專利名稱：一種高爐鼓風(fēng)機(jī)冗余防喘振控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高爐鼓風(fēng)機(jī)控制方法，特別涉及一種高爐鼓風(fēng)機(jī)冗余防喘振控制方法。
背景技術(shù)：
高爐鼓風(fēng)是直接為高爐生產(chǎn)服務(wù)的，是冶金企業(yè)煉鐵過程中的核心動(dòng)力設(shè)備，接 受高爐的指令進(jìn)行送風(fēng)、送氧、脫濕等作業(yè)。高爐正常生產(chǎn)是以風(fēng)量為基準(zhǔn)，高爐在定風(fēng)量 操作狀態(tài)下，風(fēng)壓將隨爐內(nèi)物料的狀態(tài)而變化，爐況的好壞將決定風(fēng)壓大小。參見圖1，其所示是軸流鼓風(fēng)機(jī)的工作原理圖。大氣經(jīng)空氣過濾器1送入脫濕器 2，降低空氣中濕度，與高爐需要的氧氣(富氧)經(jīng)過氧混合器3進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)4，提高高爐熱 風(fēng)爐燃燒效率，空氣在鼓風(fēng)機(jī)4中增壓后經(jīng)逆止閥5、防阻塞閥6、吐出閥7后向高爐送風(fēng)。 通過液壓缸44調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)4靜葉41角度，實(shí)現(xiàn)鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)壓的變化、調(diào)整，滿足高爐對 不同風(fēng)量、風(fēng)壓的需求。根據(jù)軸流式風(fēng)機(jī)固有特性，當(dāng)鼓風(fēng)流量低于某一極限值以后(對于某一風(fēng)壓)，運(yùn) 轉(zhuǎn)將不穩(wěn)定。這時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子受到周期性的交變負(fù)荷，葉片應(yīng)力增加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)軸向竄 動(dòng)，燒壞軸瓦、打碎葉片，機(jī)體的這種強(qiáng)烈振動(dòng)稱為喘振。如果喘振無法控制，則控制系統(tǒng)將 自動(dòng)緊急停機(jī)，確保鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備不受損壞。當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件，則自動(dòng)保護(hù)進(jìn)行喘振停機(jī) 鼓風(fēng)機(jī)吸入差壓低，即大氣壓力P0與鼓風(fēng)機(jī)吸入口壓力P1差值，P0-P1 < lKPa。 鼓風(fēng)機(jī)吐出壓力變化大，即當(dāng)出口壓力P2在0. 5秒內(nèi)變化量絕對值大于50KPa， AP2/AT > 50KPa/0. 5S。當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)在某個(gè)區(qū)間吐出壓力變得非常低，流量擴(kuò)展到音速限制時(shí)，這就是出現(xiàn) 了音速現(xiàn)象，也稱為阻塞，此時(shí)通過打開防阻塞閥6，提高鼓風(fēng)機(jī)出口壓力P2。由于防阻塞 控制與本發(fā)明關(guān)聯(lián)不大，在此就不再詳細(xì)敘述了。根據(jù)這一特性，鼓風(fēng)機(jī)制造商設(shè)計(jì)了風(fēng)量_壓力特性曲線，如圖2所示?？刂乒娘L(fēng) 機(jī)輸出功率的措施是調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)入口處43的靜葉41角度，每一角度對應(yīng)一條風(fēng)量-吐出 壓力的靜態(tài)特性曲線，不同靜葉角度的臨界點(diǎn)連成的曲線叫做喘振曲線。以喘振線為界，左 上方為鼓風(fēng)機(jī)的喘振區(qū)，右下方為非喘振區(qū)。圖上同樣標(biāo)出了阻塞線。對于運(yùn)行人員而言必 須嚴(yán)格控制風(fēng)壓處于安全區(qū)域，確保鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)處于喘振報(bào)警線和防阻塞線之間。