干熄焦提升机电气及控制施工质量控制点研究.pdf

智能控制技术今 日 自 动 化2 0 2 3.5 今日自动化 7Intelligent control technologyAutomation Today2 0 2 3 年第5 期2023 No.5为响应国家绿色发展、碳达峰、碳中和目标，焦化行业环保治理势在必行。提升机作为干熄焦系统的主要设备，主要用途是将装满红焦的焦罐提升至干熄焦炉顶，过程通过挂钩、提升、走行、装入等一系列动作将红焦装入至干熄焦炉内，结束后将空焦罐返回至焦罐车上，循环反复1。该过程可以采用人工操作的方式，也可完全采用自动控制。对此，笔者将以提升机电气控制施工质量控制点对电气控制专业的主要施工工艺进行阐述，规避因此引发的调试、运行事故从而影响生产、安全、成本等问题，希望对相关专业人员有所帮助。1 干熄焦提升机电气控制系统构成在焦化行业的发展过程中，各种新型技术的不断涌现，对提升行业发展水平方面发挥出十分重要的作用。以往的焦化行业中，对湿法熄焦技术的应用较多。近年来，新型干法熄焦技术开始出现，并极大地改变了湿法熄焦技术的工作原理。干法熄焦技术的发展水平，是一个国家煤焦化工领域技术水平的重要指标。在整个干法熄焦技术的应用过程中涉及到多个不同的环节，其中提升是一个十分重要的环节。这一环节中需要应用一定的提升机系统，提升机系统的稳定性以及运行状态，也会直接影响到整个提升环节的效果。这一过程中应用的干熄焦提升机属于较为常见的桥式起重运输设备，借助该设备，可以结合焦化行业的实际生产需求，对各种焦罐进行升降或者平移运送2。干熄焦提升机包含多个组成部分，主要包括钢结构主框架、夹紧装置、提升装置、焦罐、吊具、起重导轨、走行装置、安全装置等。其中，干熄焦提升机在对各种焦罐进行运输的过程中，提升装置与走行装置是最为主要的输送机构。提升装置与走行装置分别由提升电机和走行电机负责拖动，其中，提升装置通常需要配置双电机。两台电机属于交流变频电机，当其中一台发生故障时，另一台以1/2的速度可以继续运行。干熄焦提升机中还包含一定的的平移装置，该装置同样需要使用一定的驱动电机。两台走行电机属于交流变频电机，当其中一台发生故障时，另一台以1/2的速度可以继续运行，均采用抱闸方式进行制动。干熄焦提升机中包括了提升电机与走行电机，对于这些电机，在实际运行和使用过程中均采用变频控制方式。相应的变频控制系统采用的形式为整流回馈单元联合逆变器以及公共直流母线，并实现回馈制动。在不同的电机中，均分别配备了1台逆变器，在整流回馈单元中，配置方式采用冗余配置。在正常状态下进行运行的时候，两台提升电机和行走电机会同时开始工作，转矩通过减速机内部的行星机构叠加3。如果受到一些因素的影响，导致其中一台电机或者整流回馈装置发生故障，则可以单独使用另一套电机控制系统，实现减负荷运行。需要注意到的是，通常情况下，如果提升机中两套整流回馈装置均正常、稳定运行，未发生故障，则需要断开直流母线并联开关。如果其中一套电机或者整流回馈装置出现故障时，则需要将其直流输出开关断开，并合上直流母线并联开关，对两套控制系统实施切换处理，干熄焦提升机动力控制单线情况如图1所示。摘 要提升机作为干熄焦系统专用提升设备，其安全运行至关重要，而安全运行的核心在于电气控制方面。同时，干熄焦系统的电气控制安装具备一定的特殊性，在电缆隔热、信号干扰、电缆的拖动、限位安装等方面的要求极高，必须加强施工质量的控制，以求达到更加安全的运行环境。关键词干熄焦；提升机；电气控制施工；质量控制中图分类号TQ522.1 文献标志码A 文章编号20956487（2023）05000703Research on Control Points of Coke Dry Quenching Elevating Machine Gas and Construction Quality ControlXU FeiAbstractAs a special lifting equipment for dry quenching system,the safe operation of hoist is very important,and the core of safe operation lies in the level of electrical control.At the same time,the electric control installation of the dry quenching system has certain particularity,which has very high requirements in cable insulation,signal interference,cable dragging,limit installation and so