轴流风机防喘阀气源保压装置设计实施.pdf

2 0 1 2 年8 月 第 三 期 全 5 7 轴流风机防喘阀气源保压装置设计实施 沈 丽 浙江杭钢动力有限公 司 杭 州 3 1 0 0 2 2 摘要 轴流风机防喘阀气源的稳定供应关 系到气动防喘阀的安全使用， 在 气源供应 系统中增加一套保压 装置 ， 对防喘阀的稳定工作和高炉送风 系统的安全运行意义重大。 关键词 轴流风机 ； 防喘阀； 气源； 保压装置； 氮气 包 0 前言 1 目前存在的问题 杭钢热电一厂轴流式风机担负着 向炼铁高炉 送风的任务。风机工作时， 如果工艺系统管 网阻力 增加 ， 使压缩机出 口压力增高 ， 流量下降 ， 叶片气流 冲角增大 ， 这样在叶片背面产生气体分离 ， 形成脱 离区， 使压缩机 出口压力 突然下降 ， 一般随着压力 下降分离消失 ， 压力再升时这种分离反复发生形成 喘振 。严重时还会出现气体的倒流 ， 喘振使叶片产 生强烈振动 ， 并使压缩机机壳 内温度急剧升高 ， 持 续下去就会使压缩机损坏。因此针对喘振这一压 缩机械的固有特性 ， 轴流式风机必需设置可靠的防 喘振保护系统。在实际应用 中， 防喘振系统是采用 “ 机后放风法” 来增大压缩机流量 ， 在压缩机出口设 置防喘振调节 阀， 其工艺流程如图 1 所示 。 甑 图 1 工 艺流程 图 由此可见控制放风 的防喘阀是风机安全运行 的关键 ， 要求具备 良好 的调节特性 ， 能够实现快开 慢关动作 。目前杭钢 风机系统采用 中压氮气 1 ． 2 ～ 1 ． 8 M P a 作为气源 。 原杭钢高炉风机系统 防喘阀气源 由外部 中压 氮气管网引入到氮气包 ， 经过减压阀和隔离阀组后 再向风机防喘阀直接供气 ， 防喘阀正常工作时要求 外部气源压力 为 0 ． 6～0 ． 9 M P a ， 而 中压氮气 的供应 完全 由外部管网压力决定。因此 ， 当外部氮气压力 瞬间发生急剧变化或 因外部氮气系统发 生故 障导 致供应中断时 ， 防喘阀因受 自身弹簧 的作用瞬间 自 动打开放风 ， 造成高炉失风 ， 严重时会引起高炉灌 渣事故。2 0 0 4年就发生过一起 因中压氮气总管破 裂氮气包失压造成高炉风 口灌渣的严重事故。在 防喘阀气源供应系统中加装一套保压装置 ， 能使防 喘阀在外部中压氮供应 中断时继续正常运行。 2 保压装置方案与参数设计 2 ． 1 保压装置方案 针对杭钢高炉风机防喘 阀氮气供应 系统存 在 的气源不稳定 的实际情况 ， 综 合多方面考虑分析 ， 提出了如工艺流程如图 2所示的气源保压装置 。 氮 S P 一 压力开关 P T - 压力变送器 图2 氮气保压装置工艺流程 装置的工作原理是在氮气管道的进 口处与氮 气包之间加装一个快关 阀， 利用氮气包前后的压力 差来控制快关阀的启 、 闭。利用压力变送器将数据 5 8 全 2 0 1 2 年8 月 第 三 期 送至中央控制室， 实现对氮气压力的监控、 报警和 快切阀的手／自动控制。自动状态下根据检测到 的 氮气压力， 通过控制程序迅速控制快关 阀的启闭， 从而在外部氮气中断时 ， 能实现氮气包内气源不外 流。在外部压力发生变化时 ， 氮气包同时起到稳压 的作用。 2 ． 2 保压装置参数设定 防喘 阀 的 正 常工 作 气 源 压力 要 求 为 0 ． 6～ 0 ． 9 MP a ， 是 由压力为 1 ． 2 1 ． 8 M P a的中压氮经减压 阀转化而来 ， 如何设置快关阀的运行参数是防喘阀 能否正常运行 的关键。表 1是快关阀在不 同气 源 压力下的动作反映。 表 1 快关阀在不 同气源压力下的动作频次 根据防喘 阀对氮气压力 的工艺要求和现场测 试情况 ， 将压力报警值设定为 0 ． 7 MP a ， 控制快关 阀 自动关闭的压力值设定为 0 ． 6 5 MP a ， 控制快关 阀 自 动打开的压力值设定为 0 ． 9 MP a 。 2 ． 3 保压装置控制逻辑 整个快关阀控制流程如 图 3 所示。 图 3 快 关 阀控 制逻辑 框 图 当出现外部断气或破管等导致气源中断 ， 压力 变送器 f ， r 检测到氮气外管网压力低于 O ． 7 M P a时 ， 控制室内接收到氮气压力低报警信号 ， 提醒运行人 员气源压力偏低 ； 当压力持续 降低至 0 ． 6 5 MP a时 ， 压力开关 S P动作 ， 快关阀 自动关闭 ； 当外管网氮气 恢复正常压力运行 ， 压力变送器 f r r检测 到氮气外 管网压力高于 0 ． 9 MP a 后 ， 快关阀 自动打开。 3 效果分析 该防喘阀气源保压装置投资较小 ， 但对于确保 高炉风机 系统 的安全供 风有着重大意义。目前运 行的四台高炉风机在安装气源保压装置后 ， 当外部 氮气压力瞬间发生急剧变化或 因外部氮气 系统发 生故障导致供应中断时 ， 装置能及时动作 ， 关 闭与 管 网间的联系， 确保了氮气包为防喘阀提供 的气 源 压力 ， 使防喘阀能够保持正常的调节控制， 持续 为 高炉供风， 维持风机和炼铁高炉的稳定运行。同时 也降低了设备损坏率， 节省了大量设备维修成本。 4 结语 在实际的工艺运行过程中， 防喘阀气源保压装 置切实地发挥了安保作用 ， 确保了风机 防喘阀的正 常动作， 为风机和炼铁高炉的安全运行及经济运行 提供了可靠 的保 障。工业生产 中需要提供稳定气 源的设备装置有很多 ， 如空分仪表系统的仪表气源 等 ， 希望这套设计方案对大家有所帮助。 收稿 日期 2 0 1 1 1 2 2 2 审稿 周伟标 编辑 魏海青