徐永強

摘要：本文闡述了高爐鼓風(fēng)機逆流保護(hù)自動控制系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用，并詳細(xì)介紹了逆流的概念、逆流檢測保護(hù)系統(tǒng)、風(fēng)機安全運行。為了提高高爐鼓風(fēng)機運行穩(wěn)定性，提出了一種逆流保護(hù)檢測方法及逆流保護(hù)自動控制理念。

關(guān)鍵詞：高爐鼓風(fēng)機;逆流;喘振;應(yīng)用，

前言

高爐鼓風(fēng)機作為向高爐供風(fēng)的系統(tǒng)，其穩(wěn)定運行對保證高爐乃至整個鋼鐵廠的生產(chǎn)正常有十分重要的意義。為了有效檢測逆流隱患，并提高逆流檢測準(zhǔn)確率，在發(fā)現(xiàn)逆流時采取有效措施避免人員或設(shè)備出現(xiàn)危險，經(jīng)過研究開發(fā)出高爐鼓風(fēng)機逆流保護(hù)自動控制系統(tǒng)。

1、逆流的概念

逆流是軸流式壓縮機最危險的工況，形成逆流的原因有兩方面，一是喘振的進(jìn)一步發(fā)展，喘振的本質(zhì)是葉片凸側(cè)的氣流分離現(xiàn)象;整周葉片氣流分離結(jié)果會造成壓縮機的排氣量和排氣壓力急劇下降，如果管網(wǎng)容量很大，管網(wǎng)壓力不會隨之下降，因而形成管網(wǎng)壓力大于壓縮機的排氣壓力，形成壓縮機的排氣量由正經(jīng)零變負(fù)，即管網(wǎng)的氣體向壓縮機體內(nèi)倒流，所以說逆流是喘振的進(jìn)一步發(fā)展。第二方面原因是工藝系統(tǒng)事故使外部管網(wǎng)內(nèi)的壓力驟然升高，形成氣流向壓縮機的倒流。

2、逆流保護(hù)檢測方法

逆流保護(hù)系統(tǒng)在風(fēng)機上安裝三個差壓開關(guān)，檢測測得是風(fēng)機的喉部壓差。當(dāng)流量正常時，接點是閉合的;當(dāng)流量較小，喉部壓差低于設(shè)定值時，接點斷開，信號送入防逆流保護(hù)系統(tǒng)，啟動防逆流保護(hù)系統(tǒng)工作。

喉部差壓開關(guān)故障會導(dǎo)致風(fēng)機逆流停機，從而影響向高爐送風(fēng)，影響高爐生產(chǎn);因此風(fēng)機通過現(xiàn)場安裝3塊差壓開關(guān)，程序中把3選2（只有兩個或三個差壓開關(guān)損壞，才逆流停機）輸出結(jié)果作為命令執(zhí)行條件，防止其中一塊差壓開關(guān)壞掉，而造成風(fēng)機故障停機

3、逆流檢測保護(hù)系統(tǒng)

為了加強防喘振保護(hù)，設(shè)置了防逆流保護(hù)系統(tǒng)作為防喘振系統(tǒng)的后備保護(hù)。 PDSLL100代表差壓開關(guān)，測得是風(fēng)機的喉部壓差。當(dāng)流量正常時，接點是閉合的;當(dāng)流量較小，喉部壓差低于設(shè)定值時，接點斷開，信號送入防逆流保護(hù)系統(tǒng)，啟動防逆流保護(hù)系統(tǒng)工作。

差壓開關(guān)動作時，送給防逆流保護(hù)系統(tǒng)的信號稱為零流量信號，系統(tǒng)接到該信號時發(fā)出控制動作，動作情況視零流量信號的持續(xù)時間有以下幾種類型：

3.1若在T2時間內(nèi)零流量信號消失，并且在以后T3時間內(nèi)不再出現(xiàn)，則這時只由防喘振系統(tǒng)按正常的防喘振調(diào)節(jié)將放空閥打開適當(dāng)?shù)拈_度以消除喘振，并由計數(shù)器計零流量次數(shù)，報警系統(tǒng)發(fā)出喘振報警信號。

3.2如果在T2時間后，零流量信號不消失或者在以后的T3時間內(nèi)又出現(xiàn)零流量信號，則除發(fā)生逆流報警外，邏輯系統(tǒng)還將出現(xiàn)以下控制指令：①放空閥快速全開，以便迅速消除喘振和逆流;②靜葉迅速退回至最小工作角位置;③風(fēng)機出口逆止閥強制關(guān)閉。

