宣钢高炉EPU防喘控制系统技术应用
高炉鼓风机PLC控制的节能应用
高炉鼓风机PLC控制的节能应用文章描述了Rockwell 1756系列PLC在我厂A V50-12型轴流鼓风机上的应用，对A V50-12控制功能、风机喘振形成及EPU技术做了详细的介绍。
标签：Rockwell1756；轴流鼓风机；EPU；喘振；防喘振1 前言高炉风机控制采用科学、先进的控制方法，不仅有效地保证机组安全，还增大了风机性能，目前我厂的1080m3高炉配备使用的A V50-12全静叶可调式轴流风机。
为风机和高炉的工作性能安全稳定和方便操作，系统采用了计算机进行集中监控。
为实现高炉稳产、高产的目标，提高送风量的同时尽最大可能减少不必要的放风能耗，我公司于2010年4月新增了由陕鼓动力股份有限公司研发的EPU （Economy &Performance Upgrade）节能控制软件。
2 风机及控制介绍风机是将旋转的机械能转换成流动空气总压增加而使空气连续运动的动力机械。
另外也可以说风机是将旋转的机械能转换成气体的动能和势能，并将气体输送出去的一种动力机械。
根据气流运动的特点分类也就是根据叶轮形式来分类可以分为离心风机、轴流风机、混流风机。
离心风机改变管道内介质的流向，而轴流风机不改变管道内介质的流向；在我国轴流风机控制技术发展中，各个系统由现场仪表和二次仪表进行信号采集，处理，人工操作。
初期便是以常规仪表控制起步的。
限于当时的技术条件，防喘振功能由带有PID调节功能的单回路调节器来执行，调用其中折线函数、浮点运算、PID等功能，实现了简单的开闭阀门，粗略调节，快速反应等功能。
目前国内的高炉鼓风机控制方式，大多采用80年代引进的国外先进控制经验，从常规仪表控制过渡到智能仪表控制，在从智能仪表控制过渡到DCS（集散控制系统）控制，最后引入速度更快，运算更灵活的PLC（可编程控制器）控制系统。
而AB1756CPU在实现冗余的时候，采用事件触发同步策略，既对所有内存数据进行判断，如果有数据变化就进行同步过程，如果数据没有变化，则不同步，这样节省了大量的运算资源，可以使CPU保持低于20ms的高速扫描周期。
高炉鼓风机防喘振控制系统的分析与研究
安全裕度,人为建立一条防喘振线,此线由 复合演示器内函数回路实现以折线形式设 定 。如 图 2 鼓 风 机 运 行 工 作 画 面 所 示 , 其中 三条实折线是基于上述防喘振设计理念所 设计的。
(1)防喘振接近线(黄色曲线):当工作点 超过防喘振接近 线时, 鼓风机的“防喘振 接 近”报警 。
2 防喘振控制设计的基本理念 高炉鼓风机防喘振设计除了考虑保护
设备自身外,更要考虑为高炉提供安全可 靠 的 生 产 服 务 。防 喘 振 控 制 设 计 的 基 本 理 念主要有以下四方面:
(1 )安 全 性 : 足 够 的 安 全 裕 度 。一 般 来 说,真实的喘振线与防喘振线之间留5%～ 10%的安全裕量[5]。
P
I
D
H CI I
B GF
E
A
Q
图 1 压缩机和管网联合工作性能曲线
P
喘振线
紧急开放线
防喘振线 防喘振接近线
运行点
紧急开放线
Q
P
4
2.2
5
3.8
6
5
7
5.4
10
5.4
Q
图 2 鼓风机运行工作画面 表 1 鼓风机正常运转折线参数
防喘振线 QP 4 1.9 5 3.5 6 4.7 7 5.1 10 5.1
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科技资讯 2014 NO.04 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
副放风阀 主放风阀
排
Z T-304-1
出
管
PT - 303- 2
SET
减少到正常工作允许最小值时,工作点移到C 点,此时压缩机通道受阻堵塞,因失速而造成 特性曲线出现断裂,使气流产生强烈脉动,出 口 压 力 突 然 下 降 至 G 点 。由 C 点 过 度 至 G 点 是 随外界管路容积的影响,容量越大,过渡状态 越复杂,当容量足够大时,这种过渡可能使倒 向气流超过极限F点,从而解除失速恢复正常B 点。若造成失速的管网条件没有消失,则又回 到C点,此过程循环发生称为喘振[4]。
AV80防喘阀调节方式改造
