高炉风机自动控制系统的改造.pdf

高 脚 囱 铡 经改 造 原 毒炉 栅 控制系统的改造 湘钢热电厂 4 高炉风机是 1 9 9 2年从德国引进的 二手设备 ，电控系统采用德 国 舯 年代 初的控 制技 术。该机组 自控系统老化 ，很多备件 国外早已不生 产。由于风机存在转速控制不稳 ，计器仪表和电气保 护误动作现象 ，并曾出现过连续性放风阀 自动打开， 造成高炉短时休风影响正常冶炼的事故 ，遂决定采用 国内目前技术比较先进的自控系统进行改造 。 一 、风机自控系统特点 高 炉冶炼要求来 自热风炉的高温高压风风量稳 定 ，并提供合适的风压和风压差。高炉风机的电气控 制系统要充分考虑以下四个问题。 1 ． 转速控制 4 风机是根据高炉 的需要进行变转速控制的。 多数情况下 ，风机通过调整转速达到定风量送风的要 求。在风压不正常时，通过改变转速达到定风压送风 的要求。 2 ． 防喘振保护 喘振对风机运行极为不利 ，严重时会使压缩机的 转子和静叶片因受交变应力而断裂 ，级问压力失常引 起 强烈振动 ，导致密封及推力轴承的损坏 ，造成事 故。因此 ，防喘振保护是轴流风机十分重要的系统。 3 ． 风机电气控制的 自动化功能 1 工况点屏幕显示； 2 工艺流程图屏幕显示； 3 运行参数记录； 4 事故分析； 5 打印报表。 4 ． 停电保护 风机原动机是蒸汽轮机 ， 在电网短时停电 I ～2 s 或低 电压时 ，如有停电保护 ，可使风机不致停机，在 电网电压闪落恢复后，风机控制系统恢复正常。 二、自动控制系统的改造 1 ．风机的基本参数和技术要求 风机的最大功率为 7 0 0 0 k W，最高转速为 7 2 0 0 r ／ 中国设备管理 1 9 9 9 ． 5 -欹岳 弋 F弓 2 ． 2 r a i n ，吸入风调节范围为 1 5 0 0 2 2 0 0 m 3 ／ m i n ，排出风 最大风压为 0 ． 2 6 1V fl P a 。 防喘振保护阀门动作时间小于 2 s 。 2 ． 控制系统的组成 定风量／ 定风压控制 ，采用转速串级调速系统 ， 保证定风量／ 定风压 自动调节控制。 高炉冶炼正常情况下 ，风机一般做定风量运行， 而当热风炉充气时应转为定风压运行，充气结束时再 转回到定风量运行。定风量／ 定风压的转换信号来自 高炉操作室 ，流量测量信号取 自送风管上 的文丘利 管 ，并有温度和压力补偿。 1 基本原理。 定风量或定风压调节输出信号送给转速调节器作 为给定值 ，与来 自汽轮机转速测量探头的采样 信号 经转换变成 按比例的电信号在 D c S控制器 中进 行比较， 偏差的控制信号输出到压力控制系统，通过 信号转换器 自动调节一个二位三通电液滑阀改变油 压，进而诃整汽轮机汽门位置 ，控制其人 口进汽量。 上述调节过程采用负反馈闭环调节系统 ，能有效进行 自动控制，调整转速以保证输出风量 或风压 恒定。 转速调节的工作方式可在操作员站上选择 ，包括 手动控制、定吸入风量控 制 、定排出风压和 自动控 制 2 控 制 系 统 组成 如图 I 所示。 采用 国产 D C 系统 H S - 2∞0或 F B - 2∞0 。 经对风机原有检测点 和控制对象的初步统计 ， D C s控制 系统 需 配置 l 6 鞋 现 场 控 制 站 I A O A I D O Ⅸ C P U 电 模 模 模 模 模 块 块 块 块 块 源 霸 、 厶 卜 1， 、 ／ ～ 信号 现场幢 阍幕等设备 控豺现场的耐 工艺参数 温度压力等 节设备 控 制 调 维普资讯 路 A J 模块三块，1 6 路 A O模块一块，3 2 路 D I 模块一 块 。3 2 路 D O模块两块 ，热电阻一个。 3 控制系统功能。 国产 D C S系统具有较 高的可靠性和适用性，并 配有成熟的应用软件 ，监控站全中文化。除能进行风 机转速的控制外，还可对整个系统的工艺参数进行 自 动检测 、 报警和机组起／ 停 、逻辑控制联锁等。 ①操作员站的组态软件与工艺操作画面计有主流 程图显示，油系统图显示，风机运行工况图显示，运 行参数棒图显示 、报警 、记录 ．存贮历史数据及显 示 。事故记录和报表打印。 ②现场控制站功能包括 a 蒸汽透平压缩机起动与停车联锁 ； b 油压 、 油温、液位、流量、汽温等各种工艺参数及电气设备 故障报警； c 副放风阀、盘车马达 、辅助油泵、冷 凝泵、直流油泵等设备的手动／ 自动方式起／ 停控制 ； d 转速调节。 3 ． 喘振的控制 当风机工况点进人工作性能曲线的不稳定区时， 风机将会发生喘振 ，工作介质流体将 中断，气体逆 流，排气压力快速趋向于零 ，需要重新建立工况才能 工作。喘振时风机的动静叶片均有不同程度的损伤， 必须设法防止。 4 风机原控制系统通过 电子喘振限制器 ，在发 生喘振时使放风系统起动，冲击式打开放风阀，减小 管网压力。由于老系统 自控元件的调节性能差 ，放风 阀经常失控 ， 且需要手动恢复。现采用的 D C S 控制系 统在风机的工况点接近喘振调节线时，通过调节器使 放风阀门微开以放气降压，使风机工况点低于喘振调 囝塑 吸 流 量兰 互 三 亘 垂 ] 捧 出 压 力 要 委 亘 亘 吸 温 度 圭 巨 至 垂 来 自 D CS输 出 一 主放风 闼全 开 _ ． 主放风 阀 位置反 馈 夏 图2 Y S 8 0 控 甜 器 喘撮 二 删 喘振限制输出 电液执 行 器 1 一 节阀。当真出现喘振时，再通过喘振限止器将气阀门 全部打开，放气消除喘振 采用 Y S S 0控制器控制主放风阍以防止喘振 ，控 制原理如图 2 所示。 系统使用三种检测喘振信号。 1 排出压力。喘振时排气压力会迅速下降，下 降后的排气压力与慢速下降的储气罐后压力有一较大 压差 ，压差信号经变送器转换成 电信号 ，输入 Y S 8 0 控制器。 2 吸气温度。正常工作时吸气侧气温与空气过 滤室的气温差仅 1 3 ，喘振发生时温差可达 ∞ ～ 3 0 。 3 吸人流量。测量吸气侧前 、后两点的压力差 可以计算出吸人 流量。正常情况下，压差愈大 ，吸气 量愈大。当喘振发生时，压差几乎为零。 三种信号同时输入Y S 8 0 控制器人口的 “ 或” 门 事先将实验得来的喘振、阻塞等数据输入 Y s 8 o 控制器中，对喘振线、防喘振控制线及阻塞线等进行 编程 ，再将检测到的信号与其进行比较以达到自动控 制放散阀开度 的 目的。由试 验得出喘振 曲 线图 如图 3 S 所示，在喘 ‘ 振点同一压力 水平线上比喘 振流量大 1 O ％的地方定 出一条防喘振 控制线 。 xI h ‘ ，删 图3 4 自动控制过程。 当风机工况点接近防喘振控制线时，由变送器 D M将主放散阀的位置信号经处理后送到 电液执行机 构 ，同时流量变送器 F r和压力变送器 P r 测得的风 机吸人量和排气压力分别通过信号处理器处理后 ，送 到 Y s 8 o 控制器 人 口，变化 的输入信号经 Y S 8 0控 制 器处理后送到电液执行机构。这样由程序控制器 自动 连续地调节主放阀到一固定开度以上。 上述 F r 、P r 信号 同时进人 Y S S 0控制器或 门输 入端。当第一次出现喘振冲击时 ，程序一方面控制放 风调节阀门全开，同时输出一个喘振限制信号 ，通过 继电器切断给放风阀供油的油路 ，打开放气阀门出油 口，使放气阀门在弹簧作用下快速打开 ，放气消除喘 振。同时它使两个时间继电器通 电，在放气 2 0 s 后， 将放气阀关闭，并发出一个报警信号。如果在 1 2 0 s 监控时间内出现第二次喘振 冲击 ，则放气阀再度打 开，然后通过手动方式解除联锁使放气闽关上。 为了使控制系统安全可靠，在 自动调节基础上， 增设手动操作 ，当 自动方式失灵时 ，可通过手动操作 打开主放风阀。 中国设备管理 1 9 9 9 ． 5 维普资讯