高炉防坐料风机智能监控系统技术方案

一种高炉防坐料风机智能监控系统，包括高炉、风机、高炉风机用同步电机，其中同步电机与主、备用电源连接，其特征在于：还包括主、备用电源、风机用同步电机和风机上设有的检测单元，用于接收检测单元所采集信号的ＣＰＵ单元，和根据ＣＰＵ单元指令控制备用电源ＢＺＴ的控制单元；检测单元包括采集主、备用电源的电流、电压信号检测器及与之连接的变送器，采集同步电机转速的角编码器和与之连接的整形放大器，采集风机的风压、流量的传感器和与之连接的整形放大器；ＣＰＵ单元是ＤＳＰ芯片。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种风机监控系统，尤指防止高炉坐料的风机智能监控系统。
技术介绍
我国金属冶炼用高炉属于一级负荷，其高炉风机不允许无计划停电。 但传统高炉风机电源故障的判断，采用的判据大都是高炉风机电机接点处 的电压。由于风机系统的惯性大，惰行时间长，以及同步电机会进入发电 运行状态，导致风机电机接点处的电压下降比较慢，等电压下降到整定值 时，却已经失去避免故障发生的最佳时机，实践证明该判据不可行，以致 坐料事故时有发生，造成巨大的直接和间接经济损失，此外还会造成工人 劳动强度增大、大量的能源浪费和环境污染等。如图1所示，高炉1底部设有多个进风口 2，进风口 2通过管道与风机3连接，风机3由同步电机4 传动，同步电机4与高压三相交流电源8连接。通常情况下固体矿石、溶 剂和焦碳由炉顶5加入，在风机输入的高压气流的托浮下漂浮在空中进行 冶炼，融化的铁液6在重力作用下流入下面的炉缸7。当风机供电电源(可 以是6KV、 10K或者35KV、 220KV)发生故障，导致高炉同步电机4失压时， 风机系统的电网吸入功率会迅速下降，导致上面的固体矿石、溶剂和焦碳 落入下面炉缸，从而使进风口和排渣口因铁水溅灌而堵塞，由于铁水温度 在1000。C以上，从而给风口、导管、弯头等造成巨大损坏，严重影响生产。 一个容量为2500吨的高炉，假设利用系数为2，每吨利润为300元， 一次 故障一天造成的利润损失为2500 x 2 x 300共150万元人民币，若停产10天便会损失高达1500万元人民币。 一旦发生高炉坐料事故，炉内大量的C0 等可燃气体必须外排并进行引燃，再加上冶炼所用的大量电能，能源浪费 惊人。再者外排的气体中有大量的C0、 S02等有毒气体会对周边环境造成严 重污染。以上可见，解决高炉坐料事故的发生，对国家和企业都有巨大的 经济效益和社会效益。
技术实现思路
本技术的目的在于针对以上不足而提供能准确判断系统供电故 障，及时对风机用同步电机供电电源进行BZT投切的高炉防坐料风机智能 监控系统。为达到上述目的，本技术提供的这种高炉防坐料风机智能监控系 统，包括高炉、风机、风机用同步电机，其中同步电机与主、备用电源连 接，其特征在于还包括主、备用电源、风机用同步电机和风机上设有的 检测单元，用于接收检测单元所采集信号的CPU单元，和根据CPU单元指 令控制备用电源BZT的控制单元。以上所述的检测单元包括采集主、备用电源的电流、电压信号的检测 器及与之连接的变送器，采集同步电机转速的角编码器和与之连接的整形 放大器，采集风机的风压、流量的传感器和与之连接的整形放大器。CPU单元使用的是DSP芯片。本技术的监控系统相比现有的具有如下有效益效果1、 可以实时监控主电源的异常情况，并据此做出正确判断，及时控制 投切备用电源，保证高炉系统的正常运行。2、 保证了设备的安全运行。3、 大大地节约了维护成本，也节约了电能。附图说明 图1是现有高炉结构示意图。图2是本技术的主接线图。图3是本技术的监控系统原理图。具体实施方式下面将结合附图对本技术作进一步的说明。如图2、图3所示，这种高炉防坐料风机智能监控系统，包括高炉、风 机、风机用同步电机，其中同步电机与主、备用电源连接，其特征在于 还包括主、备用电源、同步电机和风机上设有的检测单元，用于接收检测 单元所采集信号的CPU单元，和根据CPU单元指令控制备用电源BZT的控 制单元。见图3,其中所述的检测单元包括采集主、备用电源的电流、电压 信号的检测器TA1、 TA2、 TV1、 TV2,及与之连接的变送器，采集同步电机 转速的角编码器和与之连接的整形放大器，采集风机的风压传感器、流量 传感器和与之连接的整形放大器。下面以高炉风机电机用变压器电源为35KV的高炉为例，结合工作原理 和控制操作过程对本技术作更进一步的说明。