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地溝送風(fēng)_高爐鼓風(fēng)機防喘振控制系統(tǒng)的改進　中企大舉挺進占領(lǐng)市

武鋼5#高爐鼓風(fēng)站建于1990年，是武鋼首個電動鼓風(fēng)機站。其電動鼓風(fēng)機選用了型號為AG120/16RL6的軸流壓縮機，并選用了TURBOLOG EKU控制系統(tǒng)。以下簡要介紹一下該控制系統(tǒng)的原理和運行情況。

1　 TURBOLOG EKU防喘振控制原理

　　TURBOLOG EKU防喘振控制系統(tǒng)，它具有雙向保護功能，通過控制放風(fēng)閥的開度，使風(fēng)機始終運行在安全區(qū)域內(nèi)，從而實現(xiàn)風(fēng)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系統(tǒng)組成，見圖1。

　　喘振檢測器檢測吸風(fēng)差壓開關(guān)信號和吸風(fēng)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系統(tǒng)把放風(fēng)閥全部打開，直到消除喘振。同時，喘振檢測器計數(shù)一次。

　　喘振的保護和控制系統(tǒng)由EKU180防喘振基本控制器，EKU110位置控制器和放風(fēng)閥、吸風(fēng)溫度、差壓和送風(fēng)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系統(tǒng)中，進行邏輯控制和顯示，同時對風(fēng)機進行雙向保護，其系統(tǒng)方框圖見圖2。

　　從圖2看出，TURBOLOG EKU180與TURBOLOG EKU110一起，組成了風(fēng)機喘振保護的閉環(huán)控制系統(tǒng)。EKU180防喘振控制器將檢測到的吸風(fēng)差壓、排風(fēng)壓力和吸風(fēng)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(fēng)閥的開度。與一般電液壓式防喘控制器不同的是，該系統(tǒng)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(fēng)壓力與設(shè)定壓力之比，該路信號可實現(xiàn)實際送風(fēng)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(fēng)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(fēng)線，這樣，在每一個具體風(fēng)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(dāng)Δp=Δpmin時，也就是工作點到達(dá)放風(fēng)線位置時，此時偏差為零，防喘控制系統(tǒng)就準(zhǔn)備動作，這就保證了風(fēng)機始終運行在放風(fēng)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)控制系統(tǒng)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(fēng)閥控制活塞中的油流也相應(yīng)變化，使活塞移動，放風(fēng)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(fēng)閥在新的位置達(dá)到新的平衡，保證放風(fēng)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(fēng)閥強制全開，當(dāng)圖中條件3和4滿足后，防喘振控制系統(tǒng)進入自動操作模式，放風(fēng)閥自動關(guān)至最佳角度，同時放風(fēng)閥手動調(diào)節(jié)生效。當(dāng)圖中條件5、6、7中任何一項成立后，電磁閥動作，放風(fēng)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(fēng)的2臺電動鼓風(fēng)機組1990年5#高爐投產(chǎn)以來，初期設(shè)備性能好，鼓風(fēng)機保護系統(tǒng)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(fēng)機防喘保護系統(tǒng)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(fēng)機的放風(fēng)線向下飄移，放風(fēng)線飄移7%～10%,工廠降溫設(shè)備，使風(fēng)機的安全系數(shù)下降。

　�。�3）放風(fēng)線的飄移使風(fēng)機的效率降低，鼓風(fēng)機長期放風(fēng)運行，能耗大量浪費，損失嚴(yán)重。

2.2　 EKU180 防喘振控制器改進

　　在不改變鼓風(fēng)機原防喘振控制系統(tǒng)原理的情況下，做局部改進。用沈陽創(chuàng)世達(dá)自動化系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的防喘振控制系統(tǒng)（簡稱ASCS控制系統(tǒng)）來代替EKU180防喘振控制器。

2.2.1　 ASCS 控制系統(tǒng)簡介

　　ASCS控制系統(tǒng)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(dāng)喘振點向右移時，能及時打開防喘振閥，避免喘振；而當(dāng)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控制系統(tǒng)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(fēng)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 控制系統(tǒng)，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(fēng)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(fēng)機的安全運行區(qū)域，使風(fēng)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(fēng)機性能，應(yīng)用ASCS控制系統(tǒng)的邏輯運算功能制訂出風(fēng)機的性能曲線。

