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電加熱器控制系統(tǒng)的改造

文檔作者：蘇勝鋒文檔來源：福建安溪三安鋼鐵有限公司動力廠		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年09月29日
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電加熱器控制系統(tǒng)的改造
蘇勝鋒
(福建安溪三安鋼鐵有限公司動力廠，福建安溪362411)
[摘要] 介紹電加熱器在設(shè)計上的缺點和不足，分析了改造后電加熱器的遠程和現(xiàn)場控制原理，并就改造后取
得的效果進行了總結(jié)。
關(guān)鍵詞 電加熱器周波控制器雙向晶閘管DCS遠程控制
0引言
福建三安鋼鐵有限公司現(xiàn)有20 000m。／h空分設(shè)備
1套，由開封空分集團公司成套提供，自2003年12月
投產(chǎn)以來，分子篩的加熱再生利用公司內(nèi)部小鐵廠鍋
爐蒸汽壓力，由于小鐵廠鍋爐設(shè)備老化和蒸汽壓力管
道太長，使加熱蒸汽壓力不穩(wěn)定，對空分系統(tǒng)分子篩
的再生加溫產(chǎn)生一定的影響。在投產(chǎn)運行的前3年
里，由于蒸汽加熱器銅管長期受冷熱應(yīng)變力的作用，
出現(xiàn)疲勞破損，使分子篩再生效果大幅下降，管道出
現(xiàn)蒸汽泄漏，二氧化碳含量上升，影響空分系統(tǒng)的正
常運行。因此決定在原有蒸汽加熱器的系統(tǒng)加熱模式
上串并聯(lián)1臺電加熱器，既可與原蒸汽加熱器串用，
又可單獨使用。
1設(shè)備選型和設(shè)計問題
單獨使用電加熱器或與蒸汽加熱器串用加熱再生
分子篩以達到工藝流程要求，采用功率為1487．5l
電加熱器，其配套1臺1 600kVA 、10kV／400V的變
壓器。電加熱器控制柜：1個進線柜；5個功率組合
柜，1、2、3組為固定功率，4、5組可調(diào)(用周波控制
器控制雙向晶閘管)，功率分別為385、385、367．5、
175、175kW；電加熱管接線方式為三角型聯(lián)結(jié)，控制
柜電氣一次原理圖如圖1所示。
控制電纜
2x1 5
385kW 385kW 367 5kW 175kW 175kW
圖1控制柜電氣一次原理圖
從廠家提供的圖紙及試投用情況可以看出設(shè)計上
存在一些缺陷：
(1)]／／熱器選用的電力電纜偏小，由于電加熱管可以
收稿日期：2OlO一03—12
看作是忽略溫度變化的純電阻，根據(jù)P一1．732 U／cO ，
cosd一1，則R—U／I，R為固定值，所以加熱的電流和
功率是隨電壓升高而增大。從試投用情況可知，第1、
2、3組的電流為480~520A，第4、5組電流在320A左
右，功率可達到1 560~1 680kW，運行時測量電纜表面溫
度為70~C，而單根185、95mm2交聯(lián)YJV電纜在常溫
30℃下明敷額定電流分別為426、283A。
(2)控制保護電路中沒有遠程控制，只有簡單的現(xiàn)
場手動控制。DCS系統(tǒng)不能監(jiān)控電加熱器的投入及其
運行狀態(tài)。
(3)變壓器容量偏小，變壓器運行一般不超過其額
定容量。由于功率隨電壓而波動，電壓增大，功率也
增大，而三安公司處在山區(qū)， 電網(wǎng)電壓在10～10．8kV
間波動，變化比較大，功率最大可達到1780kw，超過
1 600kVA變壓器的額定容量，變壓器油溫可到75℃。
(4)電加熱管分布不理想，布置不均勻，沒有規(guī)
律。
2改造方案
針對加熱器存在的問題，提出如下改造方法：
(1)通過電加熱管的均勻布置，改變每組電加熱管
的布置，盡量使每組電加熱管均勻分布在加熱器內(nèi)
部，同時調(diào)整各組的功率，電加熱管布置示意圖如圖2
所示。
2l組
2I組
21組
1組
l組
圖2 電加熱管布置不慝圖
(2)用2 000kVA、10kV／400V 更換原來的
1 600kVA、1OkV／4O0V容量的變壓器，使電加熱器工
作功率在變壓器的額定容量內(nèi)，變壓器油溫控制在
6O℃以下。同時在原有的基礎(chǔ)上再增加1根與原來一
樣的控制柜到電加熱器的電力電纜，以提高電纜的運
電工技術(shù)}2010 l 6期l63
一了
『 『一 ． 巾
行安全系數(shù)。
(3)把第5組改為與第1、2、3組一樣不可調(diào)的固
定功率，可通過不同的組合(兩兩組合或其它組合)改
