高炉鼓风机控制系统的设计和应用
安阳钢铁高炉汽轮鼓风机自动控制应用
科技信息2008年第27期SCIENCE&TECHNO LO GY INFORMATION1.前言随着安阳钢铁向千万吨级钢铁强厂步伐的迈进,2200m3高炉生产是否顺畅对公司产量有着举足轻重的作用,而汽轮鼓风机组是高炉生产工艺的关键设备,机组是否能稳定运行就显得极其重要。
AV80机组用的是陕西鼓风机厂的风机,带动它转动的是杭州汽轮机厂的汽轮机。
控制系统方面,采用施奈德的Quantum过程控制系统。
2.连锁、控制原理现将汽轮风机运行时连锁控制程序作如下说明。
2.1润滑油交流油泵启、停连锁油压低(压力开关三取一)或手动按启动按钮并且泵在自动位置方可启动交流泵;油压高于0.12M Pa,转速在3690～4305之间,泵在自动位置,手动按停止按钮,这四个条件同时满足可停泵;或泵离开自动位置也可停泵。
2.2润滑油直流油泵启、停连锁润滑油直流油泵启、停连锁条件与上面润滑油交流油泵启、停连锁条件相同。
2.3动力油泵启、停连锁动力油泵启、停连锁条件与润滑油交流油泵启、停连锁条件相同。
唯一不同的是动力油泵停止没有转速正常(3690-4305)和压力高停泵。
2.4防喘调节防喘阀调节采用的是单回路PID调节系统。
调节器为下位机编程软件中功能块,主要参数有风机排气压力测量值、给定值、PID值和调节量程。
设定值的确定:风机在运行前都要做喘振线,坐标系的横坐标为风机喉差,纵坐标为风机排气压力,喘振线就是这个坐标系中的一根曲线。
即取风机在临近喘振时的五个排气压力点,确定与之相对应的五个风机吼差,便在坐标系中找到这五个点并连成线,这就是防喘线。
风机进气温度%400214测值范围是≥-10℃而≤50℃,风机吼差1% 400104经温度补正(1.2+273.15)×%400104/(%400214+273.15)后输出%400402,%400402经功能块运算后输出%400404,%400404×0.9后得到调节线%400410,此值就是防喘调节的设定值,即风机排气压力设定值。
第五章高炉送风系统设计解析
特性如下：
①在某一转速下，管网阻力增加（或减小） 出口风压上升（或下降），风量将下降（或 上升）; ②风量和风压随转数而变化，转速可做为调 节手段； ③风机转速愈高，风压——风量曲线曲率愈 大。
④概念：
临界压力：风压过高时，风量迅速减少，如 果再提高压力，则产生倒风现象，此时的风 机压力称为临界压力。 风机的飞动曲线：将不同转数的临界压力点 连接起来形成的曲线。 风机不能在飞动曲线的左侧工作，一般 在飞动曲线右侧风量增加 20％以上处工作。
三. 燃烧室：
燃烧室是燃烧煤气的空间，位于炉 内一侧紧靠大墙。 1. 断面形状有三种：
二. 轴流式鼓风机
1. 结构 示意图
轴流式鼓风机
1－机壳；2－转子；3－工作叶片；4－导流叶片； 5－吸气口；6－排气口
2. 工作原理： 依靠在转子上装有扭转一定角度 的工作叶片随转子一起高速旋转，由 于工作叶片对气体作功，使获得能量 的气体沿轴向流动，达到一定的风量 和风压。 3. 特性曲线：
2. 高炉鼓风压力 的确定：
P Pt PLS PFS
式中：
P ——鼓风机出口风压，Pa；
Pt——高炉炉顶压力，Pa；
△PLS——高炉料柱阻力损失，Pa；
△PFS——高炉送风系统阻力损失，Pa。
3. 风机风量、风压 的确定：
风量修正系数K：
( PS PH )T1 K P1T2
620 33500 上 7300 下 6780 4.94
1026 37000 8000 0 下 8000 4.95
1513 44450 9000 4.93
1800 44470 上 9330 下 9000 4.94
2050 54000 上 9960 下 9500 5.68
大型高炉鼓风机控制系统概述
三、鼓风机控制系统分析
首钢迁钢AV100-18型高炉鼓风机机组的 系统，由一台同步电机（西门子）、一台 静叶角度可调的轴流风机和各种辅助设备 组成。随着3C(计算机Computer、通信 Communication、控制Control)技术的发展 ，在构建工业生产过程的计算机控制系统 时，普遍利用工业控制计算机、可编程控 制器和测控模块，结合组态软件来实现。
透平式压缩机是一种叶片式旋转机械，可以满足 工业上对气体压缩的各种需要，应用范围广，科学技 术的飞速进步，热力学、气体动力学、机械动力学、 计算机和现代控制等学科的新成就和一些新技术的运 用，透平式压缩机研究成果日新月异。随着中国经济 的快速发展，以及国家节能减排、经济持续发展的国 家战略需求，高炉大型化趋势越加明显。近几年来， 中国4000～5850m3大型高炉陆续建成15座以上。大型 轴流式鼓风机是大型高炉的核心动力供风设备，其安 全可靠、高效节能是用户和制造厂家追求的主要目标 。
