姜杰

摘 要：文章主要是通過對鋼鐵廠的水系統(tǒng)中出現(xiàn)問題的案例進行分析，指出其電氣設計上應該注意的問題，并針對問題提出建議，以期為鋼鐵廠的循環(huán)水系統(tǒng)電氣設計工作提供參考。

關鍵詞：循環(huán)水系統(tǒng)；電氣設計；PLC控制

中圖分類號：TF085 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）17-0011-02

1 背景概述

鋼鐵廠的循環(huán)水系統(tǒng)主要由三個系統(tǒng)組成，分別為煉鋼循環(huán)水系統(tǒng)、軋鋼循環(huán)水系統(tǒng)以及高爐循環(huán)水系統(tǒng)。鋼鐵廠的循環(huán)水系統(tǒng)的工作主要是，利用水循環(huán)的水的流動，帶走生產(chǎn)線設備上的熱量，從而將其進行有效降溫；同時還對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的鐵礦以及鐵渣進行沖洗，從而保證設備的干凈以及足夠的空間。

循環(huán)水系統(tǒng)的穩(wěn)定性與生產(chǎn)線的運行有著重要的關系，如果它出現(xiàn)問題，則會對整個的鋼鐵生產(chǎn)線造成影響。為了提高生產(chǎn)線的安全性，一般會利用雙路電源對其進行供電，同時，在一些比較重要的場所必須要準備采油機水泵以及保安電源，以防止電源斷電情況的發(fā)生，而造成不可估計的后果。在進行電氣自動化設計時，考慮不全面將會對水系統(tǒng)的穩(wěn)定運行造成影響。本文主要以一些鋼鐵廠循環(huán)水系統(tǒng)的故障案例為研究對象，對于PLC的設置開關數(shù)目對通道進行設備啟停的控制，以及啟停按鈕的控制通道進行具體的分析，同時提出一些有針對性的建議。

2 循環(huán)水系統(tǒng)的電路控制

在鋼鐵廠的循環(huán)水系統(tǒng)中，主要有兩種方式對供水泵進行控制，一種是單開關電路控制，如圖1所示；一種是雙開關電路控制，如圖2所示。

2.1 單開關電路控制

使用圖1的電路時，在對水泵啟停進行遠程PLC控制時，其電路中的中繼器在觸電吸合情況下，實現(xiàn)水泵的遠程啟動，當其觸電釋放時，則實現(xiàn)對水泵的遠程停止。如果PLC柜發(fā)生故障，則會使得中繼器發(fā)生觸點釋放，最終將設備遠程停止。其中PLC柜發(fā)生的故障主要有以下幾個：USP發(fā)生故障、CPU發(fā)生故障、24V電源發(fā)生故障。

例如，在2011年3月中旬的一天，八鋼鋼鐵廠發(fā)生水泵啟停事故。微機控制畫面顯示1號的高線旋流井水泵的出口總管壓力數(shù)據(jù)沒有數(shù)據(jù)，同時其流量參數(shù)也沒有變化。最終檢查發(fā)現(xiàn)，旋流井立式長軸泵停止運行，造成其水位的快速上升，已經(jīng)將電機接線盒處淹沒。對故障原因進行排查最后發(fā)現(xiàn)，原來會就是PLC一直進行無間斷的供電，電阻發(fā)熱，最終使得電源CPU的發(fā)生故障，使得電路出于斷電狀態(tài)，則PLC柜中的中繼器處于釋放狀態(tài)，而旋流機的電路斷電，設備停止運行。這次事故造成了很大的經(jīng)濟損失，高速線材產(chǎn)線共停止運行時間達到3 h。故障發(fā)生的原因根本在于使用了第一種電路，只采用了一個中繼器，使得安全風險大大加劇。對故障進行分析，可以得出，如果采用兩只中繼器，則不會發(fā)生這次事故。

2.2 雙開關電路控制

圖1與圖2兩個控制電路都可以實現(xiàn)對水泵啟停的現(xiàn)場手動控制以及遠程PLC控制。兩個電路圖的區(qū)別在于，圖2電路中，當起用遠程PLC控制電動機的啟停時，主要是要經(jīng)過輸出模塊的兩個通道，而PCL柜中，兩個中繼器主要有兩個功能：一個用于啟動電動機，一個用來停止電動機。作為啟動電動機的中繼器，在觸點動作之后，將輔助觸點進行吸合，則電路處于通路狀態(tài)，電動機則被啟動，能夠?qū)⒔涣鹘佑|器進行自保持，則控制回路和PLC的運行通路是相互獨立的，當PCL柜發(fā)生故障時，水泵也不會停止運行，從而增加了系統(tǒng)的安全性。