如图所示，220KV的电压经TM1、 TM2和TM3、 TM4两级变压成10KV电 压给同步电机使用。信息检测单元对主、备用电源的电流、电压、频率相 角等参数进行实时快速跟踪和采样，是采用高精度抗饱和电流互感器和电 压互感器进行的，以保证采样的快速、准确可靠；同样，对风机的风压和 风量的采样也采用高精度压力及流量传感器进行采集，然后对采集的信号 进行整形和放大传给CPU单元；对于风机电机的转速测量采用高精度角编 码器测量，测得的编码脉冲经整形放大送到CPU单元。CPU单元主要是将上述采集到的参数进行加工计算和处理，然后和根据 现场建立的数学模型参数进行比对，如果符合我们的理论判据，将会发出 对高炉风机电机用变压器电源BZT投切或者各种保护需求命令，此外CPU 单元还要和企业的高炉风机电机保护及自控装置进行通信，在进行BZT投 切前，要确保风才几电源故障是前端35KV电源侧有故障(参见图2)，如果是 风机电机本身有故障或风机电机自身电源有故障，则不能进行BZT投切。 CPU单元采用了高速DSP芯片以保证运算的准确和快速。控制单元主要是接收CPU单元发出的各种命令，并向CPU单元反馈执 行结果信息，同时按照CPU单元给出的命令，向供高炉风机电源变压器供 电的专用35KV电源开关拒发出BZT投切信号，即指示断路器QF1、 QF2、 QF3 同时切换，或发出各种高炉风机保护及自控装置所需的信号。该系统采用了和传统的理论判据和方法有本质区别的新的理论判据， 本系统主要有如下理论判据逆功率保护动作、速度保护动作、欠压保护动作、高炉风机电机吸入 的有功功率突变条件满足和高炉风机风压H和风才几风量Q之积所消耗的有 功功率大于或等于高炉风机电机吸入的有功功率五个判据，而后两个判据 是该智能监控系统成功的最重要理论依据。在此说明前先筒要介绍一下同步电机的启动特性S<0. 05 Kzq - (0. 2^0. 3)Kq0. 05< S <0. 1 Kzq - 0. 6K(1 0. K S <0. 2 Kz, 0. 9Kq 0. 2< S Kzq Kq其中U为自启动电流倍数；Kq为电机额定启动电流倍数；S为转差率。对于高炉风机监控系统，高炉风机电动机吸入有功功率突变是风机系 统供电电源故障判据之一，风机电机启动完毕后，正常负荷下负载率为22 %-100%，当发生故障而引起失压时，风机电机吸入的有功功率会迅速下 降，通常在吸入有功功率下降到负载率等于10%时的吸如功率时，便可判 定该风机系统供电电源有故障一一不论是6KV、 IOKV还是35KV电源，而此 时风机系统惰行还没有开始，即刻进行BZT投切，如图2、图3所示，断路 行切换，反应时间仅为开关动作时间，为毫秒级， 从而有效避免了坐料事故的发生，此外由于反应迅速，进行BZT投切时其 转差率4交小，由上述同步电才几启动特性可知此时启动电流4艮小，对电网沖 击较小。而传统上采用风机电机接点处电压降作为判据，而电压整定值的 最大值也只能是额定电压的70%，由于异步状态下的电机力矩和电压的平 方成正比，则此时的电机力矩仅为正常额定电压时的力矩的0. 49倍，使电 机无法恢复到额定转速。更为重要的是由于风机系统的惰行，风机电机电 压下降到整定值时，至少为秒级，此时转速下降较多，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高炉防坐料风机智能监控系统，包括高炉、风机、高炉风机用同步电机，其中同步电机与主、备用电源连接，其特征在于：还包括主、备用电源、风机用同步电机和风机上设有的检测单元，用于接收检测单元所采集信号的ＣＰＵ单元，和根据ＣＰＵ单元指令控制备用电源ＢＺＴ的控制单元。

【技术特征摘要】
1、 一种高炉防坐料风机智能监控系统，包括高炉、风机、高炉风机用同步电机，其中同步电机与主、备用电源连接，其特征在于还包括主、 备用电源、风机用同步电机和风机上设有的检测单元，用于接收检测单元 所采集信号的CPU单元，和根据CPU单元指令控制备用电源BZT的控制单元。2、 根据权利要求1所述的高炉防坐料风机...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘汉喜，李瑞堂，罗自永，
申请(专利权)人：深圳市库马克新技术有限公司，刘汉喜，
类型：实用新型
国别省市：94[中国|深圳]