机、水泵运行情况，为方便人员直观、及时地控制，省却频繁到设备工作地点操作，提高操作安全性。我们大胆设计改良20T锅炉房8台变频器设备线路：将各风机、水泵等设备处的变频器配电柜连接相关控制电缆与中间继电器器，在20T锅炉房二楼主控室汇成统一回路，此项设计正是本次改造的精髓与难点所在。

控制线路的架设：从水膜除尘间至锅炉房的控制线路，我们采取了穿管架空明设，将PVC管固定在引风机烟道上，走线美观，符合电气设计规定；从锅炉一楼到二楼主控室的控制电缆，我们同样采取架空模式，只是架空位置处于锅炉供暖管道的下方，并留有一定空间距离，防止管道过热烫坏电缆绝缘层出现事故；最后采取钻墙打眼方式将控制配电箱、控制电缆接汇于主控室内。

4.4动力电缆、控制电缆、电气元件的选择

鼓风机进线动力方面，我们采用了与原进线同线径的3x120m㎡+1x70m㎡的四芯铠装电缆20米；电机动力电缆采用了3x25m㎡+1x16 m㎡的四芯电缆60米；控制电缆采用了2.5m㎡x10十芯电缆200米；电气元件部分，采用了0-100%量程、4-20mA开度表8只、中间继电器选用MY2N-JMY2NJAC220V16只、按钮选用直径22mm自复位按钮红绿色各8只。

5.20T锅炉房变频器控制系统改造的效益

5.1方案实施后的经济效益

项目改造所需材料成本约1万元；节约厂家技术人员到我公司培训资金4万元；解决了鼓风机配电柜落灰困扰，保护了控制系统元件，延长了变频器使用寿命。

5.2项目实施后的社会效益

省却了人员频繁到设备工作地点操作，提高了操作安全性，提高了我公司电工的操作能力和安装水平，为今后安装、维护、修理变频器打下了基础，技术价值不可限量。

6.结束语

我们对大兴安岭云冶矿业开发有限公司冶炼厂的20T锅炉房变频器控制系统进行了一系列改造，虽然取得了较好的成绩，但在运行期间仍然存在一些问题。在2013-2014年供暖期间，有操作人员反映：升降1、2#某风机或水泵时，另一台开度表指针有时会动作一下复原。后经研究，这是由于开度表工作电流极小，为4-20mA，轻微的感应电流就会使表针动作。当操作某组设备时，便会产生相应感应电流，从而使其它开度表针有所动作。由于我们在控制电缆的选型上没有考虑选用屏蔽性比较好的电缆，只考虑其经济性选用了普通控制电缆，这是在以后的工作和学习中尤其要注意的，我们只有不断地学习和总结，才能更好地在经济性和适用性上达到完美的统一。

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