Northeastern University
压缩机密封系统
轴流压缩机进气端和压力端通过嵌装 在主槽内的不锈钢拉别令密封片来密封。 平衡盘上装有相同的拉别令密封片，密封 间隙的调整通过调整密封套圆周上的调整 块来实现，具有安装维护方便、事故出现 时候保护主轴等优点，因此轴流压缩机在 长期周期运行过程中，可使密封效果始终 保持在最佳状况。
Northeastern University
调节缸
调节缸由Q235A钢板焊接而成，水平剖 分型，中分面用螺栓联接，具有较高的刚 性。调节缸分四点支撑在机壳上，安装在 机壳与叶片承缸之间，调节缸的作用在于 调节轴流压缩机的各级静叶角度，以满足 变工况下的要求。安装在机壳两侧的伺服 马达在控制系统作用下，通过连接板带动 调节缸做轴向往复运动，从而达到调节静 叶角度的目的。
高炉鼓风机计算机监控系统的设计与实现
当发 生危 及 风 机安 全 运行 的 故 障如 ：各点 温
度 超 标 ，轴 向位 移 过大 等 现象 时 必 须要 有 灵敏 可
靠 的 停机 保 护 。
２ ５ 连 锁保 护 ．
在 风机 启 动时 必 须有 相关 设 备 的连 锁 保 护 。
２ ６ 联 网 ．
系统可 与 其 他风 机 及高炉 、热 风炉 的监 控站
行 集 中监视 ，记录 ， 归档 并报 警 。 ２ ２ “ 风量 ／ ． 定 定风 压 ” 控制
节 ，制约 着 高炉 的 生产 状 况 。为 了适 应 高 炉连 续 可靠 的生 产 要求 ，确保 高 炉 产 出高 质量 、高产 量 的铁 水 ，要求 鼓 风机 具 有 良好 的 应对 突发 事件 的 能 力 。涟 钢现 有 五座 ３ ０ｍ。 高炉 ，原 有 的鼓 风 ０ 的 站采 用 常规 仪表 控 制 ，随 着 新转 炉 的投 运 ，公 司 生产 规 模加 大 ，对炼 铁 的 产 量也 提 出 了更 高 的要 求 。为 了进 一步 稳顺 高炉 生 产 ，提 高 产量 ，公司 对鼓 风机 站进 行 了改造 。新 建 了 １ ５ ４ ０轴流 风 机 ，
ｃ 一 通 讯 模 块 ； 卜一 字 量 输 入 模 块 ； ０一 数 Ｐ Ｄ 数 Ｄ 字 量 输 出 模 块 ； 一 模 拟 量 输 入 模 块 ； ０一 模 Ａｌ Ａ 拟 量 输 出 模 块 ；Ｃ Ｓ 不 停 电 电源 Ｐ－
摘 要 ：介绍了一种应用于高炉鼓风机的计算机监控系统的功能及软、硬件设计方法。 关 键 词 ：高炉 ； 鼓风机；监控系统；硬件设计；软件设计
中图 分类 号 ：Ｔ ２３ Ｐ ７
文献 标 识码 ：Ａ
文 章 编号 ：１０－６８ ２０ ）ｏ一Ｏ３一ｏ ０ ５ ０４（０ ２ ２ ０８ ３
高炉风机
2.2蒸汽轮机：
利用蒸汽使叶轮转动的 机器叫“蒸汽轮机”。 蒸汽 轮机利用从锅炉来的高温高 压蒸汽，通过蒸汽喷嘴喷出 ，冲击汽轮机的叶片，带动 机轴一起转动。为了提高蒸 汽使用效率，常采用压力多 级冲动式的汽轮机。
2.2蒸汽轮机： 原理：当气体从高压空间流向
低压空间时，压强差越大，流动的 速度也越大。因此在蒸汽轮机里就 利用喷嘴，使水管式锅炉的过热管 送来的过热蒸汽，从喷嘴喷出时， 体积开始急剧地膨胀。同时压强降 低，速度增大，这样的蒸汽具有很 大的动能。也就是说蒸汽的内能在 喷嘴中转变为蒸汽的动能。当蒸汽 喷射到叶片上时，它的动能又转变 为机轴旋转的机械能。
逆止阀(安全)
防喘阀(安全)
2、进风过滤器： 型式①布袋除尘，②滤筒过滤 关注：过滤器压差→能耗
3、脱湿鼓风系统 (调湿、恒湿)
脱湿原理：高炉鼓风脱湿器通过冷却降温，使空气中大
部分水蒸气凝结成液滴，从而达到减少进入风机的空气含 湿量的目的。凝结出的液滴经过自平衡压差排水系统排出 脱湿器。此外，空气经过脱湿后，部分固体尘也被滤除， 因此，气源品质达到清洁，含湿量减少，且温度适中。
复合式: 指同一台压缩机 内，同时具有轴流式与离 心（斜流）式工作叶轮。 一般轴流在前，离心在后。
3、按压力分类 3.1 通风机：指大气压在101.325kPa，温度 为20℃，出口全压值小于15kPa(表压)的风 机。
3.2 鼓风机: 指升压在15kPa～200kPa(表压) 之间压比大于1.15小于3的风机。
目录
一、鼓风机概述 二、系统工艺流程 三、主体设备系统 四、操作特性
一、高炉鼓风机概述
1、压缩机的分类 轴流压缩机是气体压缩机械的一种形式。按压缩气体的方
式不同分为两类：
高炉鼓风机控制系统研究与应用