A V80防喘阀调节方式改造技术总结一、概述广东韶钢松山有限公司高炉煤气综合利用＃3、＃4机组技术改造工程，A V80—15轴流式压缩机是西安陕鼓动力股份有限公司设计制造，由汽轮机驱动，风量调节采用高效的静叶可调机构调节，出口直接给#7高炉供风。
二、必要性在A V80风机投产时由于外界条件的制约，在做防喘振曲线时最后两个点并没有达到喘振，而高炉的风量一般都在５０００m3/h,正常时工况点正好就在这两点之间，致为了保证工况点在防喘振线以内，防喘振阀开度很大，一般都在２０％以上，这样造成了很大的浪费，而且操作很不方便，同时放空造成了噪音污染。
三、内容A V80风机的喘振线一共做了四个点，喘振数据如下图。
防喘振曲线参数：振，我厂专门组织专业技术人员、现场运行人员通过机组运行参数进行长达半年的认真分析、核算，最后在跟西安陕鼓动力股份有限公司的专家进行研究后，最后在确保机组绝对安全的情况下，把防喘振曲线参数修改为以下数据。
如上图所示，粗线条表示为修改后的防喘振线，通过修改前后对比，可以明显的看到，在后两个喘振点之间坡度不是很陡了，这样以来防喘振阀还可以关，减少放空。
四、先进性、新特点、技术特点轴流风机是很易受到喘振的危害，也易造成较大的设备事故，所以如何控制好轴流风机的工况点成为机组控制和机组保护的重点，防喘振曲线规定了保护的界限，圈定了风机安全工作的范围。
1、先进性：A V80轴流风机由汽轮机驱动，首次再韶钢顺利投产，由具有较高的技术含量。
2、新特点：在保证机组绝对安全的情况下，通过对防喘振曲线的修改，使对工况点的调节更自由、方便，机组的运行会更安全、经济。
3、技术特点：防喘振曲线对机组的安全运行具有举足轻重的作用，同时做喘振点危险性很高，难度大，对机组也是有一定的伤害，五、效果分析风机正常的工况点风量是5000 m3/h，工况点的位置是在最后两个点之间，通过对防喘振曲线修改，后两点的曲线坡度没有以前那么陡了，加大了工况点的调节空间，调节比较灵活、方便。
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。
宣钢2500m3高炉富氧自控程序设计
宣钢2500m3高炉富氧自控程序设计摘要：文章主要介绍了宣钢2 500 m3高炉本体富氧自控程序设计思路，供广大技术人员共同学习和探讨。
关键词：高炉本体；富氧鼓风；自控程序宣钢2 500 m3高炉由2008年3月投产，并四天达产，日产5 008 t，创全国最好水平。
在正常生产时，采用富氧鼓风，富氧鼓风是在鼓风中加入工业氧（氧气含量90%以上），使鼓风含氧超过大气含氧。
2 500 m3高炉采用富氧鼓风后，日产铁提高了近1 000多吨，为高炉日日高产冶炼提供了可靠的保障。
而对于高炉富氧自控程序设计是实现这一技术的关键。
1 高炉采用富氧氧鼓风的优点采用富氧氧鼓风的高炉相对于不采用富氧鼓风的高炉有如下优点：①富氧对高炉冶炼过程影响高炉鼓风含O2提高之后，能加速高炉风口前的燃烧过程，提高理论燃烧温度，强化高炉冶炼，增加高炉煤比，但其和高炉提高风温不同，它不能带入附加的热量。
②提高高炉冶炼强度，由于鼓风含O2提高之后，高炉燃烧焦炭和煤粉的能力提高，也就是提高了高炉的冶炼强度，由于鼓风和富氧含纯氧不同，富氧率提高1%，能提高冶炼强度4.76%，也就是说高炉产量按理论计算应提高4.76%。
③高炉富氧有利于炉况顺行。
高炉富氧后，由于燃烧同样的碳，其燃烧产物量下降，在一定的条件下相当于高炉减风，炉内煤气上升阻力减少，有利于高炉顺行，如果保持原有的煤气量，则相当于高炉加风。
④高炉富氧对高炉综合焦比影响有好有坏，一般变化不大，但由于富氧后，煤比大大提高，可促使焦比降低。
⑤高炉富氧之后，能提高高炉煤气的热值。
富氧后，由于煤气中N2量减少，有效的CO、H2相对增加，能提高煤气的热值，鞍钢统计富氧1%，高炉煤气的热值提高3.4%，热风炉反应好烧炉。
⑥高炉富氧更有利于冶炼能耗高的铁种。
对于综合焦比很高铸造铁、硅铁等耗热量大的铁种，不仅能大大降低其燃耗，还能提高其产量。
2 宣钢2 500 m3高炉富氧自控程序设计正是由于高炉富氧鼓风有这样大的优越性，宣钢2 500 m3高炉正常生产时采用富氧鼓风技术。
宣钢450m3高炉长期堵风口条件下的生产实践
