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廠房通風降溫高爐鼓風機防喘振控制工程的改進SY4200型風機水泵專
摘要： 闡述了高爐鼓風機 TURBOLOG 防喘振控制工程及其原理，分析了其存在的問題并采取了改進措施，改造后效果良好。
關(guān)鍵詞：高爐鼓風機；防喘振；控制器
中圖分類號：TH442 文獻標識碼：B
Improvement of Anti-surge Control System of Blast Furnace Blower
Abstract: In this paper, the TURBOLOG anti-surge control system ofblast furnace blower and its principle are specified. The existed problems are analyzed and the improving measures are taken. The effect is good after reconstruction.
Key words:blast furnace blower; anti-surge; controller
0 引言
武鋼5#高爐鼓風站建于1990年，是武鋼首個電動鼓風機站。其電動鼓風機選用了型號為AG120/16RL6的軸流壓縮機，并選用了TURBOLOG EKU控制工程。以下簡要介紹一下該控制工程的原理和運行情況。
1 TURBOLOG EKU防喘振控制原理
TURBOLOG EKU防喘振控制工程，它具有雙向保護功能，通過控制放風閥的開度，使風機始終運行在安全區(qū)域內(nèi)，從而實現(xiàn)風機的防喘振控制。它由兩大部分組成：一部分為喘振的檢測及報警，另一部分為喘振的保護和控制。
喘振的檢測部分主要由EKU321喘振檢測器和繼電保護器保護工程組成，見圖1。
喘振檢測器檢測吸風差壓開關(guān)信號和吸風溫差信號，如果檢測到喘振信號，就發(fā)出控制信號給繼電器連鎖保護工程把放風閥全部打開，直到消除喘振。同時，喘振檢測器計數(shù)一次。
喘振的保護和控制工程由EKU180防喘振基本控制器，EKU110位置控制器和放風閥、吸風溫度、差壓和送風壓力變送器等組成，并將控制信號和測量信號串聯(lián)接在PLC和TIRBOLOG-GRAPH工程中，進行邏輯控制和顯示，同時對風機進行雙向保護，其工程方框圖見圖2。
從圖2看出，TURBOLOG EKU180與TURBOLOG EKU110一起，組成了風機喘振保護的閉環(huán)控制工程。EKU180防喘振控制器將檢測到的吸風差壓、通風壓力和吸風溫度與內(nèi)部設(shè)定參數(shù)比較后，發(fā)出控制信號，通過信號分配器將控制信號分成三路同時給EKU110，EKU110通過與反饋信號進行比較，發(fā)出控制信號，控制放風閥的開度。與一般電液壓式防喘控制器不同的是，該工程采用了電液轉(zhuǎn)換式，圖3為EKU180防喘振控制器原理圖。
如圖3所示，EKU180防喘振控制器內(nèi)共有三路偏差信號。一路偏差信號為實際送風壓力與設(shè)定壓力之比，該路信號可實現(xiàn)實際送風壓力不超過設(shè)定壓力，起到限壓作用；一路偏差信號為差壓Δp與通過FG函數(shù)發(fā)生器輸出設(shè)定Δpmin之比 , 該路信號可保證實際風量Δp不低于Δpmin,具體實施是通過FG來實現(xiàn)的。首先在FG上設(shè)定一個放風線，這樣，在每一個具體風壓下都有一個對應(yīng)的最小Δpmin輸出，也就是FG輸入為p2 ，輸出為Δpmin。當Δp=Δpmin時，也就是工作點到達放風線位置時，此時偏差為零，防喘控制工程就準備動作，這就保證了風機始終運行在放風線右下方，即始終在穩(wěn)定區(qū)范圍內(nèi)運行；第三路偏差信號為手動設(shè)定與控制輸出之比，該路信號可實現(xiàn)控制工程手動亦能干預(yù)。MAX邏輯選用三路偏差信號中偏差最大的輸出給PI控制器，由它輸送位置控制器EKU110。TURBOLOG EKU110也是一個電液轉(zhuǎn)換的位置控制器，其電液轉(zhuǎn)換是通過一個具有伺服閥特性，在任意位置都能工作的電磁閥來完成的。圖4為EKU110控制圖。控制器輸出電源信號在電磁閥中產(chǎn)生磁力，該磁力打破了原來與彈簧勢能之間的平衡，電磁閥中的滑塊開始移動，引起控制油口面積變化，使控制油流入或流出。同時放風閥控制活塞中的油流也相應(yīng)變化，使活塞移動，放風閥動作，這使控制器的X（反饋值）發(fā)生變化，使控制器輸出回到原來值，電磁閥中的滑塊在彈簧力作用下又回到原來值，油路不通。放風閥在新的位置達到新的平衡，保證放風閥在新的位置不動。同時，位置控制器發(fā)出一個位置反饋信號，實現(xiàn)閉環(huán)控制。
