CN106382135B

CN106382135B - 烧结余热回收与烧结风机联合机组安全联锁停机系统及方法

Info

Publication number: CN106382135B
Application number: CN201610795773.2A
Authority: CN
Inventors: 张亚军; 张保平; 柳黎光; 彭鸿斌; 王美娜; 王婷婷; 张鹏; 马凯; 黄达
Original assignee: Xian Shaangu Power Co Ltd
Current assignee: Xian Shaangu Power Co Ltd
Priority date: 2016-08-31
Filing date: 2016-08-31
Publication date: 2018-07-27
Anticipated expiration: 2036-08-31
Also published as: CN106382135A

Abstract

本发明公开了一种烧结余热回收与烧结风机联合机组安全联锁停机系统，包括双输出轴的烧结风机、电动机、变速离合器、汽轮机、速关阀、转速传感器、转速PID控制器。联锁停机方法一包括：烧结风机停机，汽轮机的正常状态与烧结风机的烧结风机连锁停汽轮机信号进入与门运算，控制汽轮机停机，使得机组整体停机。联锁停机方法二：联锁停机条件进入到或门，运算输出与烧结风机的正常状态为第二个与门输入，当两条件都满足时：汽轮机停机报警、速关阀快速关闭、主汽门关闭、汽轮机停机信号去烧结工艺系统。本发明提高了机组的自动化控制水平以及先进性和安全性，减少了现场操作人员的工作量和误操作发生率。

Description

烧结余热回收与烧结风机联合机组安全联锁停机系统及方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金流程中能量回收利用设备，具体涉及一种烧结余热回收与烧结风机联合机组安全联锁停机系统及方法。

背景技术

在炼铁流程中，烧结工序能耗约占吨钢能耗的10％以上，冷却机排出的废气带走的热量，其热能大约为烧结矿烧成系统热耗量的35％，充分利用这部分热量可显著降低烧结工序能耗约占冶金总能耗的12％，是仅次于炼铁的第二大耗能工序。一般烧结厂烧结烟气平均温度≤150℃，机尾烟气温度达300℃～400℃。目前的烧结冷却机余热回收，是通过回收烧结机尾落矿风箱及烧结冷却机密闭段的烟气经除尘器后加热余热锅炉来回收低品位余热能源，结合低温余热发电技术，用余热锅炉的过热蒸汽来推动低参数的汽轮发电机组做功发电的成套技术。该技术是将热能转换为机械能，然后二次转换为电能的能量回收技术。需要单独投资厂房、发电设备、单独设计控制系统，并且配备一套高压并网及上网设备，投资成本较大。

烧结风机是铁矿石原料烧结的关键设备，与相应规格的烧结机配套使用，输送的介质为烧结烟气。烧结烟气在进入烧结风机之前，必须经过除尘，使灰粒或其它杂物除尽。在钢铁企业烧结流程中，烧结风机容量占到总装机容量的30％～50％。由于烧结生产中部分附属设备运转率低，且选择的电机容量偏大，风机耗电量占到50％～70％。因此，烧结风机是烧结系统的耗电大户。现有的烧结风机由电动机驱动，该技术是将电能转换为机械能，通过电动机拖动烧结风机旋转的机组。需要单独投资厂房、单独设计控制系统，投资成本较大。

烧结余热回收与烧结风机联合驱动机组是将原有的烧结余热发电机组和电驱烧结风机进行创新性联合，此联合驱动机组可减少设备、厂房等物资投入的同时，进一步提高炼铁工艺中的能量回收率。对于此种国际首创的联合驱动机组，如何安全可靠的实现全自动启动控制是亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术问题，本发明的目的在于，提供一种烧结余热回收与烧结风机联合机组安全联锁停机系统，包括双输出轴的烧结风机、电动机、变速离合器和汽轮机，所述烧结风机的一输出轴端与电动机同轴连接，烧结风机的另一输出轴端通过变速离合器与汽轮机同轴连接；在汽轮机的入口依次设置有速关阀和主汽门；

