涟钢高炉鼓风机变频系统改造

王　波，李明和

引言

涟钢能源中心高炉电动鼓风机AV85、AV80于2003年投产，该风机专用于高炉鼓风，风机的安全运行直接影响到高炉的安全生产。风机采用西门子SIMOVERT S负载换向（LCI）式的变频器，已经使用有14年了，SIMOVERT S变频器的控制器是西门子上一代SYMADYN D控制器。因电子器件不断更新，SIMOVERT S已经从 2007年开始逐渐被Sinamics GL150取代。SIMOVERT S由于备件老化、备件及技术服务人员有限等问题，一旦设备发生故障，就有可能导致停产的风险。且已经出现有电源模块、控制面板老化，风压接点接触不良，励磁控制器损坏导致停机等故障，如果涉及到程序问题，国内已经没有这样的维护力量，特提出对设备控制系统进行大修改造。

在2013年8#高炉建造时投运了第二套风机变频控制系统GL150，启动8#高炉的AV90风机，该套GL150变频系统采用新的SINAMICS系统控制器和相关控制部件，其备件通用性强，价格便宜。库存、供货周期及技术服务等方面都有很大的优势。

1　二拖二大修改造的模式与优越性

因2台变频器均安装在3#风机房，可以对两套变频器进行优化改造，改造升级后，可以变成二拖二的变频启动模式：对两套变频控制系统程度升级，保留老系统的SIMOVERT S不变，继续启动AV80，AV85；原有8#高炉的GL150变频系统启动AV85，AV90，AV80三台风机，这样在任何一套变频启动故障时确保可以开动两台风机，保证高炉的安全生产。

2　升级改造LCI主要铭牌数据

AV80 电机：1DZ2052-8AE02-Z，10 kV，32000 kW；

AV85 电机：1DZ2052-8AE02-Z，10 kV，32000 kW；

AV90 电机：1DZ2070-8AE02-Z，10 kV，40000 kW；

SIMOVERT S：6SB1024-2BB00-Z+A05+A11。

3　改造要点

本次改造在原有SIMOVERT S一拖二（AV80，AV85），GL150 一拖一（AV90）的基础上，通过升级现有AV80与AV85的励磁柜以及对现有GL150控制柜进行升级改造，辅助增加4面新的开关柜，使升级的GL150能够实现“一拖三”的功能，见图1。

图1　改造后的一次接线图

3.1　改造连接一次图详解

障时，备品可以互换，增加通用性也降低备品费用。

（1）图 1 中 LSC21、LSC1、MSC1、MSC21 都是新增的中压开关或隔离开关，其主要功能是在任一套软启动使用时，不影响另外一套系统。使两套变频器在运行中互不干扰。

（2）AV80和AV85励磁柜升级成新的励磁柜，其功能与接口也需要进行升级，最终实现所有励磁柜均能与新的GL150柜通讯。

（3）升级后，励磁柜为全新接口，软启动的维护工作量与停机风险大大减少。

（4）如果能够对SIMOVERT S的控制部分升级成GL150，就可以实现二拖三的改造，两套变频控制可以分别启动3台风机，当任何一套变频系统出现故

3.2　GL150部分（1套）

该部分主要对8#高炉的GL150控制柜进行改造，增加一拖三接口，并对软件进行重新编制，使其能够与升级后的AV80与AV85的励磁柜相配合；同时在GL150的控制柜内增加一套PLC系统，主要功能是处理GL150一拖三以及Simovert S一拖二之间的互切逻辑。该部分改造在原GL150柜内进行，现场不增加新的柜体。

新增加的PLC系统位于控制柜内，新增加的HMI屏位于柜门上，其上可以显示GL150与Simovert S的控制状态并且可以远程控制开关柜的动作，以此可以实现GL150与Simovert S的互切。

