Оборудование для управления электросталеплавильными печами постоянного тока

Общая характеристика

Комплект оборудования позволяет регулировать с большой точностью (около 5 %) мощность плавки в дуговой печи постоянного тока, содержит элементы управления высоковольтным выключателем, наклоном, перемещением печи, подъемом и опусканием свода:

– масса расплавляемого металла в печи:
• до 50 тонн;
– номинальный ток преобразователя:
• от 2000 до 50000 А;
– номинальное напряжение:
• от 100 до 1000 В;
– виды регулирования мощности:
• ручное (автоматическое поддержание тока дуги);
• автоматическое(автоматическое поддержание тока и напряжения дуги);
– возможные режимы соединения мостов преобразователя:
• последовательный применяется для расплавки металла ;
• параллельный – применяется на расплавленном металле.
– тип привода перемещения электрода:
• переменного тока;
– контролируемые параметры плавки:
• ток дуги;
• напряжение дуги;
• мощность плавки(активная и реактивная);
• затраченная энергия в процессе плавки (активная и реактивная);
• температура элементов печи и преобразователя.
– возможность управления механизмами печи:
• наклон печи;
• подъем и опускание свода;
• выкат печи или отвод свода.
– сетевые интерфейсы:
• Profibus DP, Modbus RTU, Ethernet, CAN и др.

Структура условного обозначения

Технические характеристики

Комплект оборудования состоит из следующих основных шкафов:

• Пульт управления электропечью постоянного тока

Предназначен для управления процессом плавки и содержит привод управления перемещением электрода для поддержания заданного напряжения дуги;

• Шкаф управления электропечью постоянного тока

Предназначен для контроля параметров плавки и состояния элементов печи;

• Шкаф управления тиристорным преобразователем

Предназначен для поддержания тока дуги с заданным значением;

• Тиристорный преобразователь

Предназначен для преобразования переменного трехфазного напряжения в выпрямленное, величина которого определяется положением импульса управления, полученного от шкафа управления тиристорным преобразователем.

Технические данные

Параметры оборудования

Условия экслуатации

Конструкция

Конструктивный состав комплекта оборудования:

• Типовой состав оборудования для источника питания печи постоянного тока:
  – Пульт управления печью – для управления процессом плавления (ПУП);
  – Шкаф управления печью – для контроля параметров плавки (ШУП);
  – Пульт сталевара – для управления механизмами печи сталеваром;
  – Пульт сталевара выносной – для управления механизмами печи при сливе металла;
  – Выпрямитель силовой;
  – Шкаф управления выпрямителем (ШУТП);
  – Теплообменник;
  – Силовой трансформатор (опционально, возможно использование трансформатора заказчика).
• Дополнительное оборудование для источника питания печи постоянного тока, поставляемые опционально:
  – Пульт диагностики;
  – Шкаф управления насосной маслостанцией;

Характеристика конструкции:

• При токах до 10000А при параллельном соединении выпрямитель и шкаф управления правления выпрямителем совмещены.
• Обслуживание всех шкафов одностороннее, степень защиты IP21, кроме мест выхода ошиновки, где степень защиты IP00 по ГОСТ 14254-96.
• Возможно исполнение выпрямителя, совмещенное с трансформатором.
• Двери шкафов снабжены внутренними замками, открываемыми специальным ключом.

Состав шкафов и оборудования

Состав шкафа ШУТП:

• система питания собственных нужд;
• система управления:
  • контроллер с функциями управления, регулятором тока и защитами выпрямителя;
  • устройства аналогового и дискретного ввода;
  • модуль внешнего сетевого интерфейса.
• релейная аппаратура;
• автономный регистратор;
• органы местного управления и сигнализации на двери:
  • Приборы тока и напряжения дуги;
  • Приборы тока в каждом параллельном мосте;
  • Пультовый терминал (либо внутри шкафа);
  • Лампы: «Готовность», «Предупреждение», «Авария»;
• устройство обогрева шкафа (опция, для исполнения ШУ при его эксплуатации в условиях отрицательных температур);

Состав шкафа ШУП:

• система питания собственных нужд;
• система управления:
  • контроллер с функциями управления и защитами печи и трансформатора;
  • устройства аналогового и дискретного ввода;
  • модуль внешнего сетевого интерфейса.
• релейная аппаратура;
• устройства преобразования сигналов от термопар;
• органы управления и сигнализации на двери:
  • Прибор напряжения сети;
  • Лампы состояния и защит трансформатора, теплообменника, маслосистемы, выпрямителя, системы охлаждения печи (состав индикации определяется по требованию заказчика);
  • Пультовый терминал (либо внутри шкафа);
  • Цифровые индикаторы активной и реактивной мощности плавки, температуры подового электрода, состояния системы охлаждения печи;
  • Кнопки включения, выключения теплообменника, системы охлаждения трансформатора, сброса защит.
• устройство обогрева шкафа (опция, для исполнения ШУ при его эксплуатации в условиях отрицательных температур);

