轴流式高炉风机控制系统用防喘振阀的设计(2)

2.2防喘振控制系统

鼓风机的喘振边界就是风机安全运行遵循的特性曲线———喘振曲线。为了防止鼓风机发生喘振，一般对鼓风机控制系统采取防喘振保护系统。现在先分析喘振控制系统与那些因素有关。轴流压缩机的特性曲线是压气机（鼓风机）的压比和效率随入口流量变化的关系曲线。图1是对定性分析，图2是与喘振曲线相关的坐标图。

这里压比ε是指鼓风机的出口绝对压力和入口绝对压力的比值,即ε=P出口/P入口；入口流量指入口质量流量的折合流量G×T11/2/P1，其中G为质量流量，T1为入口K氏温度，P1为入口压力；n/T11/2为温度影响下折合转速，其中n为实际转速。

从图2可以看出，转速下降，鼓风机吸入的流量下降，从而使工况点向喘振线方向移动，造成喘振；在转速或静叶角度不改变（代表风量基本不变）时，鼓风机的进口温度增高，折合转速n/T11/2下降，这会产生转速下降同样的效应；由于纵坐标为压比，即入口压力如果因某种原因减小时，在不减小出口压力情况下运行，就会形成喘振；从上图2还可以看出入口压力P1的变化影响入口流量和压比；因此在设计鼓风机防喘振控制系统时需要考虑入口温度和压力、出口压力的变化及故障对风机的影响。

在管道安装完成，容积已经确定的情况下要使工况点远离喘振线，就需要增加入口风量但同时出口风压也要增高，也就是增加转速或增大静叶角度来增加入口风量，由于高炉用风量和风压确定就需要鼓风机出口排入大气部分风量以致造成能源的浪费。

2.3几种防喘振的控制系统

2.3.1日本三井的鼓风机采用压比和入口标准风量确定的曲线来调节。

公司4350 m3高炉电动鼓风机，由于鼓风机容量大、转距高，为利于变频启动和节约能源，在入口管道上设立入口电动阀，启动中由于入口电动阀是从初始位置渐渐全开，正常运行的鼓风机特性曲线不能用于启动，因此在入口蝶阀从初始位置到全开的控制中，防喘振控制信号采用压比控制系统，控制信号为压比和入口差压经过温度压力补正后的标准风量再根据热力学理想气体方程计算的风量；当入口蝶阀全开后压比控制完成，防喘振控制转为正常运转

控制，控制信号采用压比和入口标准风量，这里控制用的入口标准风量的计算式中还考虑了温度变化引起入口压力变化，入口压力变化引起入口差压压力损失对流量变化的影响，计算公式为：V=Vmax×(dp/dpmax)1/2×(p1×t0/(p0×t1))1/2×(a×(dp/p1)+b)/(a×(

dpmax/p2)+b)。其中：a、b是在实验中得到的一组修正系数。

在鼓风机运行工况点监视画面中，显示防喘振出口压力和入口标准流量在标准工况下确定的防喘振线、紧急防风线、防喘振线报警线和防阻塞线。主要是依据人们的视觉习惯。但控制防喘振、紧急防风、防喘振线报警和防阻塞控制的动作曲线和显示在画面中的曲线并不是同一数值，实际的防喘振、紧急防风、防喘振线报警和防阻塞线是看不见的。从控制设定的数值和实际控制的数值之间可以看出，主要是把入口压力的压力损失按照一个定值考虑，则出口压力和压比就是一个线性关系，例如：本机组按照如大气压力为92.72 kPa，入口压力损失2 kPa的极限值考虑，所以风量一致的情况下，控制用压比=显示用出口压力/入口压力（9 0 kPa）。所以机组正常运行时监视画面基本可以代表真实值。因此在运行中如果鼓风机入口因各种原因引起压力变化偏离正常则运行工况点不到动作曲线就可能动作。这样保护了机组的安全。防喘振调节的过程：运行中控制系统以鼓风机运行的入口标准流量为已知条件，在由压比和入口标准风量组成的控制曲线函数关系中，确定该流量下的动作压比值，使动作压比值和实际压比值比较，采用普通的比例积分计算控制。如果曲线函数中的压比小于实际压比，则防喘振调节器输出信号使自动防风阀打开，保证工况点不偏离防喘振线；如果由于外界原因引起压比急剧升高，则除防喘振调节器计算输出的同时，在工况点运行到紧急防风线时，控制系统发出紧急防风信号，指令直接发出70%的模拟量信号给主、副防风阀模拟量控制信号使两个阀门快速开到70%。可以防止机组进入喘振。在开机过程中选择压比控