宣钢450m3高炉长期堵风口条件下的生产实践匡祎闫煜欣侯志勇李军岐(河北钢铁集团宣化钢铁有限责任公司炼铁厂河北宣化075100)摘要：宣钢5#高炉(450m3)由于炉缸电偶TE701#温度接近报警值，且对应部位冷却壁水温差和热流强度异常升高，自2010年4月堵2#风口作业，进行综合护炉。
在长期堵风口护炉期间，通过优化调整操作制度、强化过程参数控制、加强外围协调组织等措施，实现了炉况长期稳定顺行和获得较好的技术技经指标。
关键词：高炉护炉指标优化1.前言宣钢5#高炉有效容积450m3，2008年8月份停炉大修，本代炉龄冶强提高快，炉体侵蚀比较快（紧靠陶瓷杯垫的炉底一层炭砖下部中心温度也已经突破800℃，最高869℃），位于炉缸第二段冷板的2#冷板下部，1#、2#风口下方，标高7.141m的TE701#电偶温度于3月24日始开始异常上升，最高达848℃已经接近850℃报警值，该部位冷板水温差由原来的0.8℃升高到1.63℃。
根据壁体温度计算，TE701#电偶附近炉缸陶瓷垫还剩100~200mm厚或仅有渣壳保护（该部位陶瓷杯已侵蚀完）。
（咨询了北科大程教授，并校核了计算结果）。
针对炉缸TE701#电偶温度异常升高，采取提高该部位冷却强度、炉体灌浆、适当提高入炉钛负荷等综合护炉措施，自2010年4月长期堵2#风口。
一年来，通过优化调整操作制度、强化过程参数控制、加强外围协调组织等措施，实现了炉况长期稳定顺行和获得较好的技术技经指标。
宣钢5#高炉2010年4~12月主要技术经济指标见表1。
表1 宣钢5#高炉2010年4~12月主要技术经济指标平均日产t/d 焦比kg/t煤比kg/t小焦比kg/t粒煤比kg/t品位%风温℃CO2% 备注4月份1642 383 151 33 0 56.88 1118 18.35月份1694 366 144 30 24 56.43 1106 18.076月份1687 359 144 32 24 56.90 1115 18.587月份1036 387 145 35 24 55.97 1061 16.9 焖炉8天8月份1692 359 152 20 38 56.2 1119 17.99月份1117 377 150 16 38 56.55 1074 17.2 焖炉6天10份1388 395 142 23 24 55.98 1081 17.17 停炉16天11月份1385 439 147 43 0 56.30 1044 17.72 停炉17天12月份1689 369 146 44 0 56.96 1098 18.582、综合护炉在长期堵2#风口同时，采取一系列综合护炉措施，确保TE701#电偶温度稳定在正常范围内，高炉正常生产炉体安全。
自动化控制技术在炼铁高炉生产过程中的运用
自动化控制技术在炼铁高炉生产过程中的运用
自动化控制技术在炼铁高炉生产过程中扮演着重要的角色。
这些技术主要包括：高炉炉顶压力控制系统、风量控制系统、煤气控制系统、温度控制系统、热负荷控制系统和料仓料位控制系统等。
其中，高炉炉顶压力控制系统是炼铁高炉重要的自动化控制系统之一，其主要作用是调节高炉内的炉内压力，以优化高炉操作，并确保高炉的安全运行。
风量控制系统主要是控制高炉的风量和风温，以保证高炉的正常燃烧和熔化反应。
煤气控制系统则是控制高炉煤气的产生和利用，以合理利用高炉的热能。
同时，温度控制系统可以帮助控制高炉内的温度变化，以保证炉内冶炼反应的进行。
热负荷控制系统则是控制高炉的燃烧热量和热效率，以避免高炉过热或冷却，保证炉内压力和温度的平衡。
料仓料位控制系统则是控制高炉内的铁矿石和其他原料的投放和利用，以保证炉内反应的均匀性和稳定性。
总的来说，自动化控制技术在炼铁高炉生产过程中的运用可以提高炉内生产效率、减少污染排放、降低能源消耗、提高产品质量等优势。
高炉风机防喘振优化控制设计方案.详解
状态观测器
全局性的 优化结果
进一步采用遗传算法优化 计算防喘振线
控制器
防喘振阀 开度
鼓风机 静叶开度
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研究进度安排
1. 详细设计方案设计及历史数据搜集及调研： 2个月 2. 优化计算软件开发：3个月 3. 控制器软硬件设计：4-5个月 4. 系统联调及实验测试：3-5个月