当SIMOVERT S出现故障或别的情况需要用GL150来启动AV80或者AV85，此时只需要在GL150新增加的HMI触摸屏上，直接选取相应的启动逻辑，其可以自动控制开关柜以及对应的励磁柜来进行逻辑切换，使用非常方便。

该切换逻辑信号亦可以直接转到上位PLC，以实现远程逻辑切换，对客户使用非常方便，同时也不影响原SIMOVERT S对AV80以及AV85的控制逻辑。

3.3　励磁部分（2套励磁柜）

控制AV80与AV85的两面励磁柜需要升级，升级后的励磁柜采用6RA80作为控制器，显示屏采用最新的西门子HMI触摸屏，并且实现汉化显示控制画面；全新励磁柜可以与GL150实现互联，以此来实现GL150对AV80与AV85的启动控制。新励磁柜尺寸与原有励磁柜尺寸一致，摆放位置相同，位于电气室一楼SIMOVERT S电器室内。

图2　变频系统的平面布置简图

为了完成两套变频控制系统的互联，可直接在一楼的升降压变压器之间用电缆连接，然后通过在原有GL150以及SIMOVERTS系统的输入输出侧各增加一面中压开关柜或隔离开关柜，共计4面，来实现在一套软起启动时不影响另外一套系统，两套系统互相隔离。

如图2所示，为了合理利用空间，增加的开关柜位于电气室一层的变压器室内，原有变压器与开关柜之间以及变压器与LCI软起系统之间的动力电缆可以利旧，新增加动力电缆为开关柜之间的电缆。

4　软启动过程

4.1　SIMOVERTS启动AV80和AV85风机的操作步骤

断开LSC1和MSC1的隔离开关或者是中压断路器，合上LSC21和MSC21隔离开关或中压断路器保证两个软启动系统的隔离。按正常程序启动即可。

4.2　用GL150启动AV80、AV85、AV90任意一台电机步骤

（1）合上断开LSC1和MSC1的隔离开关或者是中压断路器，断开LSC21和MSC21隔离开关或中压断路器保证两个软启动系统的隔离。

（2）以启动MBC3风机为例，首先把MBC3，MBM3，MBL3断路器放置工作位置，复位变频启动和励磁控制屏上的所有信号，然后在GL150新增加的HMI触摸屏上，直接选取相应MBL3的启动逻辑，这是可以自动控制开关柜以及对应的励磁柜来进行逻辑切换，在风机房的DCS操作系统中点击启动MBL3的按钮即可启动风机，变频系统接收到风机主电机MBL3的启动信号，会根据程序设置依次合上MBC3和MBM3两个启动柜，等电机电压达到10 kV左右，转速达1500转时，变频启动进入同期并网模式，会根据电网电压和频率自动跳闸电机的电压和频率，达到并网条件时发合闸令合上MBL3电机运行断路器，再断开MBC3和MBM3两个启动断路器，主电机启动完成。

5　实际改造情况

因涟钢实际原因和资金问题，这次改造只对AV85的励磁控制屏进行了改造，因AV80风机主电机的励磁控制屏未能同步改造，所以无法完成GL150变频器一拖三的功能，通过改造后暂时可以6#高炉的SIMOVERT S继续启动 AV80、AV85风机，8#高炉的GL150可以启动AV90和AV85两台风机，等下一步对AV80风机主电机的励磁控制屏进行改造后，可以实现GL150的一拖三功能。

6　总结

高炉鼓风机是高炉生产关键的设备，其能否安全运行和按时启动都跟高炉的生产息息相关，保证高炉风机能够按时启动和安全运行一直是关注的重点工作，利用现有的变频软启动系统，通过增加两套变频系统的电缆连接，再对启动软件编程，就可以实现两套变频系统的二拖二功能，是非常科学合理的功能改造设计，如果能在后期对SIMOVERT S的控制系统进行升级，升级成GL150的变频控制系统，那样就在6#高炉和8#高炉风机的变频启动中实现双冗余的设计，能大大提高风机启动的安全可靠性。