Состав шкафа ПУП:

• привод управления перемещением электрода;
• система питания собственных нужд;
• система управления:
  • контроллер с функциями управления перемещением электрода и управления процессом плавки;
  • устройства аналогового и дискретного ввода;
  • модуль внешнего сетевого интерфейса.
• органы управления и сигнализации на двери:

Функциональная характеристика

Силовая схема:

• особенности работы силовой схемы:
  • функционально силовая схема показана на следующем рисунке:

• силовая схема представляет собой соединение двух выпрямительных мостов, обмотки питающего трансформатора которых включены встречно;
• в последовательном режиме импульсы управления подаются на тиристоры коммутаторный полумост, половину первого моста и половину второго моста. Такое соединение мостов позволяет получить требуемую мощность плавки за счет увеличенного напряжения.
• В режиме параллельного включения мостов импульсы управления подаются на оба силовых моста. Такое соединение мостов позволяет получить требуемую мощность плавки за счет увеличенного тока.

Автоматический регулятор мощности:

Функции регулятора:
– тип: цифровой;
– принцип регулирования: точный ПИ регулятор тока + П регулятор напряжения;

Функции регулятора:
– регулирование тока дуги с помощью изменения времени открытого состояния тиристоров силового моста, позволяющее поддерживать ток дуги с точностью ±1 %;
– регулирование напряжения дуги с помощью изменения длины дуги перемещением электрода;
– автоматический поджог при обрыве дуги;
– ограничение выходного напряжения выпрямителя при обрыве дуги, что позволяет уменьшить токи короткого замыкания при поджоге;

Система защит:

– по максимальному току выпрямителя;
– при перегорании силового предохранителя;
– при пропадании протока охлаждающей жидкости;
– при перегреве элементов выпрямителя;
– при перегреве элементов печи;
– при перегреве подового электрода;
– при перегреве масла в трансформаторе;
– при неисправности системы охлаждения преобразователя;
– при пропадании силового напряжения;
– при потере проводимости параллельных тиристоров в плечах.

Сетевые интерфейсы:

– ProfibusDP;
– ModBusRTU;
– Ethernet;
– CAN и др.
Примечание: тип протокола согласовывается на стадии проектирования.

Средства регистрации и диагностики:

– регистратор, встроенный в контроллер ШУТП:
– аналоговые каналы– 1…24;
– дискретные – 1…32;
– дискретность выборки – 3.3…100мсек;
– длительность фрагмента записи – 0.5…50сек;
– архивация при аварийных отключениях – 90 фрагментов;
– регистратор автономный от контроллера ШУТП для независимого контроля работы :
– 32 канала аналоговых сигналов датчиков, дискретных входных и выходных сигналов;
– дискретность выборки – 250 мкс;
– длительность фрагмента записи – 0.5…50сек;
– архивация при аварийных отключениях – 10 фрагментов;

Преимущество встроенного регистратора в возможности регистрации внутренних параметров (параметры систем регулирования, защит и т.д.).
Преимущество автономного регистратора в высокой частоте выборки.

– журнал регистрации событий встроенный в контроллер ШУТП, ШУП, ПУП:
– входные управляющие сигналы;
– выходные, сигнализирующие и отключающие сигналы;
– изменение режимов работы системы возбуждения;
– превышение и занижение аналоговыми сигналами заданных предельных величин;
– сообщения систем управления, регулирования и защит выводимые на пультовый терминал системы возбуждения;
– программное обеспечение для пульта диагностики и ноутбука для графической визуализации данных регистраторов и текстовой визуализации данных журнала;

Интернет-доступ:

– Удаленный доступ к оборудованию посредством сети Интернет предназначен для возможности мониторинга работы оборудования специалистами завода изготовителя;
– Доступ специалистов завода изготовителя может осуществляться с задействованием обслуживающего персонала станции (посредством пароля) или без;
– Доступ осуществляется посредством Интернет через пульт диагностики, рис.10, посредством:
– Радиомодема «3G» входящего в комплект пульта диагностики;
– Проводного или Wi-Fi Интернета обеспечиваемого Заказчиком – в этом случае значительно повышается качество связи (скорость и бесперебойность) и количество доступных функций мониторинга;
– Удаленный доступ обеспечивает:
– оперативное реагирование на сбои и неполадки в работе печи:
загрузка файлов «технологического» и «аварийного» регистраторов, просмотр технологического журнала и журнала событий, для анализа причины, вызвавшей сбой оборудования и последующей выдачи рекомендаций для ее устранения;
мониторинг текущих параметров плавки, печи и преобразователя;
– доступ к управлению данными с возможностью просмотра, редактирования и сохранения значений требуемых параметров преобразователя;
– обмен файлами, голосовыми и видео сообщениями с обслуживающим персоналом станции, для оказания, при первой необходимости, оперативной дистанционной компьютерной помощи и консультации по возникающим вопросам при обслуживании нашего оборудования.
– обновление программного обеспечения системы диагностики;
– осуществление приема/передачи данных, удаленной перезагрузки рабочих программ компьютеров системы диагностики, а также удаленной перезагрузки.
Примечание: установка удалённого доступа посредством сети Интернет, а также использование его изготовителем выполняются исключительно по согласованию с Заказчиком.