高炉鼓风机控制系统研究与应用发布时间：2022-08-01T07:09:43.601Z 来源：《建筑实践》2022年3月第6期作者：金显熠金立坤[导读] 高炉鼓风机站承担着炼铁高炉的供风任务金显熠金立坤安徽工业大学安徽马鞍山 243002摘要：高炉鼓风机站承担着炼铁高炉的供风任务，其运行状况直接影响到高炉生产系统的稳定。
鼓风机控制系统出现过：PLC程序不合理、大型设备运行参数设置不当、HMI不适应生产、水泵房控制系统宕机等问题；现代控制技术形成了以计算机为核心,包括PLC/DCS,常规设备,智能仪表,智能执行机构,总线系统,操作员站,工程师站等组成的多级复杂的控制系统,使鼓风机的控制达到了较高水平。
关键词：高炉鼓风机 PLC程序 HMI 计算机1 前言1.1 问题提出高炉鼓风机站承担着公司高炉的供风任务，其运行状况直接影响到高炉生产系统的稳定。
自投产以来，出现过多次鼓风机故障引起的高炉休风事故，对高炉顺行、炼铁成本、劳动强度等都造成了较大影响,甚至整个企业生产过程都受到制约。
为了消除鼓风机控制系统存在的设备、程序、运行上的各类隐患，减少控制系统引发的故障停机。
通过智能化改造，提高控制系统的稳定性势在必行。
高炉鼓风机站控制系统主要包括风机子系统、电机子系统、循环水子系统等。
控制系统采用西门子400控制系统，现场大型设备主要有曼风机2台、陕鼓风机1台、西门子电机3台。
投产以来控制系统出现过：PLC程序不合理、大型设备运行参数设置不当、HMI不适应生产、水泵房控制系统宕机等问题。
为了解决现有技术存在的问题们进行研究，必须出找合理的解决方案。
1.2 研究方法和预期效果1、结合近几年大型设备实际运行参数，包括：温度、压力、流量等，对引发报警或跳机的参数进行优化和修订，杜绝因参数问题引发的不合理报警或跳机。
2、分析控制系统运行中出现的问题，对控制系统PLC程序进行研究和优化，提升系统运行效率和质量。
3、研究人机界面（HMI）运行问题：系统响应时间、用户帮助设施、出错信息处理、命令交互，对HMI优化升级。
西部高炉鼓风机快速拨风控制系统的设计
图 １虚线 部 分 为拨 风 总 管 ，每 台 风 机 用 ３ 个 阀 门 连 接 拨 风 总 管 ，其 中左 右 两 侧 为 电 动截 止 阀 。该 阀是 为 中间 的快 开 阀 定 期 试 验 而设 置 的 ，它 不 参 与 拨 风 自 动控 制 ．正 常 情 况 下 处 于
式 为 １台鼓 风 机 仅 给 １座 高炉 送 风 、鼓 风 机 与
ｐ ｉ ｃ ｐ ｅ ａ ｄ ａ ｔｍａ ｉ ｏ ｔｏ ｙ ｔ ｍ ｆ ｔ ａ ｙ ｔｍ ｒ ｎｒ ｄ ｃ ｄ ｒｎ ｉ ｌ ｎ ｕ ｏ ｔ ｃ ｎ ｒ ｌ ｓ ｓｅ ｏ ｈ ｔ ｓ ｓｅ ｗｅ ｅ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ． ｃ Ｋｅ ｏ ｄ Ａｕ ｏ ｔ ｏ ｔ ｌ Ｂｌ ｓ Ｆ ｒ ａ ｅ Ｂｌｗ ｒ Ａｉ ｓｒ ｕ ｉ ｇ Ｕｎ ｔ ｙ Ｗ ｒｓ ｔ ｍａｉ Ｃ ｎ ｒ ｃ ｏ ａｔ ｕ ｃ ｏ ｅ ｎ ｒ Ｄｉｔｉ ｔ ｉ ｂ ｎ
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柳
钢 科
技
２０ ０ ７年第 ３期
西部 高炉鼓风机快 速拨风控 制 系统 的设计
林 锋 韦 金珍
（ 铁厂 ） 炼
摘
要
针对 柳钢 炼铁 厂高 炉每 年 都发 生 由于高 炉鼓 风 机故 障停 风 引起 的高 炉风 口灌 渣 的事故 ，
设 计 了高炉 鼓风 机快 速拨 风 自动控 制 系统 ，并 介绍 该 系统 的工 作原 理及 自动 控 制系 统 。
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２０ 年第 ３ ０７ 期
林
锋等 ：西部高炉鼓风机快速拨风控制系统的设计
６
图 １ 拨风 控制 系统 工艺 流程 图
开 启 状 态 ， 当快 开 阀定 期做 试 验或 检 修 时关 闭 。
中 间 为 气 动 快 开 阀 ，其在 正 常 情 况 下 处 于 关 闭 件是 ：
高炉鼓风机监控系统的设计与应用
高炉鼓风机监控系统的设计与应用【摘要】本文介绍了高炉鼓风机主体设备及炉鼓风机组的工艺流程。
根据高炉鼓风机的控制要求,给出了自动控制系统设计的原理与框架。
实现了风机流量控制与防喘振等核心功能,在风机的安全可靠和经济运行方面发挥了重要作用。
【关键词】风机流量防喘振1 引言高炉鼓风机是钢铁企业保证高炉稳产、高产的核心设备。
鼓风机的控制系统如果出现异常,其后果将有可能造成高炉停产、风机毁坏等重大事故,严重时甚至造成高炉报废,给钢铁企业造成不可估量的损失。
