CN101851693B

CN101851693B - 一种高炉鼓风机冗余防喘振控制方法

Info

Publication number: CN101851693B
Application number: CN2009100486305A
Authority: CN
Inventors: 朱建东; 谢建中
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: CN101851693A

Abstract

一种高炉鼓风机冗余防喘振控制方法，在连接鼓风机出口母管分别连接通往高炉、放风消音器的管路之间接设一带急速减压阀的连接管路及相应的急速减压阀调节器；正常运行时，急速减压阀调节器的设定值SV1高于鼓风机的送风压力P3值，即P3＜SV1，急速减压阀处于全闭状态；当高炉运行异常时，风量无法顺畅的穿透高炉料层，导致P3值快速上升，即P3＞SV1，打开急速减压阀，通过放风消音器放风，降低送风压力P3值。本发明增设急速减压阀作为鼓风机压力限制线控制，确保防喘振控制系统故障状态下鼓风机出口压力的最高限制，加大了防喘振控制系统的安全系数，这种“双保险”控制模式能更好地保证鼓风机安全稳定运行。

Description

一种高炉鼓风机冗余防喘振控制方法

技术领域

本发明涉及高炉鼓风机控制方法，特别涉及一种高炉鼓风机冗余防喘振控制方法。

背景技术

高炉鼓风是直接为高炉生产服务的，是冶金企业炼铁过程中的核心动力设备，接受高炉的指令进行送风、送氧、脱湿等作业。高炉正常生产是以风量为基准，高炉在定风量操作状态下，风压将随炉内物料的状态而变化，炉况的好坏将决定风压大小。

参见图1，其所示是轴流鼓风机的工作原理图。大气经空气过滤器1送入脱湿器2，降低空气中湿度，与高炉需要的氧气(富氧)经过氧混合器3进入鼓风机4，提高高炉热风炉燃烧效率，空气在鼓风机4中增压后经逆止阀5、防阻塞阀6、吐出阀7后向高炉送风。通过液压缸44调整鼓风机4静叶41角度，实现鼓风机风量、风压的变化、调整，满足高炉对不同风量、风压的需求。

根据轴流式风机固有特性，当鼓风流量低于某一极限值以后(对于某一风压)，运转将不稳定。这时，鼓风机的转子受到周期性的交变负荷，叶片应力增加，严重时会轴向窜动，烧坏轴瓦、打碎叶片，机体的这种强烈振动称为喘振。如果喘振无法控制，则控制系统将自动紧急停机，确保鼓风机设备不受损坏。

当鼓风机同时满足以下两个条件，则自动保护进行喘振停机：

●鼓风机吸入差压低，即大气压力P0与鼓风机吸入口压力P1差值，P0-P1＜1KPa。

●鼓风机吐出压力变化大，即当出口压力P2在0.5秒内变化量绝对值大于50KPa，ΔP2/ΔT＞50KPa/0.5S。

当鼓风机在某个区间吐出压力变得非常低，流量扩展到音速限制时，这就是出现了音速现象，也称为阻塞，此时通过打开防阻塞阀6，提高鼓风机出口压力P2。由于防阻塞控制与本发明关联不大，在此就不再详细叙述了。

根据这一特性，鼓风机制造商设计了风量-压力特性曲线，如图2所示。控制鼓风机输出功率的措施是调节鼓风机入口处43的静叶41角度，每一角度对应一条风量-吐出压力的静态特性曲线，不同静叶角度的临界点连成的曲线叫做喘振曲线。以喘振线为界，左上方为鼓风机的喘振区，右下方为非喘振区。图上同样标出了阻塞线。对于运行人员而言必须严格控制风压处于安全区域，确保鼓风机运行工况点处于喘振报警线和防阻塞线之间。

图3为鼓风机控制系统设计的鼓风机运行点控制图，图6为鼓风机防喘振控制原理图，确保鼓风机运行点在安全运行区域运行。当鼓风机运行于某一风量值，如果高炉炉况发生变化或其他原因导致管网压力上升，鼓风机工作点也随之变化，当鼓风机运行点触到防喘振接近线后，控制系统首先产生声光报警，提醒运行人员注意。如果运行点越过防喘振接近线后到达防喘振控制线，即鼓风机出口压力P2大于防喘振设定值(SV’)，防喘振调节器激活，防喘振调节器输出的控制信号(MV’)大小来确定主放风阀8、副放风阀9开度，打主、副开放风阀8、9，通过放风消音器10进行放风，降低鼓风机出口压力P2压力值，确保鼓风机运行点远离防喘振控制线，回到安全区域。同时联锁动作闭锁静叶角(即静叶角度保持闭锁前开度，不再调节风量变化)，并切断富氧系统供氧。

