基夫塞特基础冶炼 13第十三章KIVCET电热区电极操作.doc

第十三章 KIVCET电热区电极操作13.1电极控制系统的组成1、配电辅助设备及二次大电流母线系统2、电极柱3、电极密封4、液压动力系统5、电极冷却系统13.1.1配电辅助设备及二次大电流母线系统13.1.1.1、10kV配电系统13.1.1.1.1、10kV开关柜设备1）电气主接线及主要的一次设备：10kV系统采用单母线接线，设两个进线（一用一备）间隔、一个电炉馈出间隔、一个PT和避雷器间隔、两个电容补偿间隔、一台Y-转换柜。开关柜型式采用 KYN28A-12中置式金属铠装高压开关柜，柜内真空断路器选用固封式断路器，配置弹簧储能操动机构。开断电流31.5kA，操作电源为 DC 220V。Y-转换采用隔离开关切换。参见下图：开关柜柜体外壳及各功能单元的隔板采用敷铝锌板经数控机床加工和弯折之后栓接而成，壳体表面具有很强的抗腐蚀和抗氧化的能力。对应手车室、母线室、电缆终端室的上方应设有压力释放装置，确保柜子正面运行人员的安全。开关柜外壳防护等级可达IP40，当手车室门打开时，其防护等级为IP2X。2）电气二次系统二次系统采用微机保护装置，采用珠海万利达变电站综合自动化系统产品，仅设间隔层设备，各设备独立安装在高压柜上；不设置后台，报警和操作信号接入PLC系统，并预留与上级变电站的接口。a、继电保护l 进线：限时电流速断、过电流保护。l 电炉变压器：瞬时过电流、时限过电流、时限过负荷、瓦斯、变压器温度及冷却系统温度保护。l 10kV侧滤波及无功补偿装置：电容器故障、过负荷、过电压、外部短路、母线失压保护。b、控制与信号系统：断路器的控制采用就地和集中两种方式。通常情况下，采用在主操作室的HMI上进行集中操作的方式。各回路有关的电流、电压、断路器位置、保护动作信号在HMI上显示。c、测量与计量：各测量量分别在开关柜和HMI上显示，设如下测、计量：l 进线：三相电流、有功/无功功率、有功/无功电度。l 母线：相电压、线电压及绝缘监视。l 炉变：三相电流、有功/无功功率、有功/无功电度、功率因数。13.1.1.1.2、直流系统：开关站内的断路器控制、信号、保护等由一套直流电源装置供电，容量为65Ah。蓄电池选用免维护铅酸蓄电池组，直流屏输出电压为直流220V。13.1.1.2、 10kV侧无功补偿设备电炉最大功率消耗为6800 kW，自然功率因数为0.87。为提高功率因数，在10kV侧连接无功功率补偿设备，功率因数按由0.87补偿至0.95考虑，补偿容量约为2000kvar。无功补偿装置采用高压并联电容器成套装置，该装置还含有电抗器，在无功补偿的同时能消除电炉负荷产生的部分谐波。13.1.1.3、 动力配电柜动力配电柜采用两路独立电源进线（包含保安电源），自动切换。动力配电柜为电极液压站的2台30kW的主泵和电加热器及炉变有载调压开关供电，总容量约50kW。配电柜采用GGD柜型，柜内一次元件选用施耐德产品。13.1.1.4、计算机系统计算机系统硬件由PLC主站（柜）、PLC远程I/O站（箱）、HMI、网络、UPS供电系统组成。网络参见下图：13.1.1.4.1、PLC硬件配置：PLC主站（柜）、PLC远程I/O站（箱）均为成套供货，柜（箱）内包括系统所需的直流电源、小型断路器、继电器、接线端子等元件，与外部的信号交换线连接到端子上。PLC模块采用AB公司Contral Logix系列产品，主站控制器及网络采用冗余设计，远程I/O站模块采用1794 系列。计算机系统的I/O点预留15%的备用点，并预留与全厂DCS的接口（Profi-bus DP），所有数据均可上传至DCS系统。与电极控制系统以外其它设施连锁信号待进一步工作中确定。13.1.1.4.2、HMI及网络设备硬件配置HMI操作员站2套，配置如下： PIV 3.0GHz 主内存 1GB RAM DVDRW IDE 标准键盘和光电鼠标 21彩色液晶显示器 硬盘 160GB EIDE-RAID1 Windows XP Professional 开发平台为RsViewSE开发版和RsViewSE运行版PLC与HMI（HMI）之间采用工业以太网连接，和远程I/O通过Control Net相连。设彩色激光打印机1台，交换机2个。13.1.1.4.3、UPS系统硬件：UPS系统已成套柜的型式供货，其内有主机、电池及相应的配电回路。UPS为在线式，停电后，可以继续供电30分钟。