Модернизация электрооборудования и системы автоматического управления дуговых сталеплавильных печей (ДСП)

Подавляющее большинство дуговых сталеплавильных печей, эксплуатируемых российскими предприятиями, введены в эксплуатацию 20 и более лет назад.

Существующие системы управления этих печей (как аппаратная часть, так и используемые законы управления) морально устарели, выработали свой ресурс и не соответствуют современным требованиям к производительности печи, надежности, удельному расходу электроэнергии и качеству выплавляемой стали. Удельный расход электроэнергии (на тонну выплавляемого металла), как правило, на 30 – 40 % превышает паспортные данные завода-изготовителя печи.

При этом за период эксплуатации печей, технология выплавки стали, основные механизмы печей и технологическое оборудование не претерпели значительных изменений и требуют лишь своевременного обслуживания и ремонта.

Одним из наиболее экономически целесообразных мероприятий по снижению себестоимости продукции металлургических производств, является повышение эффективности эксплуатации существующих ДСП за счет оснащения ДСП современной системой автоматического управления, построенной на базе современных аппаратных средств и законов управления.

Срок окупаемости модернизации электрооборудования и системы автоматического управления (САУ ДСП), в зависимости от интенсивности эксплуатации печи, только за счет энергосбережения составляет от 4 до 12 месяцев.

Использование оригинального алгоритма регулятора мощности дуги существенно увеличивает точность и скорость перемещения электродов и обеспечивает стабилизацию мощности дуги в необходимых пределах. Модернизация САУ ДСП, за счет стабилизации тока дуги, более равномерной подачи энергии в электропечь и исключения касаний металла электродами на заключительных этапах плавки, позволяет улучшить технико-экономические показатели:

• снижение расхода электроэнергии на 15% минимум;
• уменьшение времени плавки;
• снижение расхода электродов;
• повышение среднего коэффициента мощности.

Инжиниринговым подразделением Группы компаний «ДОН ЭЛЕКТРО», ООО «Дон Электро Проект», разработано и внедрено уникальное проектное решение, обеспечивающее сверхбыстрое управление перемещением электрода, и соответственно, мощностью дуги. Ограничивающим фактором являются только инерционные и демпфирующие свойства механизмов перемещения электрода (канатно-барабанных, реечных).

Модернизация системы автоматического управления ДСП включает в себя:

1. Построение системы управления (система электроавтоматики и защит, регуляторы мощности дуги каждой фазы) на базе программируемого логического контроллера Siemens и высокоскоростных процессорных модулей;
2. Установку современного пульта управления, оснащенного промышленным компьютером, служащим для управления процессом плавки, отображения динамических графиков параметров процесса плавки, обработки, хранения и распечатки данных (архивирование плавок, суточные и сменные отчеты);
3. Замену существующих электроприводов (постоянного тока) перемещения электродов на комплектные частотно-регулируемые электроприводы переменного тока (3 рабочих + 1, выполняющий функцию «горячего резерва»). Состав комплектных электроприводов:
   • Высокодинамичные преобразователи частоты, сетевые дроссели, тормозные резисторы;
   • Асинхронные электродвигатели в общепромышленном исполнении;
4. Замену электродвигателей, концевых выключателей и пускорегулирующей аппаратуры приводов подъема свода, наклона и выката ванны печи;
5. Прокладку новых кабелей и проводов.

Результатом проведенной модернизации является новая, энергоэффективная АСУ ДСП, обеспечивающая в полном объеме все функциональные возможности и требования безопасности ранее существующей.

Функции, обеспечиваемые системой автоматического управления (САУ ДСП):

1. Поддержание мощности дуги на установленном оператором уровне;
2. Контроль тока и напряжения дуги в каждом электроде;
3. Возможность ручного управления подъемом и опусканием всех электродов вместе и каждого в отдельности;
4. Возможность аварийной остановки процесса плавления по команде оператора;
5. Невозможность запуска системы при:
   • срабатывании одного из конечных выключателей – нижнего положения каждого электрода;
   • наличии сигналов блокировки от электроавтоматики печи, системы защит и блокировок.
6. Автоматическое зажигание и поддержание дуги;
7. Автоматическое поддержание заданного оператором тока дуги при выбранной ступени трансформатора;
8. Автоматическую ликвидацию технологических коротких замыканий и обрывов дуги. При исчезновении дуги на одном из электродов и невозможности ее восстановления путем подъема/опускания электрода, по истечении заданной выдержки времени система должна выдать сигнал аварии и отключить оставшиеся;
9. Исключение касаний металла электродами в период доводки металла за счет обеспечения устойчивого горения дуги;
10. Функции оперативного отображения информации на дисплее пульта управления, включая динамические графики изменения основных параметров процесса (тренды);
11. Регистрацию параметров плавки;
12. Архивирование плавок.
13. Контроль и управление гидравликой печи;
14. Автоматический контроль параметров технологического процесса;
15. Программное управление током печи;
16. Контроль электрических параметров по питающей сети со стороны 6 кВ (10 кВ): расход активной и реактивной электроэнергии, мощность, токи и напряжения.