共计：12-14个月
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人员投入与工作分工
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成本估算
• 实验材料费：10万元（用于系统硬件，系统制作，软硬件联调） • 软件费：15万元（购买正版软件（如MATLAB）用于编程与优化计算， 企业也可提供软件供开发系统使用，项目结束后全部软件包交给企业） • 差旅费：14.72万元（路费1400元往返每人次×40人次往返＋住宿200元 每人天×240人天+补助180元×240人天） • 劳务费：18.6万元，其中
4
项目设计方案
• 喘振线与防喘振线的优化设计
根据多变能量头公式以及鼓风机性能曲线，可以做出 鼓风机的“能量头~容积流量”曲线如左图所示。用遗传 算法优化计算拟合出喘振线，并进行非线性补偿，在此基 础上进一步采用优化方法拟合出防喘振线如右图所示。 系统喘振线与防喘振线计算好之后，将作为控制器的
输入之一。
鼓风机实时工况 防喘振阀状态
遗传算法 合适的初 始种群数 量和适应 度函数
鼓风机运行 历史数据 数据预处理
自抗扰控制 PID控制技术 的精髓、现 代控制理论 的成就、不 依赖于被控 对象精确模 型、能够替 代PID技术的 新型实用控 制技术
根据多变能量头公式采用 遗传算法优化计算喘振 线，并进行非线性补偿
高炉风机防喘振 优化控制设计方案
北京信息科技大学自动化学院 2015年7月
AV40-10型轴流式高炉鼓风机的PLC控制
系统结构
AV40-10 机组控制系统 PLC 部分采用美国 GE 公司的 GE 90-30 中小型集散控制系统实现 机组所需的过程控制逻辑控制，上位监控部分采用 GE Fanuc 公司的 Cimiplicity 监控软件实现操 作监视管理等功能。
系统结构如图一所示，由两台操作站、GE 90-30 冗余的控制器（IC693CPU364）、 GENUIS 总线控制器（IC693BEM331）、以太网及 GENUIS NET 网、VersaMax I/O 模块构成。
（西安蓝海公司)
图一 系统结构图
象。轴流压缩机发生的喘振危害远远大于其它类型压缩机，因此设置了防喘振控制系统。一旦
轴流压缩机进入喘振工况，打开放空阀某一角度，使轴流压缩机迅速离开喘振工况。
如图二所示，根据宣钢现场的工艺要求，防喘振线与喘振线之间的0 型轴流压缩机在转速恒定时，利用改变静叶 开度达到调节排气流量和压力，或者固定静叶某一角 度，利用改变汽机转速来达到所需的风量和压力。为 了灵活操作，在 PLC 内部设置了“流量/压力选择开关 ”，可以按高炉实际生产工况的需要选择回路为定风量 调节或定压力调节。
逆流保护及安全运行的控制 逆流保护是压缩机最为重要的保护，当防喘振系统不能有效地调节，从而设置了 “防逆流 保护系统”。逆流系统由“三级”保护组成: 第一级：有逆流信号出现，不论时间长短，在产生“喘振”声光报警的同时，计数器计下
一次“喘振”，这时实际上应由防喘振调节系统起保护调 节作用。
第二级：若逆流信号持续 T1 秒，或在 T2 时间内又 出现第二次逆流信号，则机组进入“安全运行”。并有“ 逆流”的声光报警。“安全运行”是实现压缩机不停机 的自我保护措施。使放空阀快速全开，逆止阀强行关闭。 静叶退回，使风量减小，风压降低。
高炉自动控制系统中的PLC应用研究
2018.2高炉自动控制系统中的PLC应用研究白江涛(河北普阳钢铁有限公司，河北邯郸，056305 )摘要：基于高炉自动控制系统的设计需求分析，文章明确了系统的各功能模块，并对P L C在系统中的配置与使用以及PROFIBUS总线的构成进行探讨。
经运行，系统应用效果良好，可实现高炉的快捷、稳定与准确生产。