采用伊顿艾克塞品牌产品13.1.1.4.4、编程设备编程设备采用ThinkPad SL400，1台，编程软件为RsLogix5000最新版。13.1.1.1.5、计算机系统应用软件功能电炉本体采用一套PLC实现数据采集和对设备的顺序和逻辑控制，设置自动和手动两种操作方式。主要控制功能包括：l 液压站控制：主要包括油泵控制、油压控制。l 电炉变压器及高压开关的控制：包括变压器调压开关位置控制、高压开关的合/分控制、变压器和开关柜的预告和事故信号报警等。l 电极控制：主要包括电极升降、电极压放、倒拔等。l 各设备运行状态监视l 过程参数回路显示和控制功能l 数据的采集与传送l 报表生成、事件、报警显示及打印在主控制室内设有操作台，操作台上设置必要的操作元件、显示仪表、HMI等，实现对电炉正常的操作和显示。操作台的台面采用不锈钢制作。13.1.1.5、自动化仪表系统：主车间设如下检测及控制项目：l 冷却水回水温度高报警，热电阻，共40点；l 冷却水给水温度高报警，热电阻，共1点；l 冷却水给水压力，压力变送器，共1点；l 冷却水回水流量低报警，靶式流量控制器，共40点；l 液压站系统的一次检测元件均由液压站设备自带，信号引入PLC系统，具体检测项目有：1）液压站系统压力油压力变送器（4-20mA，0-250bar）控制2）油箱中的液位由一个油位开关控制，3）油箱中的油温由一个温度开关控制，4）当进油管过滤器阻塞时，此时回路上的一个电气触点激活，要发出报警，同时显示灯接通。5）当回油管过滤器阻塞时，此时回路上的一个电气触点激活，要发出报警，同时显示灯接通。6）压力环控制：压力环回路上的压力由3个压力变送器（4-20mA、0-250bar）控制。设柜式仪表屏1台。13.1.1.6、电炉变压器主要技术参数如下：l 容量：12 MVA，最大13.9 MVAl 相数：3；l 频率：50Hz；l 一次电压：10kV；l 最大二次电压： 220V（一次接）；l 最小二次电压： 20V（一次Y接）；l 中间二次电压： 94V（Y接）164V（接）；l 一次接线：/Y，、Y无载切换；l 二次接线：，打开；l 运行方式：一次侧可Y-转换，正常时接线运行；二次侧接线运行；l 调压方式：有载调压；l 冷却方式：OFWF；l 使用条件：户外；l 附件： 冷却器及控制箱； 套管及套管式电流互感器；有载调压开关及控制箱（贵州长征电气的VM型）变压器本体附件，如温度、瓦斯、压力释放等的检测、就地显示、远方显示；本体端子箱；变压器一次过电压保护装置，包括阻容吸收器和氧化锌避雷器。13.1.1.7、二次大电流母线系统（短网） 二次大电流母线系统由补偿器、铜管母线、水冷挠性电缆及吊架组成。参见附图5 在建设方提供的资料中，三相电炉变压器容量确定为12000kVA，电炉最大功率消耗为7600kW；二次电压范围为20V220V，其中中间二次电压范围为：94-164V ,电压级数20级。恒电流与恒功率分界电压约为100V。以此计算,二次侧最大电流为69.30kA，二次最小电流为31.49kA。二次大电流母线的电流密度取5A/mm2，二次大电流母线按通过最大电流计算其截面为8000mm2/相。选取直径为60x10的铜管作为二次大电流母线，每根铜管的截面积为1570mm2,每相短网选用16根铜管（8进8出），三相短网共计48根铜管，48根水冷挠性电缆和48个补偿器。13.1.2、电极柱 电极柱由电极升降装置、电极压放装置、电极把持装置和电极密封装置组成。13.1.2.1、电极升降装置 电极升降装置由升降油缸、升降横梁和上把持筒组成。升降横梁上安装电极压放装置，通过螺栓与压放装置连为一体，随电极升降而升降。升降油缸采用单油口柱塞式液压缸，支撑在+17.10m平台上。升降油缸内置位移传感器，用于检测计量电极位移情况，间接反馈电极在炉内的插入深度。参见下图：13.1.2.2、 电极压放装置 电极压放装置安装在电极升降横梁上，用来夹住电极并实现电极的压放（根据电极的消耗）和倒拔。每个电极压放装置由上、下抱闸和连接上下抱闸的压放油缸组成。工作时，上下两个抱闸交替抱紧电极。每个抱闸由四块闸瓦、径向布置的碟簧-油缸组成。抱紧电极靠弹簧力，松开电极靠液压力。抱闸闸瓦内挂氯丁橡胶板，以增加对电极的摩擦力和实现电气绝缘。电极的准确压放量通过压放油缸来执行，并通过电极导向装置来保证。参见下图：13.1.2.3、 电极把持装置 电极把持装置的作用是将导电铜瓦通过压力环紧紧压在电极上，以保证电能通过电极导入炉内。