其中，速关阀用于作为汽轮机的安全阀；主汽门执行机构连接汽轮机的转速PID控制器，主汽门执行机构用于调节主汽门的开度，从而控制汽轮机升转速控制；

汽轮机设有转速传感器，用于检测汽轮机的实时转速，作为转速PID控制器的测量值；

变速离合器的低速端设置啮合脱开装置，啮合脱开装置安装有啮合脱开行程开关，啮合脱开行程开关指示变速离合器的运行状态；

烧结风机的入口设置有入口调节阀，入口调节阀用于控制烧结风机的排气流量和压力。

本发明的另一个目的在于，提供一种烧结余热回收与烧结风机联合机组安全联锁停机方法，包括如下步骤：

(1)实时检测整机安全联锁停机联锁条件，该条件包括：电气的重故障停机信号、润滑油总管压力过低、烧结风机轴承温度过高、电动机轴承温度过高、烧结风机振动过大、烧结风机轴位移过大、手动停烧结风机的停止按钮按下，上述停机联锁条件全部进入到第一个或门运算，即当上述停机联锁条件有任何一个发生时，则由PLC系统启动以下五个控制过程：去高压电气系统联锁电动机停机、发出机组停机信号去烧结工艺系统、发出烧结机组停机报警信号、向汽轮机发出烧结风机连锁停汽轮机信号、烧结风机入口调节阀关闭。

(2)汽轮机的正常运行状态与烧结风机的烧结风机连锁停汽轮机信号进入与门运算，当这两个条件都满足时，实现以下四个控制过程：汽轮机停机报警、速关阀关闭、主汽门关闭、汽轮机停机信号去烧结工艺系统；变速离合器脱开，汽轮机停机；至此，烧结余热回收与烧结风机联合驱动机组整体停机。

进一步的，步骤(1)中，所述润滑油总管压力过低、烧结风机轴承温度过高、电动机轴承温度过高、烧结风机振动过大、烧结风机轴位移过大分别是指：润滑油总管压力≤60KPa、烧结风机轴承温度≥105℃、电动机轴承温度≥105℃、烧结风机振动峰峰值≥120μm、烧结风机轴位移≥+0.5mm或≤-0.5mm。

本发明的另一个目的在于，提供一种烧结余热回收与烧结风机联合机组安全联锁停机方法，其特征在于，包括如下步骤：

实时检测汽轮机安全联锁停机条件，汽轮机停机联锁条件包括：汽轮机排汽压力过高、润滑油支管压力过低、汽轮机轴承温度过高、变速离合器轴承温过高、汽轮机轴振动过大、变速离合器轴振动过大、汽轮机轴位移过大、汽轮机就地盘手动停机、机柜手动停汽轮机按钮按下，上述联锁停机条件全部进入到第二个或门运算，该或门的运算输出与烧结风机的正常运行状态同为第二个与门的输入，当上述两个条件都满足时，进行以下四个控制过程：汽轮机停机报警、速关阀快速关闭、主汽门关闭、汽轮机停机信号去烧结工艺系统；变速离合器脱开，汽轮机与烧结风机脱离至停机，烧结风机由电动机拖动，正常运行。

进一步的，所述汽轮机排汽压力过高、润滑油支管压力过低、汽轮机轴承温度过高、变速离合器轴承温过高、汽轮机轴振动过大、变速离合器轴振动过大、汽轮机轴位移过大分别是指：汽轮机排汽压力≥63KPa、润滑油支管压力≤60KPa、汽轮机轴承温度≥105℃、变速离合器轴承温度≥105℃、汽轮机1轴振动峰峰值≥250μm、变速离合器轴振动峰峰值≥160μm、汽轮机轴位移≥+0.8mm或≤-0.8mm。

本发明的烧结余热与烧结风机能量回收机组安全联锁停机方法，使用先进的PLC系统，大大提高了机组的自动化控制水平以及先进性和安全性，解决了该能量回收机组全自动停机的难题，减少了现场操作人员的工作量和误操作发生率。目前根据所投运的现场验证，该全自动停机控制方法效果很好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的整机安全联锁停机模式工作流程图。

图3为本发明的机组汽轮机部分安全联锁停机模式工作流程图。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的解释说明。

具体实施方式

本发明首先通过对烧结余热回收与烧结风机联合驱动机组工艺系统的研究，以及锅炉系统蒸汽特点的研究，分析机组全自动停机控制面临的困难，提出烧结余热回收与烧结风机联合驱动机组安全联锁停机方法。

以下根据附图详细叙述本发明的具体实施方式。

参照图1，本发明的烧结余热回收与烧结风机联合机组安全联锁停机系统，包括双输出轴的烧结风机3、电动机4、变速离合器2和汽轮机1，所述烧结风机3的一输出轴端与电动机4同轴连接，烧结风机3的另一输出轴端通过变速离合器2与汽轮机1同轴连接；在汽轮机1的入口依次设置有速关阀7和主汽门8；

其中，速关电7用于作为汽轮机的安全阀；主汽门8的执行机构连接汽轮机1的转速PID 控制器(SIC)9；主汽门执行机构用于调节主汽门8的开度，从而控制汽轮机升转速控制；