关键词：高炉；自动控制系统；PLC ; WinCC ; PROFIBUSApplication of PLC in automatic control system of blast furnaceBai Jiangtao(Hebei Puyang Iron and Steel Group,Handan Heibei,056305) Absrtact: Based on the design requirement analysis of blast furnace automatic control system,this papermakes clear the function modules of the system,and discusses the configuration and application of PLC in the system and the composition of Profibus bus.After operation,the system has good application effect, which can realize fast,stable and accurate production of blast furnace.Keywords: Blast furnace;automatic control system;PLC;WinCC;PROFIBUS〇引言高炉自动化控制在很大程度上决定着高炉工作的稳定性以 及炼钢过程中供应合格铁水的能力,高效的高炉自动控制系统可 发挥降低能耗、保证高炉炼铁工艺连续性、软硬件方式实现前后 工序相互连锁等功能，为后续炼钢供应优质原料。
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。
5号高炉风机防喘振保护系统的改造
３ 安 装 、 试 与 运 行 调
利 用 ４号风 机 大 修 的 机 会 ， ２ ０ 年 １ １ 于 ０６ 月 ８日安 装 该 系统 ， 计算机测 点显示 和记 录，Ｌ 从 Ｐ Ｃ控 制 和 调 节 ， 作 方 操 式的切换都逐点进 行调试 ， 调试 中 ， 设 了 紧急 快 开 的保 持 增 复 位 功 能 ， 定 了掉 电放 风 阀稳 定 在 原 先 的 状 态 ， 证 风 机 确 保 不 出 现 误 断 风 事 故 。在 厂 家 的 配 合 下 ， 试 非 常顺 利 。１月 调 １ 日当 天 ， 试 基 本 结 束 。通 过 现 场 加 信 号 模 拟 放 风 动 作 ８ 调 调 节 试 验 ， 节 效 果 和 动 作 正 常 。 风 阀 快 开 动 作 时 间小 于 调 放 １ ， 节 迅 速 而平 滑 。 从 整 个 结 果 来 看 ， 到 了 预 期 的 设 计 ｓ调 达 效果 。 （ ） ０ ６ ３月 ２ 日进 行 动 态 试 验 ， 转 速 在 ４ ７ ｒ １２０ 年 ４ 当 ７ ０／
Ｉ ｏ２ 后５％ 号阀动作
Ｄ， Ｉ Ｈ
风阀
飙 阀
． ＿ ｛
— — 一
肭
｝ ＿ －
匕） ２ 放风 阀 号
Ｉ比较
（ 产 品 将 Ｏ ５ ＤＣ 的信 号 放 大 为 一２ Ｏ ＋ ２ ０ 该 ～ Ｖ Ｏ～ ０ ｍＡ 的 工 作执行信号 ， 由分离元 件组 成） ２ ０ 并 ，０ ０年后厂 家 已不再 生 产该 产 品 ， 保 护 设 备 不 但 存 在 重 大 的 安 全 隐 患 ， 且 没 有 该 而 备 品 、 件 ， 重威 胁 风 机 和 ５号 高 炉 的 安 全 生 产 。 备 严 为 了 确 保 风 机 和 ５号 高 炉 的 安 全 生 产 ， 该 保 护 系 统 对
2500m3高炉的顶压控制
2500m3高炉的顶压控制作者：薄巍来源：《科技创新导报》2018年第04期摘要：炼铁高炉内部是一个高温、高压的还原性密闭空间，高炉顶压是高炉炉况的一个重要参数，它是整个高炉炉内的气体流动、高炉透气性的一个综合体现。
高炉顶压的稳定有利于高炉内铁矿石的还原反应，一个1000m3以上的炉况良好的高炉，顶压的波动范围不会超过±3kPa。
这就给高炉的自动化控制提出了更高的精度要求。
本文主要介绍了宣化钢铁公司2500m3高炉的顶压控制系统。
关键词：设备冗余前馈控制过程站中图分类号：TF54 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2018）02（a）-0004-021 宣钢2500m3高炉控制系统宣钢2500m3高炉的控制系统采用美国ABB公司的AC800F控制系统。