因此高炉鼓风机送风量的大小,风压平稳与否,保护措施得当与否,直接表明控制系统质量的好坏。
采用轴流压缩机替代国内钢铁企业较多使用的离心压缩机,将极大地降低能耗,产生很大经济效益。
本文主要介绍采用瑞士苏尔寿A V系列风机的监控系统。
2 高炉风机2.1 风机系统构成及工艺本系统由一台盘车电机及相应的减速机构、主电机、增速箱、一台全静叶可调的轴流式风机、动力油站、润滑油站和各种辅助设备组成。
图1为轴流压缩机组的工艺流程。
可以看出,对于鼓风机系统,空气在经过滤风室之后进入鼓风机。
鼓风机对其做功后将其从排风管道排出。
排风管道分成3路分别通向主风门、防喘振阀和电动放风阀。
当机组处于正常的工况时,防喘振阀和电动放风阀都处于关闭状态,鼓风机排出的空气由主风门通向高炉。
如果风机工作点进入了防喘震控制,则控制系统将打开防喘振阀进行放风,从而降低风机的出口压力,使风机的工作点远离喘振边界。
防喘阀分为大阀和小阀,大、小防喘阀为分程控制方式,分程节点为小阀开度的60%。
小阀先开后关,大阀后开先关。
关阀时,大阀先关,小阀关至60%而后再全关。
当两个防喘振阀均出现故障,不能正常工作时,操作人员用手动控制电动放风阀完成放风操作。
2.2 高炉鼓风机控制要求高炉鼓风机的主要性能参数有送风量、排气(出口)压力、转速、静叶角度、效率等。
描绘这些参数之间关系的曲线称为特性曲线。
从喘振边界到阻塞线的范围称为稳定工况区,高炉鼓风机必须在稳定工况区内工作。
高炉送风系统设计
6.3高炉送风系统高炉送风系统是为高炉冶炼供给足够数量和高质量风的鼓风设施，送风系统的设备主要包括高炉鼓风机，热风炉，加湿或脱湿装置，送风管道和阀门等。
6.3.1高炉鼓风机高炉鼓风机是高炉冶炼的重要动力设备。
它不仅直接为高炉冶炼供给所需的氧气，还为炉内煤气流的运动抑制料柱阻力供给必需的动力，使高炉生产中各种气体循环流淌。
高炉鼓风机是高炉的“心脏”。
6.3.1.1高炉鼓风机技术要求（1）有足够的送风系统力气，即不仅能供给高炉冶炼所需要的风量，而且鼓风机的出口压力要能够足以抑制送风系统的阻力损失，高炉料柱阻力损失以保证有足够高的炉顶煤气压力。
（2）风机的风量及风压要有较大宽的调整范围，即风机的风量和风压均应适应与炉况的顺行。
冶炼强度的提高与降低，喷吹燃料与富氧操作以及其他的多种因数变化的影响。
（3）送风均匀而稳定，即风压变动时，风量不得自动的产生大幅度变化。
（4）能够保证长时间连续，安全及高效率运行。
6.3.1.2高炉鼓风机选择（1）鼓风机出口风量的计算鼓风机出口风量包括入炉风量、送风系统漏风量和热风炉换炉时的充风量之和。
计算时用标准状态下的风量表示。
1）高炉入炉风量的计算V Iqq =u jv 140式中: q ——高炉入炉风量，m 3/ min ；vV——高炉有效容积，m 3；uI ——冶炼强度，t/m 3 ⋅ d ，一般取综合冶炼强度，本设计为 1.1；——每吨干焦的耗风量，m 3/ t 。
qj每吨干焦的耗风量与焦炭的灰分含量和风的湿度有关，焦炭灰分为 12%时，每吨干焦的耗风量一般为 2550 m 3/ t 。
V Iq3200 ⨯1.1⨯ 2550q =u j =v 1440 1440= 6233.33m3 / min 2）送风系统漏风量损失计算q =η⋅qo v式中qo——送风系统漏风量损失，m 3/ min ；η——漏风系数，正常状况，大型高炉为10%左右，中小型高炉为15%左右。
q =η⋅q = 10% ⨯ 6233.33 = 623.33m3 / mino v3）热风炉换炉时的充风量计算热风炉换炉充风量，热风炉换炉时，假设风机仍依据原来的风量送风，高炉风口的风压势必会降低，从而导致炉内的煤气流淌性，影响炉况稳定，这种状况虽然对于中小型高炉影响并不重要，但是对于大型高炉来说，影响不行无视，大型高炉热风炉操作时，为了维护高炉风口风压不变，风纪从定风量调整，即增加风纪的供风量，充入送风的热风及充风时间长短等有关，按标准计算充风量比较简洁，生产中是依据阅历公式估算，或按阅历取值确定。
高炉鼓风机组控制系统的设计与优化
高炉鼓风机组控制系统一般采用 国际知名 的 ＰＬＣ或 ＤＣＳ过程控制系统 ，实现机组所必须的过程 控制 、逻 辑 控 制 和过 程 监 视 功 能。控 制 系统 的 ＣＰＵ、电源 、通 信采 用冗余 配 置 。系统 配 置工 程 师 站 和操作员站 ，用于实现机组 的监 视、编程及操作 功 能。操作站与公共辅 机控制系统之 间可实现互 操
