焦化厂干熄焦炉盖失控问题的解决

一、前言 包钢焦化厂7#、8#焦炉干熄焦工程是包钢集团为实现“十一•五”计划1500万吨产钢目标而兴建的2006年重点工程。7#、8#干熄焦工程采用了较先进的干法熄焦技术。 干法熄焦是目前国外较为广泛应用的一项节能技术，其英文名称为CDQ。干熄焦技术是利用冷的惰性气体，在干熄炉中与赤热红焦换热，从而冷却红焦，吸收了红焦热量的惰性气体将热量传给干熄焦锅炉，产生蒸汽。被冷却的惰性气体再由循环风机鼓入干熄炉冷却红焦，干熄焦锅炉产生的蒸汽送去发电。 干熄焦炉是焦炭热量交换的重要设备，因此干熄焦炉密封的好坏，将直接影响焦炭质量和热量交换。 二、问题的发生 在干熄焦系统中, 干熄焦炉盖控制装置的作用举足轻重，由于炉盖的结构特殊（见下图），不仅要对位准确，而且要保证快速性及无冲击接触的稳定性。在干熄焦工艺的设计中，炉盖控制系统――即干熄焦装入装置的设计也被定为重中之重，不仅有PLC控制，还有手动控制等诸多连锁。但试车过程中，装入装置的驱动走行机构工作一直不正常, 表现在系统配重严重失调，不是炉盖对位不准，就是冲击太大，影响了整个系统的试车运行工期及其他工艺工序的负荷试车。而且在试车过程中，由于过大的冲击负荷造成了连接装入装置电机与机构的一根长7米的连杆也发生形变而被损坏。 这套装置一旦损坏, 干熄焦炉将立刻停产，影响巨大。由于该设备的重要性, 电气公司非常重视，组织自动化公司的技术人员成立了干熄焦课题攻关小组。 三、 问题的解决 经过反复试验和对比其他冶金企业干熄焦炉的炉盖密封机构，技术人员发现配重的多少可以影响炉盖密封的好坏。但也发现配重几乎没有合适的工作点。配重多了，装入装置密封性能非常好，但炉盖闭合到炉体时的冲击最大，电动推杆几乎不能独立承担运动中炉盖的重量和冲击；配重少了，装入装置密封性能非常不好，有时甚至不能保证炉盖闭合到位。但炉盖闭合到炉体时的冲击最小，电动推杆完全可以独立承担运动过程中炉盖的重量和冲击。 由于装入装置采用的是西门子公司生产的6SE70系列矢量控制变频器作为驱动器，而且设计院在作系统设计时，也留有足够的裕量。因此，驱动器驱动能力不够的怀疑被否定。 但配重只要增加一块，系统就会出现失控，而导致炉盖重重的砸击在干熄焦炉的炉体上。为什么呢？驱动器还有很大的裕量，而且工作中也没有任何故障或报警停机的现象。自动化公司攻关小组的技术人员经过反复推敲和现场实际观察，发现每一次系统失控时，变频器的显示均为从－5Hz～－35Hz变化。到－35Hz附近时，变频器断电。而变频器断电时，正是炉盖撞击炉体的时刻。为什么变频器会在这一时刻断电呢？会不会是系统设计时没有考虑该问题呢？带着这些问题，攻关小组的技术人员开始从系统设计的角度入手，仔细阅读原理图，分析系统工艺。 系统简图 系统工作过程如下： 当系统接到“关”的命令时, 系统开始执行“关”操作。变频器输出反转频率，执行机构按照反转给定频率运行。当到减速位时系统开始减速, 执行机构按照规定的减速频率运行。当到达关限位时，系统结束“关”操作，执行机构停止运行。当系统接到打开炉盖的命令时，系统开始执行“开”命令, 电机开始正转, 到减速位时系统开始减速, 电机降低频率运行, 到达开到位时系统停止运行, 炉盖打开。 当PLC输出 “关”信号且各联锁都正常时，KA18吸合，变频器接到反向信号后开始按预先设定的频率运行, 电动机反向运转, 当接到“关”减速信号时, KA24吸合且KA19吸合, 变频器开始降低频率运行(设定为5Hz), 电动机减速运转, 当接到“关”到位信号时, KA21吸合且KA18断开, 变频器由于接不到命令而停止运行。 通过对系统原理的分析，技术人员一致认为：是原理设计的失误导致了装入装置失控的问题。当炉盖下放过程中，在炉盖运行到炉体的正上方时，需要将炉盖的水平移动改为垂直移动，机械上在这里设置了一个极限点。电气设计时，将这个点作为变频器的停车信号，而此时，正是移动方向发生变化的时刻，这时变频器如果停车，就会导致炉盖的自然下落，我们看到的就是炉盖重重的撞击在炉体上。这时，应该由变频器吸收系统中的再生能量，也就是说，变频器不能有停车信号。 为了进一步确定是否是这个原因，我们把“关”到位极限拆下，重新试车，故障现象 消失，炉盖稳稳地落在炉体上。 经过与甲方协商，决定把原理图做如下改动。加入一台时间继电器，使得系统停止发出“关”指令后，变频器延时5S后，才接到停车信号。因此，在炉盖下放的全过程中，系统完全处于再生发电制动状态，制动产生的大量再生能量经过变频器的制动单元，完全消耗在制动电阻上。炉盖缓慢而准确地落在炉体上。 四、总结 包钢焦化厂7#、8#焦炉干熄焦工程现已交付使用, 干熄焦装入装置的走行机构也正常运行了。状况良好没有出现任何问题, 这次调试为我们今后在变频器的应运上积累了宝贵的经验，自动化公司也因此得到了焦化厂和监理公司的高度评价。