电极把持器由压力环、导电铜瓦、导电铜管和下把持筒组成。压力环内径向布置波纹膨胀管，膨胀管数与铜瓦数对应。电极正常工作时，波纹膨胀管内充压力油，压紧铜瓦时靠压力油，松开铜瓦时靠波纹管自身的弹簧力。为了避免磁涡流的形成，下把持筒、压力环均采用1Cr18Ni9Ti不锈钢制造。压力环、导电铜管和铜瓦均通水冷却。参见下图：13.1.2.4、电极导向装置 电极导向装置的作用是保证电极垂直升降。电极导向装置布置在+17.10m平台上，上面支撑电极升降装置。它由导向架和导向轮组成。13.1.3、电极密封 每个电极配备一套炉气密封环，使炉顶密封，在此处，电极进入炉内。 密封环由导向耐火砖、耐火纤维毡和气体分配环组成。气体分配环用来将氮气吹进电极和炉顶耐火砖的间隙里，以防止炉气外溢。炉顶和密封环之间的空隙通过密封环来密封，密封环由悬挂在炉顶支撑结构上的连接件支撑。气体密封环采用1Cr18Ni9Ti不锈钢制造。13.1.4、液压动力系统 液压动力系统是电极升降、电极压放、电极把持和料管闸门的动力源。 系统由电极升降回路、压放回路、电极把持回路和蓄能器回路组成（详见液压原理图附下：）。液压系统设备包括油泵、蓄能器、油箱、阀站及其它元件。 系统压力为100巴，系统流量为80l/min。 为了防止着火，液压油采用水-乙二醇作为液压介质。通过集中自动、现场手动来使电磁阀动作。13.1.4.1、液压泵组 液压系统设两套泵组，一套工作，一套备用，在机旁和控制室手动和自动切换。液压泵选用两台流量为80l/min、压力为120巴的柱塞泵，配用电机容量30kW。13.1.4.2、 油箱选用油箱有效容积为2000l，油箱上配置液位指示器、冷却器、空气滤清器、加油口、回油滤油器等油箱附件。液压室布置在+17.10m平台上。13.1.4.3、电磁阀阀组 单独设液压阀阀站。上面装设电磁阀等液压元件。13.1.4.4、 蓄能器组蓄能器组工作容积600升, 压力110 bar，选用容积为150升的囊式蓄能器12个。13.1.4.5、 液压油 液压油用量2000升，采用水乙二醇（HFC）（需符合中国标准）。13.1.5 电极冷却系统每相电极有8路冷却水，三相电极共计24路冷却水。包括水分配器、回水槽、及前二者至冷却设备的支管。13.2、设备及介质要求13.2.1、电压中压：10kV +/-10%频率：50Hz+/-1Hz低压：380V AC +/-10%频率：50Hz+/-1Hz控制电压：220V AC+/-10%频率：50Hz+/-1Hz控制电压（PLC）：24V DC电磁阀电压：220 V AC柜内照明：220V AC13.2.2、系统接地方式中压系统：不接地低压系统：TN -S系统13.2.3、冷却水电炉变压器的冷却水要求如下：水质：非腐蚀性工业水清洁度：机械清洁冷却水入口温度：10-36C冷却水出口温度：最高42CPH值：7-813.2.4、电气设备对环境的要求本部分电气设备对环境温度要求如下：车间内：最高45C最低5C操作室：最高25C最低18C电气室：最高35C最低5C13.3、设备的操作13.3.1、电极的压放与倒拔操作上、下抱闸控制：由常开式二位三通电磁阀控制，上、下抱闸常态(线圈失电)为抱紧状态。上抱闸升降小油缸：上抱闸升降由三位四通电磁阀控制，电磁阀线圈失电时油缸柱塞处于静止状态。铜瓦夹持装置：铜瓦松紧液压油缸，铜瓦的松紧由三位四通电磁阀控制，电磁阀失电时铜瓦为保持状态。上抱闸位置信号：由电感式接近开关检测，上、下抱闸松紧信号由气压站电接点压力表检测，上抱闸升降小油缸动作信号及铜瓦松紧信号由液压站相应油路上的电接点压力表检测。电极压放操作工作流程为：松上闸升上闸上限位停上闸紧上闸松下闸降上闸下限位停上闸紧下闸。 电极倒拔操作流程为：松铜瓦松下闸升上闸上限位停上闸紧下闸紧铜瓦松上闸降上闸下限位停上闸紧上闸。电极压放(倒拔)操作要求严格按规定步骤进行，上一步没完成的不能进行下一步，为避免出差错，要求给出指令后能自动进行。13.3.2、接电极的操作1、电极顶端距油压抱闸小于300mm时，必须接电极。2、接电极时要消除灰尘。3、两人配合，将绝缘堵头拧紧后，小心吊起加装电极。4、两人配合，将两根电极必须拧紧，打到肉眼看不到缝隙。5、接电极要准确，迅速，交接班时要做好接电极记录。6、电极装好后，将行车开到安全位置。13.4、注意事项13.4.1、一般要求1、电极停电4小时以上，要将铜瓦的冷却水关小直至停水，防止电极急骤冷却，影响