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｂｌｏｗｅｒ；ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ；ｄｅｓｉｇｎ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ
０ 引言
钢铁产业是国民经济的重要基础产业 ，是实现 工业化 的支撑产业 ，是技术 、资源、能源密集型的产 业 ，在整个国民经济 中占有着举足轻重的地位 。高 炉冶 炼工 艺是 钢铁产 业发 展 的核 心工艺 。高炉鼓 风 机组是高炉冶炼生产 的关键动力设备 ，它的安全可 靠运 行直 接影 响到 生产 工艺 的连 续性 。我 国冶金 行 业发 展 迅 速 ，钢 铁 产 量 已 占 到 世 界 钢 铁 总 产 量 的 ５０％左右 ，当今世界的冶金高炉发展始终朝着大型 化方 向发展 ，之前的小型高炉由于能效低 ，污染严重 等 陆续 被市场 淘 汰 。高 炉鼓 风机 是将 电或 蒸汽 等能 量转换成高炉生产所需 的动力风的设备 ，也是冶金 流程 中最大的耗功设备 。高炉鼓风机通过 向高炉送 风 ，提供高炉 中燃烧 的焦炭和喷吹的燃料所需 消耗
收稿 日期 ：２０１５—１２—２１ 作者 简介 ：田渭 蓉 （１９７７），女 ，陕 西渭南人 ，工程硕士 ，工程 师， 研究方 向为控制工程 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
的氧气。同时，其排气压力克服送 风系统和料柱的 阻损 ，使 高炉 保持一 定 的炉顶 压力 。
高炉风机拨风系统的PLC控制应用
为 了保 证 高 炉 生 产 的稳 定 ，本 工 程 拨 风 系 统 的 控 制逻 辑 流程 都 以 ２ ＃风 机 作为 备 用风 机来 确 定 。拨 风 系
统拨 风 控制 说 明示 意 图如 图 ２所 示 。
月同时投产 。
２控制平台简介
拨风 装 置 Ｐ Ｃ 系 统 采 用 ＳＥ Ｎ Ｌ ＩＭＥ Ｓ冗 余 Ｓ—１ Ｈ ７４４
收稿 日期 ： ０ ０ ０ — ９ ２ １— ３２
阀门；Ｄ 、Ｄ Ｍ５ Ｍ６ 保持常开。３ 鼓 风机或 ２ ＃ ＃鼓风机
故 障时 ，联 锁 Ｂ １ Ｆ 相互 拨 风 。
作 者 简介 ： 凌 波 （９ ５） 工 程 硕 士 ， 杨 １ ７一 ， 高级 工 程 师 。
４ ｆｗ ． ｉ ｅ． ｔ 电工技术 ０ ｗ ｗｃ ｎ ｔ ｅ１ ｈａ ｎ
Ｐ Ｃ控 制技 术 Ｌ （ ） ＃鼓 风机对 ８ ３２ ＃高 炉供风 ，ｌ ＃鼓 风机对 ７ ＃ 高炉供 风。打开 Ｄ 、Ｄ ；关 闭 Ｄ 、Ｄ Ｍ１ Ｍ２ Ｍ４ Ｍ３电动
阀 门 ；Ｄ 、Ｄ Ｍ５ Ｍ６ 持 常 开 。２ 保 ＃鼓 风 机 或 １ ＃鼓 风 机
故 障时 ，联 锁 Ｂ １相互 拨 风 。 Ｆ
故 ，特别 是 高 炉 大 型 化 后 此 类 事 故 的 影 响 越 来 越
大。
口
高炉风机 的拨 风 系统 可解 决 此类 事 故 的发 生 ，
即在原高炉供 风风 机发 生 故障 时 ，临时 从 另外 １台
风 机 拨 适 当 的 风 量 保 证 高 炉 不 “ 渣 ”、 “ 灌 坐 料 ”，顺 利 出完 铁 进 入 休 风 状 态 。
（ ） ＃鼓风机对 ８ １３ ＃高炉供风 ，１ ＃鼓风机对 ７ ＃ 高炉供风。打开 Ｄ ；关闭 Ｄ 、Ｄ 、Ｄ Ｍ１ Ｍ２ Ｍ４ Ｍ３电动 阀门；Ｄ 、Ｄ 保持常开。３ Ｍ５ Ｍ６ ＃鼓风机或 １ ＃鼓风机
高炉鼓风机控制系统的设计和应用探讨
高炉鼓风机控制系统的设计和应用探讨 Nhomakorabea刘 小 臣
（ 广东省 阳春新钢铁有 限责任公 司设备 工程部 ．广 东 阳春 ５ ２ ９ ６ ０ ０）
【 摘 要ｌ 在 国内改革 开放 的带动下 ，国内钢铁行业开始 了快
转换，以满足多变的工况需求。 依据鼓风机结构组成 ，计算机控 制系统应 该由五路 模拟量控制 输出， 由调速系统控制鼓风机转速 、汽轮机气 门调速 ，协 同控 制转 速的 Ｐ Ｉ Ｄ控制器组成 闭环控 制回路 ，调速系统与 ｐ Ｉ Ｄ转速控制器虽 分属两个独立的控制系统， 但在工作过程中组成串级控制逻辑结构 ， 能够实现防干扰的作用，又因 Ｐ Ｉ Ｄ控制器操作方 式单一 ，因此工作 动态稳定，对机组的扰动性低 。在静叶角度与防 喘振控制输 出中， 应采用静叶角度控制器与 防喘阀手操器 ，在鼓风机组辅助 设备控制 中则采用驱动报警开关显示来实现开关启停的功能。 为满足计算机控制系统的要求 ，需要对计算机 Ｄ Ｏ Ｓ系统进 行结 构设计 ，以使其符合系统软硬件要求 、通讯系统要求 ，设定操作员 使用权限，并对报警系统 、通讯系 统进行控制器 的连接 ，能够 随时 监测接收 以及处理接 口信息 ，最终设计 出优化 的控制系统方案 ，满 足连续控制 、优化控制 、逻辑控制 以及顺序控制 的要求 。