300T转炉OG风机主备变频器快速切换的研究与应用

李莉

摘 要：马钢第四钢轧总厂300T转炉OG风机变频器投运时间长，功率单元老化，导致风机跳电，为不影响转炉吹炼，避免连铸断浇，主备变频器需实现快速切换。分析制约主备变频快速切换因素，采取相应措施将切换时间由平均30分钟降至10分钟内。

关键词：高压开关柜;在线热备;标准化;自动化

1、概述

马钢第四钢轧总厂3座300t顶底复吹转炉OG风机，最大风量为210000Nm3/h，电机功率为4350KW，由变频器驱动。风机变频器为TEMIC高压变频器，共四台，三用一备，其中两台为2007年投运。高压变频器运行时间长，功率单元老化，整流器击穿现象频发，导致风机跳电频率增加，需切换到备用变频器以维持生产。正常完成主备变频器切换启动风机需要30分钟左右，若是晚上则时间更长。风机启动时间过长会使转炉停吹乃至连铸断浇，造成重大经济损失。随着炼钢生产节奏的加快，实现转炉OG风机主备变频器快速切换尤为重要。

2、原因分析

风机跳电后启动步骤为：①操作工告知点检员;②点检员根据操作画面中的指示判断风机跳电原因;③若是变频器本身原因，通知供电人员到高压开关室，点检员到风机机旁操作箱;④由点检员、供电人员、操作工配合按操作规程顺序切换至备用变频器启动风机;⑤主变频器故障复位无故障后，切换回主变频器

以1#转炉为例启动备用变频器操作规程如下：

由启动步骤分析知步骤②、③、④均存在人为不确定因素。变频器切换操作规程长，顺序易遗忘，启动过程中三方人员配合不畅将造成风机启动时间长。对故障的判断也相对耗时且由点检员专业素质决定准确性，常会出现在非必要的情况下切换备用变频器，使故障时间延长增加风机启动不成功的风险。

高压备用柜处于冷备用状态（断电后将真空断路器摇出，接地刀合上），按照管理规定，将高压柜由冷备用转换到运行，需要供电专业人员操作。因启动备用变频器和切换回主变频器过程均需将断路器摇出，频繁摇进摇出导致断路器运行轨道卡阻。而由以往因启动时间过长影响生产的操作过程得知：变频器真空断路器运行轨道卡阻导致主备高压回路切换耗时长，备用变频器投入不顺利是主要原因。

3、解决方法

3.1操作规程标准化、选择自动化

针对操作规程长容易记错及对故障判断准确性等人为因素导致变频器启动时间长问题，研究决定将变频器切换、风机启动操作规程固化于HMI画面上，使操作流程标准化、可视化。同时采集高压柜、变频器、电机及风机启动相关连锁条件，并将各状态信息集中在同一HMI画面中实时显示。根据主变频器断电原因，将变频器启动方式分为三类，风机跳电后可智能选择启动方式。如图OG风机启动和变频器切换操作画面所示，主变频器无故障则启动方式为“主变频器启动1”;主变频器发生瞬时故障，启动方式为“主变频器启动2”;主变频器发生重故障，启动方式为“备用变频器启动”。系统根据跳电故障信息，可自动判别启动方式并以标题栏底色变绿提示。操作工只需根据提示及时通知相关人员就位，按步骤启动，可节省大量时间，提高准确率。

3.2高压备用柜冷备改为在线热备

高压备用柜处于冷备用状态，启用备用变频器前后需摇4次真空断路器。若在非检修状态时，变频器切换时不用来回摇出断路器又能保证安全，则可以解决真空断路器运行轨道卡阻问题，同时取消供电专业人员操作步骤，减少部分人员带来的不确定因素。通过研究，将高压柜由冷备用状态转换成热备用状态，一旦其中一台变频器出现故障时，可以快速切换到备用变频器，大大缩短主备变频器切换时间。具体实施方法为：增加主/备变频器进线高压开关柜之间的硬线连锁，将三个主变频器进线断路器1SW1、2SW1、3SW1的輔助点（常闭）分别串入备用变频器进线断路器1SW4、2SW4、3SW4的启动控制回路中。此连锁可以防止主、备回路之间串电即一路回路投用禁止另外一路带电。同时保留备用变频器接地刀作用，确保检修安全。

3.3元器件更新

功率单元老化是风机跳电的源头，可通过更换新功率单元或修复解决。但整体更换费用较高，两套变频器共18台功率单元，全部更换需上千万元，而修复仅需30%。因此决定对功率单元修复，更换整流器，逐步解决老化问题。

4、实施效果

自改进实施后一年来，转炉共发生7次一次除尘风机跳电情况，变频器切换时间最短为2.5分钟，最长为8分钟，极大缩短了转炉OG变频器切换和风机启动时间，有效避免了连铸断浇事故的发生。

参考文献：

[1]宋在刚.高压变频器在转炉一次除尘风机上的研究与应用[J].冶金设备管理与维修，2019（5）：1-2