圖3為鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)控制圖，圖6為鼓風(fēng)機(jī)防喘振控制原 理圖，確保鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)在安全運(yùn)行區(qū)域運(yùn)行。當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行于某一風(fēng)量值，如果高爐爐況 發(fā)生變化或其他原因?qū)е鹿芫W(wǎng)壓力上升，鼓風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)也隨之變化，當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)觸到 防喘振接近線后，控制系統(tǒng)首先產(chǎn)生聲光報(bào)警，提醒運(yùn)行人員注意。如果運(yùn)行點(diǎn)越過防喘振 接近線后到達(dá)防喘振控制線，即鼓風(fēng)機(jī)出口壓力P2大于防喘振設(shè)定值(SV’ )，防喘振調(diào)節(jié) 器激活，防喘振調(diào)節(jié)器輸出的控制信號(MV’ )大小來確定主放風(fēng)閥8、副放風(fēng)閥9開度，打 主、副開放風(fēng)閥8、9，通過放風(fēng)消音器10進(jìn)行放風(fēng)，降低鼓風(fēng)機(jī)出口壓力P2壓力值，確保鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)遠(yuǎn)離防喘振控制線，回到安全區(qū)域。同時(shí)聯(lián)鎖動(dòng)作閉鎖靜葉角(即靜葉角度保 持閉鎖前開度，不再調(diào)節(jié)風(fēng)量變化)，并切斷富氧系統(tǒng)供氧。如果鼓風(fēng)機(jī)出口壓力P2壓力持續(xù)上升，當(dāng)運(yùn)行點(diǎn)到達(dá)緊急開放線，則防喘振調(diào)節(jié) 器直接輸出主、副放風(fēng)閥全開信號，10秒之內(nèi)(時(shí)間可調(diào))快速打開主、副放風(fēng)閥進(jìn)行放風(fēng)， 降低P2壓力。當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行于某一風(fēng)量值，如果高爐爐況發(fā)生變化或其他原因?qū)е鹿芫W(wǎng)壓力上 升，鼓風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)(坐標(biāo))也隨之變化，當(dāng)控制系統(tǒng)檢測到鼓風(fēng)機(jī)出口壓力大于防喘振接近 壓力設(shè)定值(P2 > SVSffi)，此時(shí)運(yùn)行點(diǎn)觸到防喘振接近線，控制系統(tǒng)產(chǎn)生聲光報(bào)警，提醒運(yùn) 行人員注意。如果鼓風(fēng)機(jī)出口壓力P2繼續(xù)上升到防喘振控制設(shè)定值(P2 > SVeffl)，此時(shí)運(yùn)行點(diǎn) 已越過防喘振接近線后到達(dá)防喘振控制線，防喘振調(diào)節(jié)器激活，防喘振調(diào)節(jié)器13輸出的控 制信號(MV)大小來確定主、副放風(fēng)閥8、9開度，打主、副開放風(fēng)閥8、9，通過放風(fēng)消音器10 進(jìn)行放風(fēng)，降低P2壓力值，確保鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)遠(yuǎn)離防喘振控制線，回到安全區(qū)域，參見圖4， 同時(shí)聯(lián)鎖動(dòng)作閉鎖靜葉角(即靜葉角度保持閉鎖前開度，不再調(diào)節(jié)風(fēng)量變化)，并為了安全 起見同時(shí)切斷氧氣的注入。如果P2壓力持續(xù)上升到緊急放風(fēng)設(shè)定值(P2 > SNim),即運(yùn)行點(diǎn)到達(dá)緊急開放 線，則控制系統(tǒng)通過“緊急開放指令”直接輸出主、副放風(fēng)閥全開信號，10秒之內(nèi)(時(shí)間可 調(diào))快速打開主、副放風(fēng)閥進(jìn)行放風(fēng)，降低P2壓力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高爐鼓風(fēng)機(jī)冗余防喘振控制方法，確保鼓風(fēng)機(jī)安全運(yùn) 行，防止進(jìn)入喘振區(qū)(越過喘振線)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案一種高爐鼓風(fēng)機(jī)冗余防喘振控制方法，在連接鼓風(fēng)機(jī)出口母管分別連接通往高 