Ｄ Ｏ Ｓ 系统 结构主要集成控制系统中的通讯组件、过程控制器 以及 Ｉ ／ ｏ卡件， 过程控制器与 Ｉ ／ Ｏ卡件通过冗余通信网络连接 ，不仅 能够完成数据 采集、滤波 、监测 、警报 以及控制输入输 出功能 ，还 能够实现 故障 的 自我诊断 ，对故障 区域进行隔离或者预警 ，使维修工作人员 能够 及时的处理故障，减少经济损失。 鼓风机控制系 统还包括供 电系统以及 地线 系统的设计，供电系 统是维持计算机控制系统正常工作 的重要保证 ，供 电不正 常如 电网 波动、对 电网的干扰等还会影 响到系 统的可靠性 以及稳定性， 因此 必须保证供 电系统 的稳定运行 ，防止 电网干扰 ，保证供 电系统 的连 续性、稳定性 。在进行计算机供 电系统设计时应该采用两路供 电线 路并行的思想，一路为 Ｕ Ｐ Ｓ 电源 ，另 一 路 为 交流 稳 压 电源 ，此 外 还 应 包 含 备 用 电源 以及 关 键 设 备 的备 用 蓄 电池 等 。地 线 系 统 的设 计 要 注意防干扰特性 ，在铺设过程 中注 意与动力 电缆等线路分开 ，采用 带有屏蔽功能 的电缆 ，以减少 电磁干扰 。正确 的地线设计应 当是 既
高炉鼓风机拨风系统工艺控制设计方案
主 要 作 备 用 ；４＃ 风 机 风 量 ４ ８ ０ ／ ｎ 风 压 ０ ｍ。ｍｉ 、 ０ ３ ＭＰ ，主供 ４ ．７ ａ ＃高炉 ；１ ＃、２ ＃风机为 Ｋ３ ５ ， ２ Ｏ 主 供 ３ ＃高炉 ，供风 方式 为母 管式 。 实 际生产运 行 中 ，曾多次发 生鼓 风机气 动放 风 阀 气 源失压 造成 意外放 风 ，从而致 使高炉 炉料倒 灌 风 口 的事故 ，直接设 备损 失一 次就达 ８ ０ 元 。 由于 损失 ０万 严 重 ，故 决定设 置 高炉拨 风系统 。 ２ 拨风 控制 系统设计 思 路 根据 实际情 况 ，由于供 ３ ＃、４ ＃高炉 的鼓 风 机有 ４台之多 ， 风方 式多 种多样 ， 不宜采 用停 机信 号作 供 故 为拨 风控 制信 号 ，只采用 供风 主管 的风压作 为 主控制
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第６ 期 （ 第 １５期 ） 总 ４
２０ ０ ７年 １ ２月
机 械 工 程 与 自 动 化
Ｍ ＥＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＥＲＩ ＮＥ ＮＧ ＆ ＡＵ Ｔ０Ｍ ＡＴ１ ０Ｎ
Ｎｏ．６ Ｄｅ ． ｃ
文章 编 号 ： ６ ２ ６ １ （ ０ ７ ０ — １ ９ ０ １ ７ — ４ ３ ２ ０ ） ６０ ４ － ２
关 键 词 ：拨 风 系 统 ；控 制 ；高 炉 鼓 风 机
中 围分 类号 ：Ｔ ４： Ｐ ７ Ｈ４ Ｔ ２ ３ 文献 标 识 码 ：Ａ
０ 引 言
在 高炉 冶炼生 产过 程 中 ，高炉 冷风通 过风 口进 入 高炉 ，为冶炼 提供 燃烧 空气并 支撑 炉料 。如果 冷风 突 然消失 ，高炉 内部 的压 力将致使 铁 、炉料 倒灌甚 至堵 塞风 口，必须 停产更 换新 的风 口。这 样不 但造 成设备 损失 ，而且 因风 口更 换会 严重影 响生 产 ，同时 ，这种 突发事 件严重 影响 炉况 ，缩短 高炉使 用寿命 。 高 炉拨风 系统 是针对 这种事 故 而专 门设 计 的 ，该 系统能 够有效 降低 因冷 风突然 断供而 造成 的事故 发生 频率 ， 延长 高炉使 用 寿命 ， 很好常简单 ，通 常为一 根拨 风管 道上 串联设 置三道 阀 门 ，但其 控制 系统较 为复杂 ，须 全面考 虑各 种事故 的发生 情况 ，对其 做 出正 确判 断 ，才能保 证高 炉冷风拨 风 系统 的正常运行 。下 面 ，结合 某钢铁 公 司 的实际情 况 ，阐述拨 风控 制系统 的设计 方 案 。
大型高炉鼓风机同步电动机软启动及其控制技术
大型高炉鼓风机同步电动机软启动及其控制技术1 引言大型高炉炼铁鼓风机采用超大型同步电动机传动取代透平传动，已成为当今世界炼铁装备发展的趋势。
这得益于电力电子技术及微电子技术、计算机技术的发展，成功地利用交-直-交变频器。
解决了超大型同步电动机的软启动问题，平滑启动功率只需电动机功率的25%左右，从而避免了同步机异步启动时对电网难以承受的冲击。
平滑的启动过程经过200s 左右将加速到准同步速度即95%额定转速ne，然后并入电网，拉入同步运行。
2003年5月鞍钢第一台电动鼓风机顺利并网运行，为新1#高炉送风。
