摘 要：文章主要是通过对钢铁厂的水系统中出现问题的案例进行分析，指出其电气设计上应该注意的问题，并针对问题提出建议，以期为钢铁厂的循环水系统电气设计工作提供参考。
关键词：循环水系统；电气设计；PLC控制
中图分类号：TF085 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）17-0011-02
1 背景概述
钢铁厂的循环水系统主要由三个系统组成，分别为炼钢循环水系统、轧钢循环水系统以及高炉循环水系统。钢铁厂的循环水系统的工作主要是，利用水循环的水的流动，带走生产线设备上的热量，从而将其进行有效降温；同时还对生产过程中产生的铁矿以及铁渣进行冲洗，从而保证设备的干净以及足够的空间。
循环水系统的稳定性与生产线的运行有着重要的关系，如果它出现问题，则会对整个的钢铁生产线造成影响。为了提高生产线的安全性，一般会利用双路电源对其进行供电，同时，在一些比较重要的场所必须要准备采油机水泵以及保安电源，以防止电源断电情况的发生，而造成不可估计的后果。在进行电气自动化设计时，考虑不全面将会对水系统的稳定运行造成影响。本文主要以一些钢铁厂循环水系统的故障案例为研究对象，对于PLC的设置开关数目对通道进行设备启停的控制，以及启停按钮的控制通道进行具体的分析，同时提出一些有针对性的建议。
2 循环水系统的电路控制
在钢铁厂的循环水系统中，主要有两种方式对供水泵进行控制，一种是单开关电路控制，如图1所示；一种是双开关电路控制，如图2所示。
2.1 单开关电路控制
使用图1的电路时，在对水泵启停进行远程PLC控制时，其电路中的中继器在触电吸合情况下，实现水泵的远程启动，当其触电释放时，则实现对水泵的远程停止。如果PLC柜发生故障，则会使得中继器发生触点释放，最终将设备远程停止。其中PLC柜发生的故障主要有以下几个：USP发生故障、CPU发生故障、24V电源发生故障。
例如，在2011年3月中旬的一天，八钢钢铁厂发生水泵启停事故。微机控制画面显示1号的高线旋流井水泵的出口总管压力数据没有数据，同时其流量参数也没有变化。最终检查发现，旋流井立式长轴泵停止运行，造成其水位的快速上升，已经将电机接线盒处淹没。对故障原因进行排查最后发现，原来会就是PLC一直进行无间断的供电，电阻发热，最终使得电源CPU的发生故障，使得电路出于断电状态，则PLC柜中的中继器处于释放状态，而旋流机的电路断电，设备停止运行。这次事故造成了很大的经济损失，高速线材产线共停止运行时间达到3 h。故障发生的原因根本在于使用了第一种电路，只采用了一个中继器，使得安全风险大大加剧。对故障进行分析，可以得出，如果采用两只中继器，则不会发生这次事故。
2.2 双开关电路控制
图1与图2两个控制电路都可以实现对水泵启停的现场手动控制以及远程PLC控制。两个电路图的区别在于，图2电路中，当起用远程PLC控制电动机的启停时，主要是要经过输出模块的两个通道，而PCL柜中，两个中继器主要有两个功能：一个用于启动电动机，一个用来停止电动机。作为启动电动机的中继器，在触点动作之后，将辅助触点进行吸合，则电路处于通路状态，电动机则被启动，能够将交流接触器进行自保持，则控制回路和PLC的运行通路是相互独立的，当PCL柜发生故障时，水泵也不会停止运行，从而增加了系统的安全性。
2013年1月份，某钢铁厂的高炉处发生水泵启停事故，现场检查，发现采用图1设计的空冷器以及风扇等全部处于停止运行状态，而采用图2所示的设计方案的水泵组电机正常运行。处理人员将空冷器设置为机旁启动状态，将水温进行控制，然后与高炉的中控室联系，将补水泵进行手动启停，以保证供水压力的正常，故障在两个小时之后处理完毕。
对于这个故障进行分析，找出其根本原因是高炉水循环系统的PLC的CPU发生故障，停止运行。对故障的处理方案为对CPU重新上电，恢复启动。之后，设备的各种运行状况恢复正常，故障得到解决。
因为此次故障发生的钢铁厂，采用了图2所示的设计方案，因此，尽管PLC发生故障，但是水循环系统的供水供能没有受到障碍，供水泵依旧供水正常，没有造成生产线的停滞，对高炉的冶炼没有造成影响，同时，故障修复的时间也比较短。
PLC一般比较可靠，但是其系统也会发生问题，并且一旦发生问题，采用一个中继器的电路将会造成很严重的后果。PLC发生故障的原因有很多种，当设计人员变成出现漏洞或者失误时、当PLC的电源发生故障，停止供电时等等情况都可能造成PLC的故障。而水循环系统的重要性是有目共睹的，其直接影响到其系统的整个运行过程。
因此，PLC的故障的严重性也就不言而喻。因此，重要的水泵组必须要使用图2所示的电路设计，来增加系统运行的安全性以及稳定性。
2.3 控制按钮直接接入电气控制回路
2010年2月份，某钢铁厂的连铸循环水系统的低压泵组以及空气压缩器等全部停止运行，而因为空气压缩机的停机，使得后续的一些工序也全部停止运行，造成的损失巨大。分析事故发生的原因在于，PLC发生故障，在经过两个多小时的处理，供水系统恢复正常。
这个案例中钢铁厂，使用的是转炉水系统的电气自动化控制方式，其中是采用一只中继器的电路控制方案设计低压电动机，造成了其本身对安全风险的防御能力低下，一旦PLC发生故障，则系统全部瘫痪。还有一点，现场操作按钮全部是接入到电回路中的，实行的是电路的自动化控制，没有设置手动装置，使得电路一旦发生问题，则系统中的所有接入电路中的设备停止运行。在故障发生之后，也无法启动循环水系统，使得故障恢复缓慢。
因此，现场的控制按钮应该直接和电气控制连接在一起，而不能够，接入到PLC，通过对PLC的控制对设备的启停进行控制。
3 结 语
钢铁厂的循环水系统的重要设备即是水泵，其比较简单，对出数量等工艺条件不需要控制，也不需要受温度等设备条件的限制。其中电动机的保护装置一般主要用电气系统来完成。
3.1 应注意的问题
钢铁厂循环水系统电气设计需要注意三个问题：
①采用一只中继器的控制电路图故障发生的频繁，只适合于一些不重要的供水环节。
②在重要的循环水系统场所，必须要采用两只继电器的控制电路，增强系统的稳定性与安全性。
③现场的控制按钮应该直接和电气控制连接在一起，以便预防故障发生时，出现无法对循环水系统进行启停的情况。
3.2 应做的工作
同时还应该做到以下两点：
①循环水系统的PLC发生故障时，系统依旧可以正常运行，保证循环水系统的整合持续正常供水功能。
②循环水系统的PLC发生故障时，可以在设备的现场进行启停，以达到对生产线的正常运行，降低因故障造成的经济损失。
参考文献：
[1] 李稼钡.2×660 MW火电厂循环水系统运行方式优化[D].吉林：东北电力大学，2013.
[2] 汤跃，马正军，戴盛，等.冷却循环水系统节能及应用[J].排灌机械工程学报，2012，（6）.
[3] 王伟.基于凝汽器强化传热技术的循环水系统节水研究[D].济南：山东大学，2006.
[4] 夏东伟，张承慧，石庆升.电厂循环水系统优化控制及其遗传算法求解[J].山东大学学报（工学版），2005，（2）.