爐、放風(fēng)消音器的管路之間接設(shè)一帶急速減壓閥的連接管路及相應(yīng)的急速減壓閥調(diào)節(jié)器；正常運(yùn)行時(shí)，測定鼓風(fēng)機(jī)的送風(fēng)壓力即高爐側(cè)壓力P3值，P3值小于急速減壓閥調(diào) 節(jié)器的設(shè)定值SV1，P3 < SV1，急速減壓閥處于全閉狀態(tài)，該急速減壓閥開度控制值MV = 0% ；急速減壓閥調(diào)節(jié)器的設(shè)定值SV1由根據(jù)鼓風(fēng)機(jī)制造商提供的鼓風(fēng)機(jī)所定；當(dāng)高爐運(yùn)行異常時(shí)，如出現(xiàn)“懸料”等情況時(shí)，風(fēng)量無法順暢的穿透高爐料層，導(dǎo)致 P3值快速上升，當(dāng)P3 > SV1，打開急速減壓閥，并由急速減壓調(diào)節(jié)器根據(jù)P3與SV1的偏差 大小，決定急速減壓閥開度控制值MV的大小，通過放風(fēng)消音器放風(fēng)，降低鼓風(fēng)機(jī)的送風(fēng)壓 力P3值；當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)防喘振控制回路異常，測定鼓風(fēng)機(jī)出口壓力P2，P2值持續(xù)上升，無法通 過打開主、副放風(fēng)閥進(jìn)行正?？刂茣r(shí)，就通過急速減壓閥調(diào)節(jié)器的另一個(gè)設(shè)定值CSV1來判 斷P3 > CSV1，如果P3 > CSV1，則判斷鼓風(fēng)機(jī)即將進(jìn)入喘振區(qū)域，快速打開急速減壓閥，由 于鼓風(fēng)機(jī)出口母管直接與高爐母管相連接，風(fēng)壓的快速傳遞性，鼓風(fēng)機(jī)出口壓力P2 與鼓 風(fēng)機(jī)的送風(fēng)壓力P3，通過降低送風(fēng)壓力P3來降低鼓風(fēng)機(jī)出口壓力P2，使運(yùn)行點(diǎn)脫離鼓風(fēng)機(jī) 的喘振區(qū)域，進(jìn)入正常運(yùn)行區(qū)間，確保鼓風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行；急速減壓線的設(shè)定值設(shè)定在根據(jù)鼓風(fēng)機(jī)制造商提供的緊急開放線與鼓風(fēng)機(jī)喘振線之間。進(jìn)一步，當(dāng)高爐運(yùn)行異常時(shí)，P3值快速上升，當(dāng)P3 > SV1，打開急速減壓閥；當(dāng)P3 與SV1的偏差值在20 30%時(shí)，急速減壓閥開度控制值MV = 20% 士5 ；當(dāng)P3與SV1的偏 差值在40 50%時(shí)，開度控制值MV = 60% 士 10。再有，急速減壓閥調(diào)節(jié)器的設(shè)定值CSV1根據(jù)鼓風(fēng)機(jī)制造商提供的緊急開放線上 增加3 5%，即緊急開放線壓力設(shè)定值的103 105%。當(dāng)原有防喘振控制功能失常情況下，如防喘振調(diào)節(jié)器故障、主、副放風(fēng)閥故障卡 澀，不能快速打開時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)出口壓力P2持續(xù)上升，運(yùn)行點(diǎn)繼續(xù)越過緊急開放線，則快速打 開急速減壓閥，通過降低送風(fēng)壓力P3來降低鼓風(fēng)機(jī)出口壓力P2。確保鼓風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行，防 止進(jìn)入喘振區(qū)(越過喘振線)。原有急速減壓調(diào)節(jié)器控制模式只有手動(dòng)/自動(dòng)方式，設(shè)定值為固定設(shè)定值，不能 根據(jù)鼓風(fēng)機(jī)出口風(fēng)量變化自動(dòng)變化，如果主、副放風(fēng)閥因故障不能動(dòng)作打開，而急速減壓閥 不能及時(shí)動(dòng)作，就不能起到防喘振功能?，F(xiàn)在增加急速減壓調(diào)節(jié)器“串級”控制方式，判斷 鼓風(fēng)機(jī)出口壓力P2是否越過緊急開放線(主、副放風(fēng)閥故障狀態(tài)下)，急速減壓閥能及時(shí)動(dòng) 作，能起到防喘振控制的雙重冗余功能，鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行的安全性得到可靠保證。