其PLC控制硬件分为炉顶系统、上料系统、水冷系统、喷煤系统、热风系统和本体系统6个过程站，其中顶压的输入输出控制涉及炉顶系统和本体系统两个过程站。
2 顶压反馈系统宣钢2500m3高炉的顶压是通过4个减压阀组来调节，4个减压阀组后在串联TRT（余压发电）系统，在调节高炉顶压的同时，可以进行发电。
2.1 硬件的冗余设计首先，在炉顶控制站安装两个顶压A、B反馈信号，在本体控制站安装两个顶压C、D反馈信号，这两对信号再分别进行比较，各选出一路正常信号炉顶上升管压力1和炉顶上升管压力2输出到TRT。
其次，把从主控室到动力厂TRT的信号传输线设计为2路。
信号分别由本体控制站输出模件与炉顶控制站输出模件给出。
TRT静叶调节时，主要选择1路信号进行调节，如果1路信号发生故障，程序自动地调节到2路上进行调节，不会影响高炉生产。
设计图如图1所示。
2.2 程序的冗余设计顶压反馈保护程序通过ABB的AC800F9.1编程实现的，如果两个顶压反馈都正常（是否正常，通过程序自动判断：两个顶压值求差，取绝对值，如果该值﹤5，认为正常），则由工长通过顶压趋势判断，哪一个波动更小，就在操作员站的操作画面上通过按钮选择哪一个；如果两个顶压有一个不正常（顶压差的绝对值≥5，表明两个顶压相差较大，其中某一个可能有故障），则进行进一步自动判断。
宣钢4号高炉稳定控制技术创新应用
宣钢4号高炉稳定控制技术创新应用
张利波;褚润林;王海涛;王聪渊
【期刊名称】《河南冶金》
【年(卷),期】2016(024)003
【摘要】对宣钢4号高炉(1800 m3)稳定控制技术创新应用进行了总结.通过采取合理的下部送风制度,量化风速、动能,保证合理炉腹煤气量和一定大小回旋区实现高炉稳定顺行;根据下部送风制度,选择合理布料参数,按照“制衡”的原则,采取疏导和压制措施使煤气流分布均衡;结合炉缸工作状态,精确控制钛负荷、调整炉底冷却强度;单场出铁,控制与炉缸工作相适应的铁水流速,保证高炉炉缸活跃,实现了4号高炉的稳定控制.
【总页数】3页(P46-48)
【作者】张利波;褚润林;王海涛;王聪渊
【作者单位】河北钢铁集团宣钢公司;河北钢铁集团宣钢公司;河北钢铁集团宣钢公司;河北钢铁集团宣钢公司
【正文语种】中文
【相关文献】
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宣钢高炉电气控制系统改造的实践
宣钢高炉电气控制系统改造的实践樊锋【摘要】宣钢高炉均采用自动上料、热风炉自动烧炉技术和工业电视监控等技术,生产过程中发现的电气控制设备存在一些问题.主要介绍了高炉炉前电控设备、监控设备被、热风变频调速改造等功能完善改造及创新的过程,通过系列改造和创新电控设备适应了宣钢现有生产模式,对于满足高炉生产起到了关键性的作用.【期刊名称】《冶金动力》【年(卷),期】2016(000)006【总页数】4页(P15-17,28)【关键词】高炉;电控设备;监控;变频调速【作者】樊锋【作者单位】河北钢铁集团宣钢设备能源部,河北张家口 271104【正文语种】中文【中图分类】TM76宣钢现有5座高炉，其中1#、2#高炉分别于2008年3月和2010年10月投产，高炉炉容均为2500 m3，3#高炉投产于1989年，2011年大修扩容为2000 m3，4#高炉投产于2005年，容积为1800 m3，5#高炉投产于2003年，容积为530 m3，各高炉均采用自动上料、热风炉自动烧炉技术和工业电视监控等技术，生产过程中发现电气控制设备存在一些问题必须通过改造完善其功能，以适应生产的需要。
2.1 1#炉炉前泥炮出现的事故有以下几点：油箱漏油、跑油到下限位，不能及时发现，造成铁口不能出铁，泥炮操作室跑油不能及时停车，造成处理事故延长，电气出现严重问题造成此铁口不能正常出铁，经常出现软启动过负荷起车跳闸，为此进行技术改造。
2.2 2#高炉热风炉系统于2011年与2#高炉同步建成并投入生产。
为更直观地了解热风炉关键设备运行状态，在3座热风炉的3个热风阀、3个冷风阀处设计安装监控摄像共6套。
系统原设计安装监控摄像机6台，现场视频信号采用光纤传输至高炉主控楼内的电视控制室，将现场图像显示于主控室的电视终端。
6套监控系统的现场供电也是由主控楼工业电视控制室提供。