變電加熱器的功率組合與蒸汽加熱器串用(蒸汽壓力不
穩(wěn)定時)，改造后的一次原理圖如圖3所示。
一
2(3x185)i 2(3x185)I2(3xl85)12(3x95) l 2(3x95)
占 占 占 占
△ △ △ △
367．5kW 367 5kW 367 5kW t92．5kW
圖3改造后的一次原理圖
(4)利用工藝加熱時間程序及加熱器后的溫度，通
過DCS自動或人為的干預(yù)控制電加熱器的運行方式。
其中第4組通過DCS給出的4~20mA信號到周波控制
器控制雙向晶閘管觸發(fā)脈沖電路控制調(diào)節(jié)第4組電加
熱管功率。
(5)增加電加熱器運行信號到中控室，使DCS系統(tǒng)
能監(jiān)控電加熱器運行狀態(tài)。
3控制過程原理分析
對二次接線控制回路的改造，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)實現(xiàn)
現(xiàn)場和DCS遠程控制，其第1、2、3、5組一、二次電
氣回路原理圖如圖4所示。
轉(zhuǎn)換開關(guān)在1、2位置時現(xiàn)場手動啟停(3、4位置
為DCS控制)電加熱器，QF斷路器合閘，按下啟動按
鈕SB1(或DCS根據(jù)工藝分子篩程序運行情況給個啟動
信號，1K中間繼電器得電，1K常開觸點閉合)，接觸
器KM線圈得電并自鎖，接觸器閉合，接通主回路，
加熱器工作。同時利用接觸器的輔助觸點反饋信號到
中控室監(jiān)控電加熱器運行狀態(tài)。按下停止按鈕SB2(或
DCS根據(jù)工藝分子篩程序運行情況給個停止信號，1K
中問繼電器失電，2K常閉觸點斷開)，接觸器KM線
圈失電，斷開主回路，加熱器停止工作。
t 圖4 固定功翠柜一、二次電氣原理圖
第4組加熱器的控制是利用周波控制器與晶閘管
組合的調(diào)功器進行調(diào)節(jié)。周波控制器是晶閘管過零觸
發(fā)裝置，根據(jù)輸入的4～20mA電流變周期輸出0～
100 ，可以直接數(shù)字顯示輸出功率百分比(占空比)。
DCS系統(tǒng)根據(jù)加熱器后的溫度輸出4~20mA電流信號
給周波控制器，周波控制器再變周期輸出觸發(fā)雙向晶
閘管，從而進行調(diào)節(jié)功率，
4結(jié)束語
通過對電加熱器的改造，實現(xiàn)了根據(jù)工藝要求進
行DCS系統(tǒng)遠程控制和現(xiàn)場就地控制兩種方式，減輕
了操作人員的工作強度，同時還可根據(jù)工藝要求組合
加熱器的的工作方式，充分利用了加熱器的可調(diào)功功
能。改造取得了良好的效果。
(編輯祝海鵬)
(上接第44頁)
為所有電機額定電流之和，因此無法保護單臺電機。
為避免單臺電機的燒毀，每臺電機都需要單獨配置電
機保護裝置。
(7)與軟起動器配套——旁路保護。為延長軟起動
器的壽命，避免電網(wǎng)諧波污染，減少不必要的發(fā)熱損
耗，通常軟起動器在起動結(jié)束后退出，電機轉(zhuǎn)為直接
投網(wǎng)運行， 因此軟起動器在電機運行時不起保護作
用。為避免電機在運行時出現(xiàn)缺相、過載、堵轉(zhuǎn)等故
障，可選配性能穩(wěn)定、精度高的電機保護器。
(8)其它。在電機保護器的基礎(chǔ)上，可派生出電壓
保護器和電壓繼電器等其它產(chǎn)品。根據(jù)實際需要，用
戶還可以開發(fā)出除電機保護外的其它用途，如取代電
動閥門的力矩開關(guān)，對機械設(shè)備的過力矩保護以及空
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壓機失油等機械故障的保護。
3結(jié)束語
電機保護器因具有很強的可擴充性， 能滿足各種
電機保護和控制需要，已廣泛應(yīng)用于機床、機械設(shè)備
和開關(guān)控制柜。目前，許多機電設(shè)備在設(shè)計開發(fā)階
段，就已直接選用電機保護器。
參考文獻
[1]陳清育．JL系列電機保護器的實際應(yīng)用[J]．福建能源開
發(fā)與節(jié)約，1999(3)：40，41
[2]汪東芳．用電機保護器取代熱繼電器以實現(xiàn)節(jié)能[J]．電
工技術(shù)，2008(8)：56，66
E33P炫清．JL系列電機保護器口]．機床電器，2008(5)：62，63
(編輯馬燕玲)

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