Схема удаленного доступа к преобразователю

Наладочно-диагностический комплекс

– Наладочно-диагностический комплекс выполнен на базе портативного компьютера и предназначен для:
– графической визуализации данных встроенного регистратора ;
– архивирования отчетов по уставкам ;
– перепрограммирования контроллера;
– Состав программно-отладочного комплекса:
– портативный компьютер (возможно использование собственного портативного компьютера Заказчика);
– адаптер для подключения портативного компьютера к контроллеру ;
– комплект ПО.

Примечание: ПО наладочно-диагностического комплекса является бесплатным и находится на сайте производителя «pcomplex.ua».

Состав ПО:

• Утилита «Link» обеспечивает:
  – режим пультового терминала;
  – режим двухканального осциллографа с отображением любых параметров системы регулирования и защиты из списка доступных;
  – работа со встроенным программным регистратором преобразователя:
  – запуск/остановка регистратора;
  – загрузка данных после ручной или аварийной остановки регистра-тора;
  – загрузка восстановленных из ЭОЗУ данных, предыдущих аварийных отключений;
  – сохранение на диск и загрузка с диска данных регистратора;
  – отображение данных регистратора в табличном и графическом виде;
  – отображение списка аварийных, предупредительных и служебных сообщений системы управления на момент остановки, а также момента времени остановки регистратора.
• Утилита «Code ReadWriter» обеспечивает:
  – загрузку (архивирование) из контроллера на диск компьютера копии ЭОЗУ в виде “bin-файла”;
  – загрузку с диска компьютера в контроллер ранее сохраненной на диск в виде “bin-файла” копии ЭОЗУ;
  – распечатка в файл в текстовом виде для последующего отчета текущих значений уставок АРВ;
  – снятие, для архива, копии программы контроллера в виде “bin-файла”;
  – перепрограммирование контроллера.

Примечание: перепрограммирование контроллера выполняется файлом ранее сохраненным в архиве, либо полученным от изготовителя, например, через сеть Интернет, с целью дополнения системы управления печью какими-либо специфическими функциями по согласованному ТЗ.

Комплектность поставки

Основное оборудование в составе:

• силовой преобразовательный трансформатор  – 1 шт.
• тиристорный выпрямитель  – 1 шт.
• шкаф управления тиристорным преобразователем – 1 шт.
• шкаф управления печью  – 1 шт.
• пульт управления печью  – 1 шт.
• теплообменник  – 1 шт.
• пульт сталевара  – 1 шт.
• пульт сталевара выносной   – 1 шт.
• комплект ЗИП  – 1 шт.
• комплект эксплуатационной документации на бумажном и электронном носителях  – 1 шт.

Дополнительное и вспомогательное оборудование:

• Полный комплект резервных плат системы управления печью  – 1 шт.
• Наладочно-диагностический комплекс  – 1 шт.
  – Портативный компьютер
  – Адаптер для подключения портативного компьютера к СВ
  – Комплект ПО
• Пульт диагностики (ПДУ) на основе персонального компьютера  – 1 шт.

Требования безопасности

• Конструкция и электрические схемы системы управления печью выполняются в соответствии с требованиями «Правила устройства электроустановок» (ПУЭ);
• Управления печью соответствует требованиям безопасности по ГОСТ 12.2.007.0 и ГОСТ 12.2.007.1, а также требованиям «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей»;
• Двери шкафов системы возбуждения, открывающие доступ к токоведущим частям имеют замки и открываются специальными ключами;
• Температура нагрева внешней оболочки шкафов в самой нагретой труднодоступной точке (кроме силового преобразовательного трансформатора) не превышает 70˚С в нормальных условиях работы.
• Конструкция системы управления печью обеспечивает пожаробезопасность за счет:
  – применения негорючих и трудно горючих материалов;
  – выбором необходимых расстояний между разно потенциальными токоведущими частями, а также между токоведущими частями и корпусом, применением в необходимых случаях изоляционных негорючих перегородок;
  – применения средств защит, обеспечивающих быстрое обесточивание токоведущих частей;
• Шумовые характеристики и допустимые уровни звукового давления соответствуют ГОСТ 12.1.003-83 «ССТ ШУМ Общие требования» и не превышает 80 ДБ.