2014年11月21日，2炉2#热风炉管道发生爆炸、着火，视频监控系统陷于瘫痪，着火导致热风炉现场电缆桥架烧毁，6套监控系统的6根传输光缆其中5根被烧毁，并损坏6对视频光端机、6台监控摄像机，供电电缆也被烧毁。
高炉风机防喘振先进控制技术
高炉风机防喘振先进控制技术高炉鼓风机是炼铁过程中的核心动力设备，对于整个钢铁企业而言，鼓风机的运行状态与企业的产量、效益、安全息息相关，防喘振控制作为高炉风机控制中最重要的一环，其控制效果完善与否，在很大程度上决定了能否充分发挥鼓风机的潜能，为高炉提供一个安全、稳定、高效的风源，保证高炉达到理想的利用系数。
一、目前在炼铁行业高炉风机防喘振控制技术中普遍存在的问题1．“保风机”与“保高炉”之间的矛盾：在防喘振控制回路中，由于缺少完备的数学算法，在工况点接近喘振线时，“保风机”和“保高炉”往往成为一对不可调和的矛盾。
防喘振动作的速度主要由调节器的增益值来决定，在调试过程中，往往对增益值如何设定感到两为其难：如增大数值，防喘振阀在动作时打开得过快、过大势必会产生较大的流量和压力波动，这种波动是高炉正常生产中无法接受的。
如减小数值，又不能保证在工况点上升较快的情况下保证风机不进入喘振区。
产生这一矛盾根本的原因是防喘振控制回路设计的出发点是保护风机本体，对如何在保护风机的同时又保护高炉的正常生产缺少必要的考虑。
目前普遍应用的防喘振控制效果的现实情况是：一旦工况点越过防喘振线，防喘振阀进行调节动作，工况点在2~3秒钟内由接近喘振区域被向下拉至距离防喘线以下，风机出口压力的波动至少会超过40kPa，在高炉憋压比较突然的情况下，压力的波动甚至可能达到100~150kPa，这样幅度的波动远远超过了高炉操作所允许的范围。
一般来说，导致来自高炉的阻力增大、风机工况接近喘振线的原因可能是以下几种：在热风炉切换的过程中操作不慎、高炉炉料下落、炉顶煤气压力控制不稳等，这些原因都可能导致炉料料层透气性下降、高炉工况恶化。
从维持高炉工况的角度出发，在这种情况下，最需要的就是高炉风机能够保证稳定的送风压力，使高炉工况得以好转，而由于防喘振控制的局限性，往往恰是在这一时候，供风压力最不稳定，导致和加剧了高炉座料，而高炉工况一旦变坏后往往需要几天的时间才能逐渐恢复，由此给炼铁企业造成巨大的经济损失。
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1概述目前宣钢4台套高炉鼓风机与四座主系列高炉形成一对一运行模式，其中3#AV80-16型汽轮鼓风机为3#2000m3高炉供风，机组年平均设计供风流量为：5700m3/min，年平均大气压:0.930bar,入口温度：8.2℃，出口压力：0.450MPa。
正常工况下，供风流量为:3950~4050m3/min，送风压力：0.385~ 0.390MPa。
在日常运行过程中，由于风机设计工况点偏离实际运行工况线，风机存在长期放风运行现象，防喘阀开度保持在15%~25%的位置，放风量约为：350~650m3/min，长时间的放风运行不仅给机组带来不稳定因素，也导致了一定的风量和能量损耗。
随着宣钢公司对能源环境保护的日益提高，采用节能降耗新技术来提高设备潜能已成为发展的必由之路，因此，我们对鼓风机控制工艺进行分析并对3#鼓风机防喘振试验重新标定，重点对防喘控制系统进行EPU节能控制改造。
EPU技术是“Economy& Performance Upgrade”的简称，中文意思是节能性能改进，其实现方式就是根据系统负荷实时调整系统能耗，可以根据当前系统的不同负荷状态、动态地调整整个系统的功耗水平，从而实现节能、降低功耗的目的。
采用动态的性能曲线进行补偿，可以在不同温度下尽最大可能的满足高炉对送风参数的要求，扩大了风机运行工况范围，在正常运行期间能减少甚至消除放风量，有效地解决了风机放风浪费、性能发挥不完整的问题，消除风机保护与工艺管网间的矛盾，对于高炉及风机的安全运行起到积极地保障作用。
2改造工作内容2.1改造思路针对现有鼓风机工艺控制方式进行分析，找出风机运行存在的问题，本着提高鼓风机性能，节能增效的目的，采用节能增效（EPU）控制工艺，准确定位防喘线，并对防喘控制程序进行了补充及完善，利用科学合理的补偿算法，进一步完善了防喘振调节功能，提高了对鼓风机防喘、逆流等危险工况的预知防范功能，保障了机组的安全稳定运行。