on.The construction personnel must strengthen the control of the construction quality,in order to achieve a safer operating environment.Keywordsdry quenching coke;elevator;electrical control construction;quality control干熄焦提升机电气及控制施工质量控制点研究许飞（湖南省工业设备安装有限公司，湖南长沙410000）智能控制技术今 日 自 动 化8 2 0 2 3.5 今日自动化Intelligent control technologyAutomation Today2 0 2 3 年第5 期2023 No.5整流/回馈出线电抗器进线电抗器3直流母线自耦变压器制动器电源控制电源装置风扇电源电机风扇电源直流母联提升逆变器500kW走行逆变器50kW提升电机315kW提升电机315kW走行电机37kW走行电机37kW3M3M3M图1 干熄焦提升机动力控制单线示意图2 干熄焦提升机的电气控制系统构成2.1 动力供电线路在电气控制方面，通常情况下，干熄焦提升机相关的提升系统以及走行系统需要由两台电动机提供所需的动力。相应的电机均属于交流电动机，由交流电源供电，并采用变频控制方式。在变频系统中，为了顺利实现回馈制动，需要采用整流回馈单元搭配逆变器形式。这一情况下，两台电动机需要共用同一条直流母线，同时，不同的电动机还需要分别配置1台逆变器。在实际运行过程中，如果整流回馈装置或者其中一台电动机出现故障，无法正常运行的时候，另一台电动机可以及时发挥作用，维持提升机的继续运行。但是，在这一情况下，提升机仅能以1/2的速度继续保持运行。提升机中的逆变器采用全数字式参数设定方式，可以实现对电机相关参数的自动识别，以满足自适应矢量控制的实际需求4。提升机采用交流660 V，50 Hz 电缆供电，配电线路主要是为整流回路、逆变器回路、风扇电源以及提升、走行电机风机和制动器提供电源。2.2 总控制线路干熄焦提升机的电气控制过程中，总体采用的是PLC（可编程逻辑控制器）集中控制的方式。在焦化行业的实际生产实践活动中，会选择将相关的电气控制设备置于地面上。受到这一情况的影响，在采集干熄焦提升机上部分信息，并控制其开关的过程中，容易出现一定的不便。为解决上述问题，提高干熄焦提升机的电气控制效果，可以选择在提升机上设置一定的 PLC 远端控制模块。借助该模块，可以通过总线与地面上的 PLC 以及 CPU（中央处理器）实现信号传输，以顺利完成对干熄焦提升机全部控制信号的集中采集。此种设计模式下，可以有效减少采集干熄焦提升机各种信号过程中存在的困难和不便，提高信息、信号采集的效率。同时，减少了生产现场对各种电缆的连接，和对各种电缆的使用，促进整个电气系统控制可靠性的提升。总控制线路为整个提升机系统提供控制电源，另外在总控制线路中还设置了为 PLC 提供可靠工作的 UPS（不间断电源）。2.3 辅助线路与安全保护装置提升机的机械室以及操作室等多个不同的部分，在通风以及照明方面有着较高的需求。在对这些照明、通风机等进行应用的过程中，需要为其提供一定的电源，电源均由辅助线路负责提供。辅助线路的作用十分多样，可以提供提升机桥下照明、车上操作室、机械室照明、通风机电源。同时，辅助线路还可以提供报警、称重/超载、通讯联络、各机构 AC 220 V 控制电源。为确保生产的安全性，在干熄焦提升机系统中，还安装了一定的安全保护装置。相关的安全保护装置主要涉及到电机超速保护、提升超载保护、走行定位开关、提升重锤和旋转限位、以及提升减速监测保护开关等。对于不同的保护装置来说，均需要一定的开关和保护信号。在干熄焦提升机的安全保护装置中，负责提供这些开关以及保护信息的是控制器以及传感器。例如，在实际生产中，如果因为生产需求，干熄焦提升机的当起重量达到额定重量的110%，则电气控制系统中的传感器便会将相应的信号传递到控制器中，之后，控制器会发出超载报警，并对超载保护装置予以启动，禁止干熄焦提升机进行提升操作，避免超载问题的出现，确保生产安全。2.4 提升机构在传动方式方面，干熄焦提升机构采用的是两台逆变器控制两台315 kW 电动机工作的传动方式。其中的一台电动机为鼠笼变频电机，电机采用强迫通风冷却方式，和带测速编码器的矢量反馈控制方式。PLC 与逆变器采用总线控制，提升逆变器启停、速度给定指令是 PLC 通过逻辑运算传输至逆变器中，来实现并进行逆变器和速度控制。在发生故障后，为了保证提升机可以顺利的将焦罐放置到安全的位置上，同时便于工作人员对提升机进行检修，提升机构采用的是行星齿轮减速机。行星齿轮减速机能保证提升机构在发生故障时，另一台电机仍能以1/2的速度继续工作。