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明根據(jù)鼓風(fēng)機(jī)出口母管直接與高爐母管相連接，以及風(fēng)壓的快速傳遞性，即 P3 ^ P2。因此除保留急速減壓閥原有控制功能外，增加急速減壓閥參與鼓風(fēng)機(jī)防喘振控 制。增設(shè)急速減壓閥作為鼓風(fēng)機(jī)壓力限制線控制，確保防喘振控制系統(tǒng)故障狀態(tài)下鼓 風(fēng)機(jī)出口壓力的最高限制，有效滿足高爐工藝要求同時(shí)加大了防喘振控制系統(tǒng)的安全系 數(shù)，實(shí)踐表明，這種“雙保險(xiǎn)”的控制模式能更好地保證了鼓風(fēng)機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行，效果明顯， 具有推廣價(jià)值。


圖1為本發(fā)明軸流鼓風(fēng)機(jī)的工作原理圖；圖2為鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量_壓力特性曲線圖；
圖3為鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行控制示意面；圖4為本發(fā)明鼓風(fēng)機(jī)防喘振控制示意圖；圖5為本發(fā)明鼓風(fēng)機(jī)急速減壓控制控制示意圖；圖6為本發(fā)明急速減壓控制防喘振的示意圖。
具體實(shí)施例方式參見圖1 圖3，本發(fā)明的高爐鼓風(fēng)機(jī)冗余防喘振控制方法，大氣經(jīng)空氣過濾器1 送入脫濕器2，降低空氣中濕度，與高爐需要的氧氣(富氧)經(jīng)過氧混合器3進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)4， 提高高爐熱風(fēng)爐燃燒效率，空氣在鼓風(fēng)機(jī)4中增壓后經(jīng)逆止閥5、防阻塞閥6、吐出閥7后向 高爐送風(fēng)。在連接鼓風(fēng)機(jī)4出口母管分別連接通往高爐、放風(fēng)消音器10的管路之間接設(shè)一 帶急速減壓閥11的連接管路及相應(yīng)的急速減壓閥調(diào)節(jié)器；參見圖4，圖6，正常運(yùn)行時(shí)，急速減壓閥調(diào)節(jié)器12的設(shè)定值SV1高于鼓風(fēng)機(jī)4的
5送風(fēng)壓力(高爐側(cè)壓力)P3值，即P3 < SV1，急速減壓閥11處于全閉狀態(tài)；當(dāng)高爐運(yùn)行異常時(shí)，如出現(xiàn)“懸料”等情況時(shí)，風(fēng)量無法順暢的穿透高爐料層，導(dǎo)致 P3值快速上升，即P3 > SV1，打開急速減壓閥11，并由急速減壓調(diào)節(jié)器根據(jù)P3與SV1的偏 差大小，決定急速減壓閥11開度控制值MV的大小，通過放風(fēng)消音器10放風(fēng)，降低送風(fēng)壓力 P3值；當(dāng)高爐運(yùn)行異常時(shí)，P3值快速上升，當(dāng)P3>SV1，打開急速減壓閥；當(dāng)P3與SV1的 偏差值在20 30%時(shí)，急速減壓閥11開度控制值MV = 20% 士 5 ；當(dāng)P3與SV1的偏差值 在40 50%時(shí)，開度控制值MV = 60% 士 10。參見圖5，當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)防喘振控制回路異常情況下，鼓風(fēng)機(jī)4出口壓力P2持續(xù)上升， 無法通過打開主放風(fēng)閥8、副放風(fēng)閥9進(jìn)行正?？刂茣r(shí)，就通過急速減壓閥調(diào)節(jié)器的另一個(gè) 設(shè)定值CSV1來判斷，當(dāng)P3 > CSV1，則判斷鼓風(fēng)機(jī)即將進(jìn)入喘振區(qū)域，快速打開急速減壓閥 11，通過降低送風(fēng)壓力P3來降低鼓風(fēng)機(jī)4出口壓力P2，使運(yùn)行點(diǎn)脫離鼓風(fēng)機(jī)4的喘振區(qū)域， 進(jìn)入正常運(yùn)行區(qū)間，確保鼓風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行；急速減壓線的設(shè)定值設(shè)定在緊急開放線與鼓風(fēng)機(jī)喘振線之間，使急速減壓調(diào)節(jié)器 的動(dòng)作設(shè)定值為緊急開放線壓力設(shè)定值的103 105%，即在緊急開放線上增加3 5%的 運(yùn)行區(qū)間，作為急速減壓閥的動(dòng)作值。