　�。�2）建立放風(fēng)控制線。由于ASCS控制系統(tǒng)在放風(fēng)控制線附近進行閉環(huán)控制，需建立放風(fēng)控制線。放風(fēng)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(dāng)壓縮機運行操作點在放風(fēng)控制線右側(cè)時，ASCS控制系統(tǒng)的輸出為20mA，放風(fēng)閥完全關(guān)閉；當(dāng)壓縮機操作點到達(dá)放風(fēng)控制線時，防喘振邏輯設(shè)計為打開防喘振閥；當(dāng)操作點向放風(fēng)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(fēng)閥，使操作點始終在放風(fēng)控制線處。

　�。�3）建立快開控制線。在喘振快開控制線處，ASCS控制系統(tǒng)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(fēng)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。若防喘振控制無法將操作點保持在放風(fēng)控制線右下方，操作點越過放風(fēng)控制線向左移動。一旦操作點到達(dá)快開線處，防喘振控制系統(tǒng)將輸出一階躍信號，使放風(fēng)閥瞬間開至預(yù)定開度，以達(dá)到消除和控制喘振的目的。

3 　系統(tǒng)實施效果

　　通過對TURBOLOG防喘振控制系統(tǒng)進行工藝改造，優(yōu)化了系統(tǒng)工藝，解決了因設(shè)備性能下降使原控制系統(tǒng)操作不便的問題，提高了風(fēng)機保護控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性，確保了高爐煉鐵生產(chǎn)的正常運行。經(jīng)過半年多的運行檢驗，達(dá)到了生產(chǎn)工藝要求。

4 　經(jīng)濟效益分析

　　實施改造后，減少了鼓風(fēng)機的放風(fēng)運行，提高了風(fēng)機的運行效率，降低了鼓風(fēng)噸鐵能耗。

　　在未改造前，由于放風(fēng)線漂移，放風(fēng)閥長期放風(fēng)運行，電機負(fù)荷為29.4MW；改造后，放風(fēng)閥可以全關(guān)運行，電機負(fù)荷為28.2MW。按0.6元/kW·h計算，則風(fēng)機運行一年的經(jīng)濟效益為（29.4－28.2）×1000×24×365×0.6=6307200元。

5 　結(jié)論

　　通過對TURBOLOG防喘振控制系統(tǒng)的工藝改造，提高了高爐鼓風(fēng)機組運行的效率和安全性，獲得了可觀的經(jīng)濟效益，同時也為其它鼓風(fēng)機組的防喘振控制改造提供了寶貴的經(jīng)驗。


就在中國本土企業(yè)大舉挺進海上風(fēng)電的同時，國外風(fēng)機制造商們卻集體選擇了沉默,生產(chǎn)車間降溫設(shè)備。一頭熱一頭冷的現(xiàn)狀，背后緣由是什么？

　　10月13日，在2010北京國際風(fēng)能大會上，華銳風(fēng)電科技(集團)股份有限公司(以下簡稱“華銳風(fēng)電”)副總裁陶剛高調(diào)宣布，其自主研發(fā)、并擁有全球知識產(chǎn)權(quán)的5兆瓦風(fēng)電機組已于前一天(12日)出產(chǎn)，并且，在10月初公布的國內(nèi)首輪百萬千瓦海上風(fēng)電特許權(quán)招標(biāo)中，由華銳風(fēng)電提供設(shè)備的江蘇濱海30萬千瓦海上風(fēng)電項目和江蘇射陽30萬千瓦海上風(fēng)電項目中標(biāo)，占總招標(biāo)容量的60%。

　　當(dāng)然，華銳風(fēng)電只是國內(nèi)風(fēng)電整機制造商的一個縮影，金風(fēng)科技也提出正在研發(fā)6兆瓦風(fēng)電機組，并在海上風(fēng)電特許權(quán)中中標(biāo)20萬千瓦的大豐項目。此外，上海電氣與國家電網(wǎng)屬下的山東魯能以聯(lián)合體形式，中標(biāo)江蘇東臺20萬千瓦潮間帶項目，中標(biāo)機型為上海電氣3.6MW大型風(fēng)電機組。

　　如果細(xì)心觀察，會發(fā)現(xiàn)中標(biāo)者均為國內(nèi)企業(yè)，而且力推的都是風(fēng)電機組大型化趨勢。而在華的國外風(fēng)機制造商們，如維斯塔斯(vestas)、恩德(Nordex)等七家主要外企均未參與其中。