3.3如果在放空閥打開T4時間內(nèi)仍不能消除喘振，則在發(fā)生持續(xù)逆流停機報警的同時，實施緊急停機。

4、逆流保護(hù)自動控制系統(tǒng)設(shè)計

逆流保護(hù)自動控制系統(tǒng)通過三個差壓開關(guān)進(jìn)行三選二判斷，保證信號檢測高效，避免因加入模擬量信號檢測影響測量效果;根據(jù)逆流發(fā)生的原理在不同的運行狀態(tài)采取相應(yīng)的有效保護(hù)措施，保證風(fēng)機運行的穩(wěn)定，確保了高爐乃至整個鋼鐵廠的正常生產(chǎn)。

1A的條件為：風(fēng)機逆流保護(hù)開，差壓低低PDSLL100。

1A輸出結(jié)果：風(fēng)機逆流報警-FA100-1，時鐘T2（延時2秒開）啟動，時鐘T2時間到后時鐘T3（延時20秒開）啟動。假如差壓不低時執(zhí)行1B，差壓還低時執(zhí)行2A。

1B的條件為：風(fēng)機逆流保護(hù)開，時鐘T3時間到，差壓不低低PDSLL100。

1B輸出結(jié)果：風(fēng)機逆流報警復(fù)位-FA100-1

2A的條件為：風(fēng)機逆流保護(hù)開，時鐘T2時間到，時鐘T3時間沒到，差壓低低PDSLL100。

2A輸出結(jié)果：由于逆流風(fēng)機放風(fēng)閥開報警-FAL100-2，時鐘T4（延時6秒開）啟動，由于逆流風(fēng)機放風(fēng)閥打開-信號到第四步。假如差壓不低時執(zhí)行2B，差壓還低時執(zhí)行3A。

2B的條件為：風(fēng)機逆流保護(hù)開，逆流保護(hù)復(fù)位按鈕HS100激活，風(fēng)機放風(fēng)閥1打開-ZSH108，4、風(fēng)機放風(fēng)閥2打開-ZSH109，差壓不低低PDSLL100。

2B輸出結(jié)果：由于逆流風(fēng)機放風(fēng)閥開報警復(fù)位-FAL100-2，5、放風(fēng)閥控制起作用-裝載信號到FIC105，1#放風(fēng)閥電磁閥FY108得電，2#放風(fēng)閥電磁閥FY109得電。

3A的條件為：風(fēng)機逆流保護(hù)開，時鐘T4時間到，差壓低低PDSLL100。

3A輸出結(jié)果：風(fēng)機由于逆流停機報警-FAL100-3，由于逆流停機-信號到第六步。

3B的條件為：風(fēng)機逆流保護(hù)開或者逆流保護(hù)復(fù)位按鈕HS100激活。

3B輸出結(jié)果：風(fēng)機逆流報警復(fù)位-FA100-1，由于逆流風(fēng)機放風(fēng)閥開報警復(fù)位-FAL100-2，由于逆流停機報警復(fù)位-FAL100-3。

5、風(fēng)機安全運行

安全運行的概念：所謂安全運行是靜葉可調(diào)式軸流壓縮機技術(shù)中一個特定的壓縮機運行工況，它的定義是：靜葉退回到最小工作角;放風(fēng)閥全開，逆止閥關(guān)閉。

可見，安全運行即壓縮機處于一種不停機的自我保護(hù)運行狀態(tài)。但是，對于工藝裝置來講，由于風(fēng)機出口逆止閥的強制關(guān)閉，實質(zhì)上相當(dāng)于停機。

防逆流作為防喘振的后備保護(hù)，只有當(dāng)喘振系統(tǒng)不能實施調(diào)節(jié)保護(hù)時，它才被啟動。但是，它動作的后果是嚴(yán)重的：輕則安全運行，對工藝來講相當(dāng)于停機;重則緊急停機。因此，一方面要加強防喘振系統(tǒng)的調(diào)節(jié)保護(hù)，盡量不啟動防逆流保護(hù);另一方面要求該保護(hù)系統(tǒng)要準(zhǔn)確可靠，不能誤動，又不能該動時不動。

6、結(jié)束語

逆流是鼓風(fēng)機最危險地工況，逆流保護(hù)是鼓風(fēng)機最為重要的保護(hù)。由于出口壓力高，壓縮氣體不能暢通輸出，則旋轉(zhuǎn)機械能將其轉(zhuǎn)化為熱能使葉片膨脹，造成動葉和靜葉的相碰而損壞軸流壓縮機。防止逆流的根本措施是加強防喘振控制，阻止喘振狀態(tài)進(jìn)一步升級，并防止出口氣體的倒流。逆流保護(hù)是通過邏輯控制和防喘振控制的密切聯(lián)系，來達(dá)到預(yù)期的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李楊? 關(guān)于高爐鼓風(fēng)系統(tǒng)故障保護(hù)的探討，風(fēng)機技術(shù)，1997

[2] 陳余平 《自動控制系統(tǒng)》 機械工業(yè)出版社， 2003

[3] 胡壽松 自動控制原理 第四版. 科學(xué)出版社，2001