2.5 走行机构走行机构与提升机构控制原理一样，采用两台逆变器控制两台37 kW 电动机工作的传动方式。电动机为鼠笼变频电机，电机也采用强迫通风冷却方式，和带测速编码器的矢量反馈控制方式。PLC 与逆变器采用总线控制，走行逆变器启停、速度给定指令由 PLC通过逻辑运算传输至逆变器中，来实现并进行逆变器和速度控制。在发生故障后，为保证提升机可以顺利的将焦罐放置到安全的位置上，同时便于工作人员对提升机进行检修，走行机构同样采用的是行星齿轮减速机。行星齿轮减速机能保证走行机构在发生故障时，另一台电机仍能以1/2的速度继续工作。智能控制技术今 日 自 动 化2 0 2 3.5 今日自动化 9Intelligent control technologyAutomation Today2 0 2 3 年第5 期2023 No.53 干熄焦提升机施工注意事项3.1 桥架安装提升机桥架分为两部分，既动力电源线路和提升机本体线路。提升机线路涉及电缆隔热和信号干扰两大质量控制特点。提升机本体涉及碰撞问题，所以施工人员必须注意以下问题：电源线路桥架在安装过程中尽量避开热源位置，若不可避免的与热源较近，须在桥架外增加隔热棉进行隔热处理；提升机的提升电机及走行电机为变频电机，电缆周围具有较强的变化磁场应当单独设置一趟桥架或者在同一层桥架中用双侧隔板进行隔离。提升机本体桥架结合设备施工图位置布置，反复测量其与提升机大板梁和栏杆的的距离，避免运行过程中产生碰撞造成设备损坏。3.2 拖链安装拖链是提升机电缆与外部连接的重要通道，需要同提升机同步行走，极大程度影响电缆的使用寿命。拖链槽及拖链盒必须与提升机本体保证绝对水平，防止位置不正导致摩擦损坏甚至让拖链槽脱离拖链盒；拖链槽和拖链盒与提升机本体的距离严格按照设备专业施工图或厂家图纸安装，避免影响电缆的弯曲半径，导致减少电缆的使用寿命；拖链的中心与提升机走行轨道中心保持一致，拖链两端长度保持相同，避免在提升机行走过程中造成拖链盒及电缆损坏。3.3 电缆敷设提升机主要执行机构提升电机和走行电机采用变频电机，变频电机的运行对本身及电气系统和热控系统造成干扰的可能性极大，因此，要严格按照设计选择屏蔽电缆，并且在敷设时单独敷设，禁止与其他控制及型号电缆混合在一起。电机编码器对电机的运行状态实时监控，并将信号反馈给控制系统的元器件，因此电机编码器信号传输电缆在敷设过程中须保证中间无电缆接头，保证速度反馈的精度以及动态响应，这对于提升机运行过程中的速度控制、精确定位是非常重要的。敷设于电缆拖链盒中的电缆应采用耐磨型电缆，保证电缆的耐久度，电缆在桥架及拖链盒中敷设应散开放置，动力电缆与控制电缆应分别敷设在不同的走线槽内。禁止将所有电缆都捆绑成一大捆，以免妨碍电缆散热，散开敷设有利于减少故障，便于检查。电缆应留有适当长度，不能过分拉紧，并在容易受伤的部位用软橡皮进行适当包扎。垂直固定敷设的电缆应当固定牢靠，防止振动。3.4 限位开关安装在提升机电气系统中，限位开关是实现顺序控制、定位控制和位置状态检测的重要元器件，同时也是整个提升机在运行过程中重要的安全保护装置。因此，限位装置安装位置的正确性极为重要。限位开关在安装时，首先应对安装位置进行初步定位，将限位装置进行初步固定；敷设至限位开关的电缆长度应多进行预留，以便于限位装置在后期调整时保证电缆长度够长；在提升机进行通电调试时，配合提升机厂家现场指导人员对限位装置进行精调，将最终位置固定牢固。3.5 接地为防止电机、设备和线路遭受损坏，应提升机电气接地系统采用保护接地与工作接地单独分设。保护接地：提升机的二根运行轨道、小车等都必须用专用的黄绿色接地线和接地板（极）相连接。由于提升机进场处于走行状态，提升机内设有接地板，所有电气设备与元器件必须与就近的接地板相联，由2根专用的接地黄绿线将动力设备接地板与弱电设备接地板分别进行串联，在经拖链分别接入相应的接地点，以免产生干扰，影响提升机的正常运行。采用屏蔽线的电气设备，屏蔽线两端都要进行接地。工作接地：提升机上动力设备均设置工作接地，各设备接地电缆单独通拖链盒及下部桥架接入配电柜中。4 结束语湿熄焦法已经逐渐退出历史舞台，取而代之的将是更加环保的干熄焦法。提升机作为干熄焦炉的重要起重设备，提升高度高、起重重量大，因此，提升机的运行安全极为重要，为确保提升机的安全运行，工作人员在施工时，应不断加强对提升机电气施工质量的控制力度，保证干熄焦提升机的安全生产。参考文献1 李新.干熄焦专用提升机的优化改造方案研究 J.世界有色金属，2019（21）：177-179.2 范宁.干熄焦焦罐提升机施工技术 J.工程科技辑，2021（12）：24-26.3 潘立慧.干熄焦技术 M.北京：冶金工业出版社，2005.4 钱金龙.干熄焦提升机电气故障问题的优化 J.石油化工建设，2022，44（5）：83-85，92.