　　2010年被稱為中國海上風(fēng)電的元年，面對如此火熱的市場，本土企業(yè)在大舉挺進，外企卻集體沉默，一頭熱一頭冷的局面，背后是何緣由？

　　中企大舉挺進占領(lǐng)市場

　　海上風(fēng)電的興起似乎比陸上風(fēng)電更猛烈。這一輪海上風(fēng)電的招標(biāo)更是吸引了幾乎所有風(fēng)電業(yè)主方和制造商們的目光。

　　招標(biāo)結(jié)果基本上沒有懸念：濱海30萬千瓦的風(fēng)電項目由大唐新能源中標(biāo)，中標(biāo)價0.737/千瓦時，由華銳提供風(fēng)電機組；射陽30萬千瓦的風(fēng)電項目由中電投中標(biāo)，中標(biāo)價0.7047/千瓦時，由華銳提供風(fēng)電機組；大豐20萬千瓦風(fēng)電項目由龍源中標(biāo)，中標(biāo)價0.6396/千瓦時，由金風(fēng)提供風(fēng)電機組,鐵皮廠房通風(fēng)降溫；東臺20萬千瓦風(fēng)電項目由魯能中標(biāo)，中標(biāo)價0.6235/千瓦時，由上海電氣提供風(fēng)電機組。

　　當(dāng)人們對如此低的價位表示質(zhì)疑的時候，華銳風(fēng)電副總裁陶剛的一種解釋聽起來似乎讓人易于接受，他說：“風(fēng)險是有的，但這個決策很重要，企業(yè)的成功之道就是精準(zhǔn)的預(yù)測，要有自己的市場定位和市場預(yù)測。正是由于中國企業(yè)的大批量生產(chǎn)和銷售，才使得四年來國外風(fēng)電機組在中國銷售的單機價位降低了30%，這是有利于中國市場發(fā)展的。”

　　不得不承認(rèn)，在國產(chǎn)風(fēng)電機組沒有起步的時候，進口風(fēng)電機組的市場占有率極高，也就有著足夠的話語權(quán)。而隨著國產(chǎn)風(fēng)電機組的興起，話語權(quán)重新被國內(nèi)企業(yè)收回，風(fēng)電機組降價成為了必然。在這次北京國際風(fēng)能大會上，廠商云集，國內(nèi)外整機制造商都紛紛亮出底牌，推出新機型，但是，當(dāng)我國本土企業(yè)推出的機型單機裝機容量節(jié)節(jié)高升的同時，國外整機制造商卻一直力推小容量的風(fēng)電機組。這就如同前幾天的海上風(fēng)電特許權(quán)招標(biāo)，結(jié)果顯示，沒有一家外企進入中國的海上風(fēng)電領(lǐng)域。

　　“很多本土企業(yè)，比如華銳和金風(fēng)，招投標(biāo)時都是一個團隊去競標(biāo)，我們就兩個人看看行情。”某外企銷售代表說，本土企業(yè)是沖著中標(biāo)去的，而外企多是本著看看形勢的態(tài)度去觀摩。

　　對此，陶剛透露之所以沒有外企進入海上風(fēng)電特許權(quán)招標(biāo)項目，是因為當(dāng)初做海上項目時，國外廠商提出五年內(nèi)不能給業(yè)主提供任何數(shù)據(jù)，這些無法讓業(yè)主們接受，讓中標(biāo)業(yè)主感覺自己像局外人。

　　于是，中國國產(chǎn)整機制造商看中了這個市場，大兆瓦機型逐步被推出。華銳也在推出5兆瓦風(fēng)電機組的同時，提出6兆瓦風(fēng)電機組的研發(fā)工作也進展順利，將于明年上半年下線。單臺5兆瓦風(fēng)電機組，每年發(fā)電可達(dá)1000萬度電，相當(dāng)于每年節(jié)約煤炭約4000噸標(biāo)準(zhǔn)煤，每年減排二氧化碳約8000噸。低碳的理念與將來國家承擔(dān)的巨大減排任務(wù)也成為中國風(fēng)電整機制造商們迅速占領(lǐng)海上市場的動因之一。