风机的驱动电动机为超大型同步电动机，其额定功率为42mw，电机启动采用变频器软启动，控制系统采用simadyn d计算机控制系统。
simadyn d是西门子变频器的核心技术。
新1#高炉鼓风机同步电动机与启动变频器是一拖一的方式，而最近将投入运行的新2#、3#高炉是采用一拖二的方式。
即一台变频器可以拖动两台同步电动机分时启动。
鞍钢引进的这套西门子变频器软启动装置是西门子公司新的版本，其硬件及其软件技术水平较国内其它钢铁企业引进的同类的设备有较大的提高。
学习和掌握这些相关的技术对生产维护和今后的发展有着极其重要的现实意义。
2 变频器的技术数据及其组成用于超大型同步电动机软起动的交－直－交电流型变频器。
2.1 主要技术数据（1）额定电压:2×2.9kv，3相电压波动范围:＋10%～-10%;（2）额定频率: 50hz±2%;（3）直流环节功率:2×4.8mw;（4）频率控制范围:1:10;（5）正常运行环境温度:＋5℃～40℃;（6）正常环境温度情况下，可连续3次启动，第4次间隔60min。
2.2 变频器及其功率部分主要包括:（1）进线侧的整流器和电机侧的逆变器，使用的都是6qc7全控三相桥;（2）变频器的整流侧与逆变侧都无熔断器;（3）晶闸管用光纤间接触发，每个晶闸管都有反馈信号;（4）逆变器侧装有lem的电子互感器（在各频率范围内都有高精度的直流电流互感器）;（5）直流环节的电抗器具有足够大的电感量，用以降低电流的纹波和限制电流变化率;（6）在变频器的进线和出线端都装有过电压限制器;（7）启动变频变压器，为与电网电压和电机电压有一个优化的匹配，需在变频器的输入与输出端配置变频变压器，其中:降压变压器（进线侧），树脂浇注干式三绕组变压器，11400kva，10.0kv/2×2.9kv，50hz，uk≤13.5%;升压变压器（电机侧），树脂浇注干式三绕组变压器，11400kva，2×2.9kv/10.0kv，50hz，uk=8.5%。
自动控制在高炉鼓风机防喘振系统中的应用
０ 前 言
舞钢高炉 Ｂ Ｐ Ｒ Ｔ系统选用了瑞士苏尔寿公司
一
旦工况不稳定就会导致管网阻力增大， 流量减
小， 排气压 力随 之 上升 。管 网阻 力 与高 炉 工况 有 关， 很难 控制 ， 只有从 流量 着手 ， 即在 喘振 即将 发
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｌ ｆ ｏ ｗ ｏ ｆ ａ ｉ ｒ ｂ ｌ ｏ ｗ ｅ ｒ ，ｔ ｈ ｅ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｈ ａ ｒ ｍ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｕ ｒ ｇ ｅ，ａ ｎｄ ｔ ｈ ｅ
高炉鼓风机担负着 向高炉供风的任务 ， 其运
生强烈振动， 鼓风机机壳内温度急剧升高 ， 大大降
・
４ ６・
宽艨扳
第 ｌ ９卷
低风机的使用寿命¨ 】 。
３ 防喘 振原理
临界排气压力。喘振试验时， 鼓风机送风 阀门关 闭， 防喘振阀和放风阀全开。当静叶达到指定角 度时， 逐渐关小防喘振阀憋压， 测试鼓风机喘振点 临界送风压力。舞钢的鼓风机静 叶开度范 围为
（ 舞 阳钢铁有 限责任公司） 摘 要 介绍 了高炉风机的工艺流程 、 喘振的形成及其危害和防喘振系统 的组成 ， 对喘振线 、 防喘振线 、 防
风机 自动化控制 防喘振 Ｐ Ｌ Ｃ
喘振阀 自动调节线 的计算 和防喘振控制策略进行 了分析论述 ， 以期提高设备 的使用寿命。
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高炉鼓风机控制系统的设计和应用
摘要：本文首先概括叙述了高炉鼓风机系统，并在此基础上提出高炉鼓风机计算机控制系统的设计与应用。
期望通过本文的研究能够对提高机组的生产能效和延长其使用寿命有所帮助。
关键词：高炉鼓风机；控制系统；设计
一、高炉鼓风机系统概述
高炉鼓风机是冶金工业中不可或缺的重要设备之一，它是一种将空气加压后供给高炉冶炼所需的气体压缩设备。
国内较为常用的高炉鼓风机有以下几种形式：其一，固定轴流式。
它是借助升力的作用对空气作功，从而提高空气的压力和动能，这种类型的鼓风机稳定工况区一般都比较狭窄，为了确保设备运行的稳定性，在某些工况下需要进行防风处理，由此造成了能源浪费，与节能降耗的要求不符，所以目前已经应用的相对较少；其二，离心式。
这种类型的鼓风机主要是借助离心力的作用，通过叶轮叶片对空气进行作功，进而提升其压力和动能。