汽轮机1设有转速传感器(SE)10，其作用是检测汽轮机1的实时转速，其作为转速PID 控制器(SIC)9的测量值；

变速离合器2的低速端设置啮合脱开装置，啮合脱开装置安装有啮合脱开行程开关5，啮合脱开行程开关5指示变速离合器2的运行状态；

烧结风机3的入口设置有入口调节阀6，入口调节阀6的作用是控制烧结风机3的排气流量和压力。

参照图2，基于上述本发明的安全停机系统，本发明的烧结余热回收与烧结风机联合机组安全联锁停机方法，其主要思路是：当烧结风机3停机联锁条件产生，控制系统发出联锁停机信号给工艺系统，同时给高压电气系统发出重故障停机信号时，同时给汽轮机1发出联锁停机信号，当汽轮机1收到由烧结风机3发来的重故障停机信号时，进入整机安全联锁停机模式。参照图3，在烧结风机正常运行过程中，当汽轮机1出现重故障停机联锁条件时，控制系统发出联锁停机信号，进入机组汽轮机部分安全联锁停机模式。两种模式具体如下：

一、整机安全联锁停机模式：

实时检测整机安全联锁停机联锁条件，整机安全联锁停机联锁条件包括：电气的重故障停机信号、润滑油总管压力≤60KPa(G)、烧结风机3轴承温度≥105℃、电动机4轴承温度≥ 105℃、烧结风机3振动峰峰值≥120μm、烧结风机3轴位移≥+0.5mm或≤-0.5mm、手动停烧结风机3的按钮1SB按下(即手动停烧结风机)，上述停机联锁条件全部进入到第一个“OR” (或门)401运算，即当上述停机联锁条件有任何一个发生时，则由PLC系统启动以下五个控制过程：去高压电气系统联锁电动机停机、发出机组停机信号去烧结工艺系统、发出烧结机组停机报警信号、向汽轮机1发出烧结风机连锁停汽轮机信号、烧结风机3入口调节阀关闭。

汽轮机1的正常运行状态(汽轮机的正常运行状态指汽轮机未出现故障信号)与烧结风机3的烧结风机连锁停汽轮机信号进入“AND”(与门)402运算，当这两个条件都满足时，实现以下四个控制过程：汽轮机1停机报警、速关阀7关闭、主汽门8关闭、汽轮机1停机信号去烧结工艺系统；当汽轮机1速关阀7关闭后，汽轮机1转速下降，变速离合器2脱开，汽轮机1停机；至此，烧结余热回收与烧结风机联合驱动机组整体停机。

二、机组汽轮机部分安全联锁停机模式：

在整机正常运行过程中，当汽轮机1突然出现重故障时，汽轮机1自动联锁停机，通过变速离合器2与烧结风机3脱离，汽轮机的停机不影响烧结风机3正常运行，具体是：

实时检测汽轮机安全联锁停机条件，汽轮机1停机联锁条件包括：汽轮机1排汽压力≥ 63KPa(G)、润滑油支管压力≤60KPa(G)、汽轮机1轴承温度≥105℃、变速离合器2轴承温度≥105℃、汽轮机1轴振动峰峰值≥250μm、变速离合器2轴振动峰峰值≥160μm、汽轮机1轴位移≥+0.8mm或≤-0.8mm、汽轮机1就地盘手动停机、机柜手动停汽轮机1按钮2SB按下(即手动停烧结风机)，上述联锁停机条件全部进入到第二个“OR”(或门)501运算，该“OR”(或门)501的运算输出与烧结风机的正常运行状态(烧结风机的正常运行状态指汽轮机未出现故障信号)同为第二个“AND”(与门)502的输入，当上述两个条件都满足时，进行以下四个控制过程：汽轮机1停机报警、速关阀7快速关闭、主汽门8关闭、汽轮机1停机信号去烧结工艺系统。

上述四个控制过程执行之后，汽轮机1转速从额定转速1500r/min下降至低于1485r/min 时，使得变速离合器2内部啮合部分脱开，即汽轮机1与烧结风机3脱离，直至汽轮机1转速下降为0r/min时停机；当汽轮机1停机后，烧结风机3完全由电动机4拖动，电动机4迅速从工厂电网逐步吸收功率向烧结风机3增加提供电能(补充汽轮机停机所产生的能量缺口)，烧结风机3不受汽轮机的停机影响，继续正常运行和生产。

本发明的烧结余热回收与烧结风机联合驱动机组安全联锁停机系统及方法可靠、先进，经过与国内知名冶金设计院、宝钢、首钢、太钢等大型钢铁企业用户专家的讨论和方案的修改完善，同时也经过国内三十余个用户现场的验证，效果良好，实现了整机的安全联锁停机和汽轮机部分的单独停机，汽轮机部分的单独停机不影响烧结风机工艺流程的运行和生产，保证了机组联锁停机过程的安全性和节能性，同时此过程完全不需要人为干预，是全自动的过程。