2013年1月份，某鋼鐵廠的高爐處發(fā)生水泵啟停事故，現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)采用圖1設計的空冷器以及風扇等全部處于停止運行狀態(tài)，而采用圖2所示的設計方案的水泵組電機正常運行。處理人員將空冷器設置為機旁啟動狀態(tài)，將水溫進行控制，然后與高爐的中控室聯(lián)系，將補水泵進行手動啟停，以保證供水壓力的正常，故障在兩個小時之后處理完畢。

對于這個故障進行分析，找出其根本原因是高爐水循環(huán)系統(tǒng)的PLC的CPU發(fā)生故障，停止運行。對故障的處理方案為對CPU重新上電，恢復啟動。之后，設備的各種運行狀況恢復正常，故障得到解決。

因為此次故障發(fā)生的鋼鐵廠，采用了圖2所示的設計方案，因此，盡管PLC發(fā)生故障，但是水循環(huán)系統(tǒng)的供水供能沒有受到障礙，供水泵依舊供水正常，沒有造成生產(chǎn)線的停滯，對高爐的冶煉沒有造成影響，同時，故障修復的時間也比較短。

PLC一般比較可靠，但是其系統(tǒng)也會發(fā)生問題，并且一旦發(fā)生問題，采用一個中繼器的電路將會造成很嚴重的后果。PLC發(fā)生故障的原因有很多種，當設計人員變成出現(xiàn)漏洞或者失誤時、當PLC的電源發(fā)生故障，停止供電時等等情況都可能造成PLC的故障。而水循環(huán)系統(tǒng)的重要性是有目共睹的，其直接影響到其系統(tǒng)的整個運行過程。

因此，PLC的故障的嚴重性也就不言而喻。因此，重要的水泵組必須要使用圖2所示的電路設計，來增加系統(tǒng)運行的安全性以及穩(wěn)定性。

2.3 控制按鈕直接接入電氣控制回路

2010年2月份，某鋼鐵廠的連鑄循環(huán)水系統(tǒng)的低壓泵組以及空氣壓縮器等全部停止運行，而因為空氣壓縮機的停機，使得后續(xù)的一些工序也全部停止運行，造成的損失巨大。分析事故發(fā)生的原因在于，PLC發(fā)生故障，在經(jīng)過兩個多小時的處理，供水系統(tǒng)恢復正常。

這個案例中鋼鐵廠，使用的是轉(zhuǎn)爐水系統(tǒng)的電氣自動化控制方式，其中是采用一只中繼器的電路控制方案設計低壓電動機，造成了其本身對安全風險的防御能力低下，一旦PLC發(fā)生故障，則系統(tǒng)全部癱瘓。還有一點，現(xiàn)場操作按鈕全部是接入到電回路中的，實行的是電路的自動化控制，沒有設置手動裝置，使得電路一旦發(fā)生問題，則系統(tǒng)中的所有接入電路中的設備停止運行。在故障發(fā)生之后，也無法啟動循環(huán)水系統(tǒng)，使得故障恢復緩慢。

因此，現(xiàn)場的控制按鈕應該直接和電氣控制連接在一起，而不能夠，接入到PLC，通過對PLC的控制對設備的啟停進行控制。

3 結(jié) 語

鋼鐵廠的循環(huán)水系統(tǒng)的重要設備即是水泵，其比較簡單，對出數(shù)量等工藝條件不需要控制，也不需要受溫度等設備條件的限制。其中電動機的保護裝置一般主要用電氣系統(tǒng)來完成。

3.1 應注意的問題

鋼鐵廠循環(huán)水系統(tǒng)電氣設計需要注意三個問題：

①采用一只中繼器的控制電路圖故障發(fā)生的頻繁，只適合于一些不重要的供水環(huán)節(jié)。

②在重要的循環(huán)水系統(tǒng)場所，必須要采用兩只繼電器的控制電路，增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性。

③現(xiàn)場的控制按鈕應該直接和電氣控制連接在一起，以便預防故障發(fā)生時，出現(xiàn)無法對循環(huán)水系統(tǒng)進行啟停的情況。

3.2 應做的工作

同時還應該做到以下兩點：

①循環(huán)水系統(tǒng)的PLC發(fā)生故障時，系統(tǒng)依舊可以正常運行，保證循環(huán)水系統(tǒng)的整合持續(xù)正常供水功能。

②循環(huán)水系統(tǒng)的PLC發(fā)生故障時，可以在設備的現(xiàn)場進行啟停，以達到對生產(chǎn)線的正常運行，降低因故障造成的經(jīng)濟損失。

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