　　外企用技術(shù)曲線進入

　　10月12日，全球最大的風(fēng)機制造商維斯塔斯宣布在中國成立技術(shù)研發(fā)中心，并提出研究人員與世界接軌，據(jù)其中國區(qū)總裁唐瑪勒先生介紹，現(xiàn)在全球已經(jīng)有2000多名研發(fā)人員，僅僅一兩年以后，中國技術(shù)研發(fā)中心人員規(guī)模就會占到全球研發(fā)隊伍的10%，并將會成為維斯塔斯在全球最重要的研發(fā)中心之一。

　　這是自去年在天津成立制造基地后，維斯塔斯的又一舉措，他們認(rèn)為全球最好的市場在中國，而中國現(xiàn)在不缺錢，缺的是技術(shù)轉(zhuǎn)移，要變“中國制造”為“中國創(chuàng)造”，這樣才能進入中國市場。

　　應(yīng)該說，維斯塔斯是在中國境內(nèi)最活躍的國外制造商之一，動作頻頻，在上海設(shè)立了全球采購中心辦事處，幫助中國培養(yǎng)和發(fā)展了一批具有全球競爭力的配件供應(yīng)商，在呼和浩特建立工廠，在徐州建立了具有先進技術(shù)水平的鑄造廠，在天津建立了其全球最大規(guī)模的一體化風(fēng)機生產(chǎn)基地，等等。此番維斯塔斯中國技術(shù)研發(fā)中心的落成，標(biāo)志著其在中國市場建成了完整的價值鏈，包括從研發(fā)、采購、生產(chǎn)、銷售到售后服務(wù)等各個環(huán)節(jié)。然而，有著很高的市場占有率的維斯塔斯也沒有進入中國的海上風(fēng)電市場。而且其在中國推出的風(fēng)機，當(dāng)前從未有超過3兆瓦的。但是，維斯塔斯也沒有否認(rèn)要進入海上風(fēng)電領(lǐng)域，“從千瓦級的風(fēng)力平臺，一直到很快將要發(fā)布的用于海上風(fēng)場6兆瓦風(fēng)機，我們的產(chǎn)品范圍是非常的寬廣。從風(fēng)機塔的高度以及轉(zhuǎn)子、漿葉的大小來說，我們的產(chǎn)品有300多變種，而且適合于各種風(fēng)速以及陸上風(fēng)場和海上風(fēng)場的需求，能夠帶來最低的度電成本。”維斯塔斯技術(shù)研發(fā)業(yè)務(wù)單元總裁芬恩·馬德森說，這就意味著風(fēng)電場在開發(fā)和建設(shè)的時候必須因地制宜，即維斯塔斯在中國開發(fā)建設(shè)的風(fēng)電場必須滿足中國當(dāng)?shù)氐男枨蟆?br>
　　不僅僅是維斯塔斯，世界排名前五的德國風(fēng)機制造商恩德，進入中國已經(jīng)十五年了，而其10月14日推出的N系列風(fēng)機也僅僅是單機1.5兆瓦。其中國銷售總監(jiān)倪俊仁博士宣稱：“在中國，1.5兆瓦是主流機型，而非大機型，1.5兆瓦的風(fēng)機至少還有三到五年的主導(dǎo)地位。”

　　從2003年就開始涉足海上風(fēng)電的恩德面對中國的海上風(fēng)電市場依舊無動于衷，恩德中國首席執(zhí)行官簡斯·奧爾森先生表示：“近幾年不會進入中國海上風(fēng)電市場，最早也要到2016年，如果推出將會是6兆瓦的風(fēng)機。”

　　可以看出，國外風(fēng)機制造商并沒有打算近兩年進入中國海上風(fēng)電項目，簡斯·奧爾森稱，這次海上招標(biāo)的價格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于他們的心理價位，因為作為一家外企，吊裝、物流等投入要多于本土企業(yè)，拼價格是不現(xiàn)實的。所以，必須要在其他方面彌補不足，想來想去也只有技術(shù)，故而，本次恩德N系列的改進主要側(cè)重點就是作為風(fēng)機大腦的控制系統(tǒng)的更新。

　　“中國本土企業(yè)市場占有率是86%，而最為主要的七家國外制造商在中國市場占有率只有14%，這在全球其他國家來說是不尋常的。所以，要想占據(jù)中國市場，就必須知道中國需要什么，最終還是技術(shù)。”倪俊仁總監(jiān)說。

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