Claims

1.一种烧结余热回收与烧结风机联合机组安全联锁停机方法，其特征在于，所述方法应用于烧结余热回收与烧结风机联合机组安全联锁停机系统，该系统包括双输出轴的烧结风机、电动机、变速离合器和汽轮机，所述烧结风机的一输出轴端与电动机同轴连接，烧结风机的另一输出轴端通过变速离合器与汽轮机同轴连接；在汽轮机的入口依次设置有速关阀和主汽门；其中，速关阀用于作为汽轮机的安全阀；主汽门执行机构连接汽轮机的转速PID控制器，主汽门执行机构用于调节主汽门的开度，从而控制汽轮机升转速；汽轮机设有转速传感器，用于检测汽轮机的实时转速，作为转速PID控制器的测量值；变速离合器的低速端设置啮合脱开装置，啮合脱开装置安装有啮合脱开行程开关，啮合脱开行程开关指示变速离合器的运行状态；烧结风机的入口设置有入口调节阀，入口调节阀用于控制烧结风机的排气流量和压力；

所述方法包括如下步骤：

(1)实时检测整机安全联锁停机联锁条件，该条件包括：电气的重故障停机信号、润滑油总管压力过低、烧结风机轴承温度过高、电动机轴承温度过高、烧结风机振动过大、烧结风机轴位移过大、手动停烧结风机的停止按钮按下，上述停机联锁条件全部进入到第一个或门运算，即当上述停机联锁条件有任何一个发生时，则由PLC系统启动以下五个控制过程：去高压电气系统联锁电动机停机、发出机组停机信号去烧结工艺系统、发出烧结机组停机报警信号、向汽轮机发出烧结风机连锁停汽轮机信号、烧结风机入口调节阀关闭；

其中，所述润滑油总管压力过低、烧结风机轴承温度过高、电动机轴承温度过高、烧结风机振动过大、烧结风机轴位移过大分别是指：润滑油总管压力≤60KPa、烧结风机轴承温度≥105℃、电动机轴承温度≥105℃、烧结风机振动峰峰值≥120μm、烧结风机轴位移≥+0.5mm或≤-0.5mm；

2.一种烧结余热回收与烧结风机联合机组安全联锁停机方法，其特征在于，所述方法应用于烧结余热回收与烧结风机联合机组安全联锁停机系统，该系统包括双输出轴的烧结风机、电动机、变速离合器和汽轮机，所述烧结风机的一输出轴端与电动机同轴连接，烧结风机的另一输出轴端通过变速离合器与汽轮机同轴连接；在汽轮机的入口依次设置有速关阀和主汽门；其中，速关阀用于作为汽轮机的安全阀；主汽门执行机构连接汽轮机的转速PID控制器，主汽门执行机构用于调节主汽门的开度，从而控制汽轮机升转速；汽轮机设有转速传感器，用于检测汽轮机的实时转速，作为转速PID控制器的测量值；变速离合器的低速端设置啮合脱开装置，啮合脱开装置安装有啮合脱开行程开关，啮合脱开行程开关指示变速离合器的运行状态；烧结风机的入口设置有入口调节阀，入口调节阀用于控制烧结风机的排气流量和压力；

所述方法包括如下步骤：

实时检测汽轮机安全联锁停机条件，汽轮机停机联锁条件包括：汽轮机排汽压力过高、润滑油支管压力过低、汽轮机轴承温度过高、变速离合器轴承温过高、汽轮机轴振动过大、变速离合器轴振动过大、汽轮机轴位移过大、汽轮机就地盘手动停机、机柜手动停汽轮机按钮按下，上述联锁停机条件全部进入到第二个或门运算，该或门的运算输出与烧结风机的正常运行状态同为第二个与门的两个输入条件，当上述两个条件都满足时，进行以下四个控制过程：汽轮机停机报警、速关阀快速关闭、主汽门关闭、汽轮机停机信号去烧结工艺系统；变速离合器脱开，汽轮机与烧结风机脱离至停机，烧结风机由电动机拖动，正常运行；

所述汽轮机排汽压力过高、润滑油支管压力过低、汽轮机轴承温度过高、变速离合器轴承温过高、汽轮机轴振动过大、变速离合器轴振动过大、汽轮机轴位移过大分别是指：汽轮机排汽压力≥63KPa、润滑油支管压力≤60KPa、汽轮机轴承温度≥105℃、变速离合器轴承温度≥105℃、汽轮机轴振动峰峰值≥250μm、变速离合器轴振动峰峰值≥160μm、汽轮机轴位移≥+0.8mm或≤-0.8mm。