制，一旦压比控制完成自动切换到正常防喘振控制。另外：为了机组能够安全运行，同时保证控制信号故障机组动作对高炉断风度风口的影响。机组使用硬件控制油路，在控制信号发生故障时控制系统给锁定电磁阀发出带电指令，锁定所有与该信号相关的控制系统。如果发生危险需要防风时机组锁定，操作人员利用设置的紧急防风开关保护机组。这样既不给高炉造成危险、又可保证机组的安全。

2.3.2德国MAN公司的鼓风机其中一台采用出口压力和入口差压确定的喘振曲线。

另一台采用出口压力和经过入口温度修正后的入口差压确定的喘振曲线。以上两种比较后一种比较合理，主要考虑了入口温度引起的差压的变化，和日方利用的尽管公式和方法不同，但是都是考虑到大气温度变化或气压变化引起工况变化（气压和温度有一定关系）。具体修正公式是：dp×100/（（t+40）×0.328+76.5）-0.2控制画面的曲线和日方提供的4350 m3高炉鼓风机一致。但控制系统的控制过程不同。

首先介绍1650 m3汽动鼓风机的防喘振控制过程：出口压力和入口差压测量值（经过温度补正）在防喘振曲线上对应的出口压力给定值比较，偏差的大小对应控制放风阀开关的增益大小。然后和手操器的给定值比较，选择低值控制（值越小阀门开度越大）。

1800 m3高炉汽动鼓风机的防喘振控制过程

入口差压测量值和出口压力测量值在防喘振曲线上对应的入口差压

给定值比较，偏差的大小对应控制放风阀开关的增益大小；但是如果鼓风机的入口差压测量值和防喘振曲线对应的入口差压给定值比较，差值小于某一值（喘振值）时，防喘振动作线向右移动一次0.3%，此时动作速度在高增益作用下加快，如果不能满足机组安全需要再次

发现喘振，则防喘振动作线再次向右移动一次（又一个最大迁移量）；如果压力还继续上升超过压力限制线，则放风门在电磁阀作用下快速全开放风。然后和手操器的给定值比较，选择低值控制（值越小阀门开度越大）。动作后防喘振曲线下移量是看不见的。这样保证了机组的安全运行。如果过滤器发生堵塞，风机的入口压力低，此时在保证正常出口压力情况下，机组就会发生实际的喘振。保护就会不起作用。总之，以上三种控制方式相比较，三井配置的控制比较科学，防止入口压力异常对鼓风机的安全影响，同时也保证高炉供风的安全稳定。同时1800 m3高炉汽动鼓风机的控制过程比1650 m3高炉汽动鼓风机的控制过程又可靠些。 3定风量/定风压自动控制系统

在现今节能减排、科学管理的时代，高炉和鼓风机之间实现鼓风的定风量/定风压自动控制是很有必要的。具体如下：根据高炉冶炼工艺的要求，在高炉稳定和正常定风量运行时，风量变化不大。但是在每个半小时切换热风炉时，需要压力保持才切换前的压力，风量增加许多。例如4350 m3高炉，正常冶炼需要6300 m3/min，充风中需要7300多m3/min。如果不进行自动控制，则运行中鼓风机送入高炉

供风管道的风量相当于冲风中的风量，多余的依靠高炉测的放风阀排入大气造成能源的浪费；同时高炉测依靠人工手动对排风阀的控制，一则速度慢，二则造成压力的不稳定。利用自动控制后在几秒内完成稳定的调试。定风量/定风压自动控制系统的控制过程：定风量控制的信号一般使用鼓风机出口标准流量，如果用于计算出口风量的差压、出口压力 …… 此处隐藏：1777字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……