防喘振控制及保護邏輯見圖5，機組啟動前放風閥強制全開，當圖中條件3和4滿足后，防喘振控制工程進入自動操作模式，放風閥自動關(guān)至最佳角度，同時放風閥手動調(diào)節(jié)生效。當圖中條件5、6、7中任何一項成立后，電磁閥動作，放風閥快速打開。2 EKU180防喘振控制器存在的問題及改進
熱力廠二鼓風的2臺電動鼓風機組1990年5#高爐投產(chǎn)以來，初期設(shè)備性能好，鼓風機保護工程穩(wěn)定。經(jīng)過十余年的使用，EKU180設(shè)備逐漸老化，設(shè)備的性能逐漸下降，鼓風機防喘保護工程已明顯不足。
2.1 EKU180 防喘振控制器存在的問題
�。�1） EKU180 內(nèi)部元件老化，反應(yīng)速度慢。且無備件可更換。
�。�2）由于設(shè)備的老化，使鼓風機的放風線向下飄移，放風線飄移7%～10%，使風機的安全系數(shù)下降。
（3）放風線的飄移使風機的效率降低，鼓風機長期放風運行，能耗大量浪費，損失嚴重。
2.2 EKU180 防喘振控制器改進
在不改變鼓風機原防喘振控制工程原理的情況下，做局部改進。用沈陽創(chuàng)世達自動化工程有限公司生產(chǎn)的防喘振控制工程（簡稱ASCS控制工程）來代替EKU180防喘振控制器。
2.2.1 ASCS 控制工程簡介
ASCS控制工程采用了先進的控制算法，它補償了分子量變化、溫度變化而造成的喘振點移動量，當喘振點向右移時，能及時打開防喘振閥，避免喘振；而當喘振點向左移時，控制線相應(yīng)向左移，避免了回流（使安全區(qū)域增大）降低了能耗；ASCS控制工程采用了多段折線函數(shù)做為喘振控制線，使喘振控制線與喘振線幾乎平行，這樣，最大限度地擴展了鼓風機、壓縮機的安全運行區(qū)域，減少了過去采用單參數(shù)控制僅是一條直線而造成的不必要的回流，從而節(jié)約了能源。
ASCS 控制工程，考慮了各控制回路之間的干擾，采用了解耦技術(shù)，提高了喘振控制的精度，從而使鼓風機、壓縮機能安全地在接近喘振極限的操作點運行，拓寬了風機的安全運行區(qū)域，使風機的回流量減至最少，減少了能耗。
2.2.2 措施實施
�。�1）根據(jù)鼓風機性能，應(yīng)用ASCS控制工程的邏輯運算功能制訂出風機的性能曲線。
�。�2）建立放風控制線。由于ASCS控制工程在放風控制線附近進行閉環(huán)控制，需建立放風控制線。放風控制線在喘振線的右側(cè)，其直線方程為
Y=79.6875X+118.71875
式中Y為出口壓力（表壓）；X為喉差。
當壓縮機運行操作點在放風控制線右側(cè)時，ASCS控制工程的輸出為20mA，放風閥完全關(guān)閉；當壓縮機操作點到達放風控制線時，防喘振邏輯設(shè)計為打開防喘振閥；當操作點向放風控制線左側(cè)緩慢移動時，防喘振控制將以PID回路控制放風閥，使操作點始終在放風控制線處。
（3）建立快開控制線。在喘振快開控制線處，ASCS控制工程實行開環(huán)控制。其直線方程為
Y=79.6875X+204.78125
式中Y為出口壓力（表壓）；X為喉差。
它在放風控制線的左側(cè)，喘振線的右側(cè)，這對于較大的擾動是有效的。若防
>當今在棉紡、印染廠中大部分使用高溫染色機，已較為普遍。但傳統(tǒng)的高溫染色機循環(huán)水泵均使用閥門來調(diào)節(jié)水的流量，當?shù)土髁繒r水的壓力要提高，造成染色的不均勻，且容易造成壓布的現(xiàn)象，所以常要停機整理布匹，極易造成整匹布的品質(zhì)不佳，而且相互互換性很差，生產(chǎn)效率不高。一臺機只能染有限的幾種布，因為水泵的限制無法一機多用，同時水泵一般采用全壓起動或星一三角，起動電流很大，造成嚴重的水錘現(xiàn)象，將染缸的布翻轉(zhuǎn)或重疊，因而染色不均勻，品質(zhì)較差、當采用神源變頻器以后，上述問題迎刃而解。在染不同厚度的布和不同工藝時，都可以改變變頻器的頻率值來調(diào)節(jié)水的壓力或流量，這樣既合保證了染布的質(zhì)量，染色均勻，產(chǎn)品合格率高等優(yōu)點，又可節(jié)省電能的消耗，總之優(yōu)點如下：
1、 有軟起動功能，消除水錘現(xiàn)象。
2、 沒有起動沖擊電流。
3、 可染各種不同原料的布。
4、 可染各種不同厚度的布。
5、 染整效率提高，生產(chǎn)力提高。
6、 平均節(jié)電可達30％。
7、 解決傳統(tǒng)機器的不足之處。
8、 適用各種類型的染整機。
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