虽然离心式鼓风机的工效相对较低，但由于它的价格比较低廉，并且对空气过滤的要求也不是很高，故此，应用比较广泛；其三，可调轴流式。
这是目前高炉鼓风机的主要机型，它的优点是效率高、稳定工况区宽且在该区域内的效率变化相对较小，在静叶角度为固定状态时，风机的性能曲线较陡，易于定风量的操作。
不仅如此，它的外形尺寸和自重较小，适用性较高。
对于高炉鼓风机而言，其运行稳定与否直接影响高炉的正常生产，若是鼓风机在生产过程中出现故障停机，将会造成高炉内的矿料与铁水因无风压作用而凝结，由此便会形成高炉灌渣，一旦发生此类情况，将会给企业带来巨大的经济损失，并且还会缩短高炉的使用寿命。
为此，对高炉鼓风机进行有效控制显得尤为重要，而这一目标的实现需要借助功能强大、性能稳定的计算机控制系统。
下面本文重点对高炉鼓风机控制系统的设计与应用进行论述。
二、高炉鼓风机计算机控制系统的设计与应用
（一）控制系统的设计思路
由于高炉鼓风机对工艺的要求相对较高，加之设备的联锁保护比较复杂，同时，各种检测信号之间还互相影响和制约，若是采用常规的仪表或是人工方式对鼓风机进行控制，很难满足实际要求，并且也与企业的长远发展目标不符。
鉴于此，为有效提高系统的可靠性，并在综合考虑各方面因素的基础上，可以采用DCS系统对高炉鼓风机进行控制。
DCS又被称之为计算机集散控制系统，它是目前工业领域中应用较为广泛的系统之一，其本身的功能比较强大，性能方面也较为稳定，通过DCS系统的应用，不但能够实现分散控制集中管理的目标，而且当鼓风机发生故障后，还能根据预先设置好的程序进行联锁保护，有助于防止设备损坏。
在对高炉鼓风机控制系统进行设计时，应当本着技术先进、稳定可靠、
低成本高回报的思想，ABB公司研制开发的AC800F系统最符合上述要求，该系统不但能够是DCS的优势获得最大程度地发挥，而且还能满足生产工艺的要求，既实现了鼓风机设备的自动化控制，又进一步降低了工人的劳动强度，生产效率随之大幅提高。
（二）控制系统的设计要点
该控制系统的总体设计方案如下：以三电一体化作为立足点，并以分层结构、集中控制为主要特点，在充分考虑系统抗干扰能力的基础上，确保机组稳定、可靠运行。
按照总体设计方案，可将控制系统的设计分为以下几个部分：
1.仪表设计。
该部分主要包括调速系统、静叶伺服系统、轴系监测保护系统以及放风系统设计。
2.电气设计。
该部分主要包括以下设计内容：主控室电控盘、低压配电盘、电源自动切换柜以及照明等等。
3.自动控制系统设计。
按照总体设计要求，该系统共分为以下三层：第一层为生产现场相关参数的检测与数据采集；第二层为数据处理和过程控制；第三层为集中操作监视。
根据高炉鼓风机组的工艺特点，可以设计两个过程站，并以此来实现模拟量、数字量等数据信息的采集与处理。
上位PC机与过程站可以采用工业以太网进行实时通讯，而过程站与I/O模块之间则可采用PROFIBUS进行通讯，这样便可以使整个网络实现冗余化。
上位PC机共有两台，其中一台为操作员站，主要负责实现各个部分动态工艺参数与流程的显示以及报警信息、设备状态信息的显示，同时，还能够实现辅助设备的自动启停、工况监测等功能。
另一台PC机为工程师站，除具备操作员站的所有功能之外，还能够实现系统项目树组态以及用户自定义程序开发等功能。
从高炉鼓风机组运行的特点出发，其控制系统必须具备较高的稳定性和可靠性，这也是对控制系统最基本的要求之一，为了达到这一目标，系统应当具备较强的抗干扰能力。
为此，在设计过程中应当全面考虑、综合设计，并在安装调试过程中予以足够重视，确保安装质量。
从本质的角度上讲，控制系统的抗干扰设计是一项较为复杂且系统的工作，在具体设计中，可采取如下措施：干扰源抑制、衰减或切断电磁干扰途径、提高系统本身的抗干扰能力。
（三）控制系统的应用效果
本文所提出的系统现已在国内某大型钢铁企业的高炉鼓风机组中获得了应用，自该系统应用之后，实现了机组的自动化控制和现场设备的自动联锁，系统本身的控制水平较高，功能强大，运行稳定可靠，平均年降低故障休风时间超过50h，报警及时，使故障的处理更加及时，处理时间显著缩短，有效提高了生产效率。
因联锁系统设计完善、动作可靠，从而给风机提供了有效保护，极大程度地延长了其使用年限，保守估计可延长5-7年左右。
结论：
总而言之，为了确保高炉鼓风机的安全、稳定、可靠运行，并提高其自动化程度，应当结合机组特点，并满足生产工艺要求的基础上，设计与之相适应的控制系统，通过控制系统对鼓风机进行自动化控制，借此来降低机组能耗、确保安全生产，这有助于企业经济效益的提升。
参考文献
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