如果鼓风机出口压力P2压力持续上升，当运行点到达紧急开放线，则防喘振调节器直接输出主、副放风阀全开信号，10秒之内(时间可调)快速打开主、副放风阀进行放风，降低P2压力。

当鼓风机运行于某一风量值，如果高炉炉况发生变化或其他原因导致管网压力上升，鼓风机工作点(坐标)也随之变化，当控制系统检测到鼓风机出口压力大于防喘振接近压力设定值(P2＞SV_接近)，此时运行点触到防喘振接近线，控制系统产生声光报警，提醒运行人员注意。

如果鼓风机出口压力P2继续上升到防喘振控制设定值(P2＞SV_控制)，此时运行点已越过防喘振接近线后到达防喘振控制线，防喘振调节器激活，防喘振调节器13输出的控制信号(MV)大小来确定主、副放风阀8、9开度，打主、副开放风阀8、9，通过放风消音器10进行放风，降低P2压力值，确保鼓风机运行点远离防喘振控制线，回到安全区域，参见图4，同时联锁动作闭锁静叶角(即静叶角度保持闭锁前开度，不再调节风量变化)，并为了安全起见同时切断氧气的注入。

如果P2压力持续上升到紧急放风设定值(P2＞SV_放风)，即运行点到达紧急开放线，则控制系统通过“紧急开放指令”直接输出主、副放风阀全开信号，10秒之内(时间可调)快速打开主、副放风阀进行放风，降低P2压力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高炉鼓风机冗余防喘振控制方法，确保鼓风机安全运行，防止进入喘振区(越过喘振线)。

为达到上述目的，本发明的技术方案：

一种高炉鼓风机冗余防喘振控制方法，在连接鼓风机出口母管分别连接通往高炉、放风消音器的管路之间接设一带急速减压阀的连接管路及相应的急速减压阀调节器；

正常运行时，测定鼓风机的送风压力即高炉侧压力P3值，P3值小于急速减压阀调节器的设定值SV1，P3＜SV1，急速减压阀处于全闭状态，该急速减压阀开度控制值MV＝0％；急速减压阀调节器的设定值SV1由根据鼓风机制造商提供的鼓风机所定；

当高炉运行异常时，如出现“悬料”等情况时，风量无法顺畅的穿透高炉料层，导致P3值快速上升，当P3＞SV1，打开急速减压阀，并由急速减压调节器根据P3与SV1的偏差大小，决定急速减压阀开度控制值MV的大小，通过放风消音器放风，降低鼓风机的送风压力P3值；

当鼓风机防喘振控制回路异常，测定鼓风机出口压力P2，P2值持续上升，无法通过打开主、副放风阀进行正常控制时，就通过急速减压阀调节器的另一个设定值CSV1来判断：P3＞CSV1，如果P3＞CSV1，则判断鼓风机即将进入喘振区域，快速打开急速减压阀，由于鼓风机出口母管直接与高炉母管相连接，风压的快速传递性，鼓风机出口压力P2≈与鼓风机的送风压力P3，通过降低送风压力P3来降低鼓风机出口压力P2，使运行点脱离鼓风机的喘振区域，进入正常运行区间，确保鼓风机安全运行；

急速减压线的设定值设定在根据鼓风机制造商提供的紧急开放线与鼓风机喘振线之间。

进一步，当高炉运行异常时，P3值快速上升，当P3＞SV1，打开急速减压阀；当P3与SV1的偏差值在20～30％时，急速减压阀开度控制值MV＝20％±5；当P3与SV1的偏差值在40～50％时，开度控制值MV＝60％±10。

再有，急速减压阀调节器的设定值CSV1根据鼓风机制造商提供的紧急开放线上增加3～5％，即紧急开放线压力设定值的103～105％。

当原有防喘振控制功能失常情况下，如防喘振调节器故障、主、副放风阀故障卡涩，不能快速打开时，鼓风机出口压力P2持续上升，运行点继续越过紧急开放线，则快速打开急速减压阀，通过降低送风压力P3来降低鼓风机出口压力P2。确保鼓风机安全运行，防止进入喘振区(越过喘振线)。

原有急速减压调节器控制模式只有手动/自动方式，设定值为固定设定值，不能根据鼓风机出口风量变化自动变化，如果主、副放风阀因故障不能动作打开，而急速减压阀不能及时动作，就不能起到防喘振功能。现在增加急速减压调节器“串级”控制方式，判断鼓风机出口压力P2是否越过紧急开放线(主、副放风阀故障状态下)，急速减压阀能及时动作，能起到防喘振控制的双重冗余功能，鼓风机运行的安全性得到可靠保证。

本发明的有益效果：

本发明根据鼓风机出口母管直接与高炉母管相连接，以及风压的快速传递性，即P3≈P2。因此除保留急速减压阀原有控制功能外，增加急速减压阀参与鼓风机防喘振控制。

增设急速减压阀作为鼓风机压力限制线控制，确保防喘振控制系统故障状态下鼓风机出口压力的最高限制，有效满足高炉工艺要求同时加大了防喘振控制系统的安全系数，实践表明，这种“双保险”的控制模式能更好地保证了鼓风机安全稳定运行，效果明显，具有推广价值。