權(quán)利要求
一種高爐鼓風(fēng)機(jī)冗余防喘振控制方法，在連接鼓風(fēng)機(jī)出口母管分別連接通往高爐、放風(fēng)消音器的管路之間接設(shè)一帶急速減壓閥的連接管路及相應(yīng)的急速減壓閥調(diào)節(jié)器；正常運(yùn)行時(shí)，測定鼓風(fēng)機(jī)的送風(fēng)壓力即高爐側(cè)壓力P3值，P3值小于急速減壓閥調(diào)節(jié)器的設(shè)定值SV1，P3＜SV1，急速減壓閥處于全閉狀態(tài)，該急速減壓閥開度控制值MV＝0％；急速減壓閥調(diào)節(jié)器的設(shè)定值SV1由根據(jù)鼓風(fēng)機(jī)制造商提供的鼓風(fēng)機(jī)所定；當(dāng)高爐運(yùn)行異常時(shí)，P3值快速上升，當(dāng)P3＞SV1，打開急速減壓閥，并由急速減壓調(diào)節(jié)器根據(jù)P3與SV1的偏差大小，決定急速減壓閥開度控制值MV的大小，通過放風(fēng)消音器放風(fēng)，降低鼓風(fēng)機(jī)的送風(fēng)壓力P3值；當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)防喘振控制回路異常，測定鼓風(fēng)機(jī)出口壓力P2，P2值持續(xù)上升，無法通過打開主、副放風(fēng)閥進(jìn)行正?？刂茣r(shí)，就通過急速減壓閥調(diào)節(jié)器的另一個(gè)設(shè)定值CSV1來判斷P3＞CSV1，如果P3＞CSV1，則判斷鼓風(fēng)機(jī)即將進(jìn)入喘振區(qū)域，快速打開急速減壓閥，通過降低送風(fēng)壓力P3來降低鼓風(fēng)機(jī)出口壓力P2，使運(yùn)行點(diǎn)脫離鼓風(fēng)機(jī)的喘振區(qū)域，進(jìn)入正常運(yùn)行區(qū)間，確保鼓風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行；急速減壓線的設(shè)定值設(shè)定在根據(jù)鼓風(fēng)機(jī)制造商提供的緊急開放線與鼓風(fēng)機(jī)喘振線之間。
2.如權(quán)利要求1所述的高爐鼓風(fēng)機(jī)冗余防喘振控制方法，其特征是，當(dāng)高爐運(yùn)行異常 時(shí)，P3值快速上升，當(dāng)P3 > SVl，打開急速減壓閥；當(dāng)P3與SVl的偏差值在20 30%時(shí)， 急速減壓閥開度控制值MV = 20% 士 5 ；當(dāng)P3與SVl的偏差值在40 50%時(shí)，開度控制值 MV = 60% 士 10。
3.如權(quán)利要求1所述的高爐鼓風(fēng)機(jī)冗余防喘振控制方法，其特征是，急速減壓閥調(diào)節(jié) 器的設(shè)定值CSVl根據(jù)鼓風(fēng)機(jī)制造商提供的緊急開放線上增加3 5%，即緊急開放線壓力 設(shè)定值的103 105%。
全文摘要
一種高爐鼓風(fēng)機(jī)冗余防喘振控制方法，在連接鼓風(fēng)機(jī)出口母管分別連接通往高爐、放風(fēng)消音器的管路之間接設(shè)一帶急速減壓閥的連接管路及相應(yīng)的急速減壓閥調(diào)節(jié)器；正常運(yùn)行時(shí)，急速減壓閥調(diào)節(jié)器的設(shè)定值SV1高于鼓風(fēng)機(jī)的送風(fēng)壓力P3值，即P3＜SV1，急速減壓閥處于全閉狀態(tài)；當(dāng)高爐運(yùn)行異常時(shí)，風(fēng)量無法順暢的穿透高爐料層，導(dǎo)致P3值快速上升，即P3＞SV1，打開急速減壓閥，通過放風(fēng)消音器放風(fēng)，降低送風(fēng)壓力P3值。本發(fā)明增設(shè)急速減壓閥作為鼓風(fēng)機(jī)壓力限制線控制，確保防喘振控制系統(tǒng)故障狀態(tài)下鼓風(fēng)機(jī)出口壓力的最高限制，加大了防喘振控制系統(tǒng)的安全系數(shù)，這種“雙保險(xiǎn)”控制模式能更好地保證鼓風(fēng)機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
文檔編號C21B9/10GK101851693SQ200910048630
公開日2010年10月6日 申請日期2009年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者朱建東, 謝建中 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司