附图说明

图1为本发明轴流鼓风机的工作原理图；

图2为鼓风机风量-压力特性曲线图；

图3为鼓风机运行控制示意面；

图4为本发明鼓风机防喘振控制示意图；

图5为本发明鼓风机急速减压控制控制示意图；

图6为本发明急速减压控制防喘振的示意图。

具体实施方式

参见图1～图3，本发明的高炉鼓风机冗余防喘振控制方法，大气经空气过滤器1送入脱湿器2，降低空气中湿度，与高炉需要的氧气(富氧)经过氧混合器3进入鼓风机4，提高高炉热风炉燃烧效率，空气在鼓风机4中增压后经逆止阀5、防阻塞阀6、吐出阀7后向高炉送风。在连接鼓风机4出口母管分别连接通往高炉、放风消音器10的管路之间接设一带急速减压阀11的连接管路及相应的急速减压阀调节器；

参见图4，图6，正常运行时，急速减压阀调节器12的设定值SV1高于鼓风机4的送风压力(高炉侧压力)P3值，即P3＜SV1，急速减压阀11处于全闭状态；

当高炉运行异常时，如出现“悬料”等情况时，风量无法顺畅的穿透高炉料层，导致P3值快速上升，即P3＞SV1，打开急速减压阀11，并由急速减压调节器根据P3与SV1的偏差大小，决定急速减压阀11开度控制值MV的大小，通过放风消音器10放风，降低送风压力P3值；

当高炉运行异常时，P3值快速上升，当P3＞SV1，打开急速减压阀；当P3与SV1的偏差值在20～30％时，急速减压阀11开度控制值MV＝20％±5；当P3与SV1的偏差值在40～50％时，开度控制值MV＝60％±10。

参见图5，当鼓风机防喘振控制回路异常情况下，鼓风机4出口压力P2持续上升，无法通过打开主放风阀8、副放风阀9进行正常控制时，就通过急速减压阀调节器的另一个设定值CSV 1来判断，当P3＞CSV1，则判断鼓风机即将进入喘振区域，快速打开急速减压阀11，通过降低送风压力P3来降低鼓风机4出口压力P2，使运行点脱离鼓风机4的喘振区域，进入正常运行区间，确保鼓风机安全运行；

急速减压线的设定值设定在紧急开放线与鼓风机喘振线之间，使急速减压调节器的动作设定值为紧急开放线压力设定值的103～105％，即在紧急开放线上增加3～5％的运行区间，作为急速减压阀的动作值。

Claims

1.一种高炉鼓风机冗余防喘振控制方法，在鼓风机出口母管分别连接通往高炉、放风消音器的管路之间接设一带急速减压阀的连接管路及相应的急速减压阀调节器；

正常运行时，测定鼓风机的送风压力即高炉侧压力P3值，P3值小于急速减压阀调节器的设定值SV1，P3＜SV 1，急速减压阀处于全闭状态，该急速减压阀开度控制值MV＝0％；急速减压阀调节器的设定值SV1根据鼓风机制造商提供的鼓风机所定；

当高炉运行异常时，P3值快速上升，当P3＞SV1，打开急速减压阀，并由急速减压调节器根据P3与SV1的偏差大小，决定急速减压阀开度控制值MV的大小，通过放风消音器放风，降低鼓风机的送风压力P3值；

当鼓风机防喘振控制回路异常，测定鼓风机出口压力P2，P2值持续上升，无法通过打开主、副放风阀进行正常控制时，就通过急速减压阀调节器的另一个设定值CSV1来判断：当P3＞CSV1，则判断鼓风机即将进入喘振区域，快速打开急速减压阀，通过降低送风压力P3来降低鼓风机出口压力P2，使运行点脱离鼓风机的喘振区域，进入正常运行区间，确保鼓风机安全运行；

急速减压阀调节器的设定值CSV1设定在根据鼓风机制造商提供的紧急开放线与鼓风机喘振线之间。

2.如权利要求1所述的高炉鼓风机冗余防喘振控制方法，其特征是，当高炉运行异常时，P3值快速上升，当P3＞SV1，打开急速减压阀；当P3与SV1的偏差值在20～30％时，急速减压阀开度控制值MV＝20％±5；当P3与SV1的偏差值在40～50％时，开度控制值MV＝60％±10。

3.如权利要求1所述的高炉鼓风机冗余防喘振控制方法，其特征是，急速减压阀调节器的设定值CSV1根据鼓风机制造商提供的紧急开放线上增加3～5％，即紧急开放线压力设定值的103～105％。