2.2改造优点2.2.1科学合理地进行性能曲线补偿风机不同静叶角度下的喘振临界点存在于流体的最小流量，而气体的体积随温度的变化非常大，气体的密度、流量也随之产生很大的变化，风机的喘振极限压力在不同密度的气体下所表现出来的数值是不一样的。
一般来说，冬季风机的性能要高于夏季，宣钢高炉EPU防喘控制系统技术应用王宏军（河北钢铁集团宣钢公司设备能源部，河北张家口075100）【摘要】针对冶金行业高炉鼓风机实际运行工况，分析了高炉与鼓风机对应风量的性能关系，并基于实际案例采用了EPU防喘振性能技术，达到了节能降耗的目的。
【关键词】高炉鼓风机；防喘控制；动力装置【中图分类号】TH44【文献标识码】B【文章编号】1006-6764（2015）09-0043-04Technical Application of EPU Anti-surge Control Systemin the Blast Furnaces of Xuanhua SteelWang Hongjun(Xuangang Equipment and Energy Dept.of Hebei Iron and Steel Group,Zhangjiakou,Hebei075100,China)[Abstract]The performance relationship between blast furnace and the corresponding blast volume of the blast fan was analyzed in view of the practical operation state of blast furnace fans in domestic steelmaking sector.EPU anti-surge technology was adopted based on actual cases,which has achieved the goal of energy saving and consumption reduction.[Keywords]blast furnace fan;anti-surge control;power device行补偿，将喘振线做成了动态调整线，从根本上避免了事故隐患的发生。
冬季、夏季的喘振线比较见图1。
图1中可以看出冬季风机运行工况线高于夏季运行工况。
图1冬季、夏季的喘振线2.2.2稳定和快速地进行防喘振响应在防喘振调节方面，用EPU调节模块替代了PID调节，这个模块充分利用PLC的运算优势，对工况点做综合计算分析，根据分析结果得出响应速度，避免常规调节所引起的双向震荡和超量调节的问题，可以实现慢速波动慢调节，快速运动快速响应的特点，使工况点可以更贴近防喘线，扩大了可利用的空间范围。
EPU调节器的响应曲线分三个阶段（见图2），其中a段为快速响应阶段，在扰动产生的初期快速响应，确保鼓风机工况迅速回调；b段为稳定调节阶段，根据初始调节后的工况进行判断、预测并调节，确保调节过程的稳定性和安全性；c段为稳定区域，此时工况点覆盖防喘线或位于调节线上，鼓风机稳定供风。
这种调节不仅能保证机组运行安全，更能减少高炉意外泄压，对高炉安全运行起到了有效地保护作用。
EPU调节器的响应曲线见图2图2EPU调节响应曲线常规控制工艺对操作的要求是使工况点远离防喘线，以避免撞到防喘线而造成快速放风。
通常的操作是：将静叶角度适当加大，将防喘阀打开一定角度，使工况点向下并远离防喘线，一部分风量通过防喘阀放风，同样也使风机的工况范围缩小。
EPU控制允许工况点接近并达到防喘线，因此，在操作的时候，根据高炉的需求调节静叶角度，工况点沿防喘线移动达到需要的压力，此时防喘阀完全关闭或打开很小的角度，节约了以往被放空的风量，产生利润空间。
两种操作方式的对比效果见图3。
常规操作方式：打开防喘阀，使工况点远离防喘线，造成放风浪费。
EPU操作方式：靠静叶调节来得到最大性能下的工艺压力。
图3两种操作方式的对比效果3防喘振控制改进针对原设计时鼓风机组设定防喘线偏低，风机安全运行预留裕度较大这一问题，2013年5月对机组进行喘振试验标定，分别在四个不同静叶角度/// /t（30.0°，40.0°，50.0°，60.0°）下进行喘振性能试验，根据喘振试验参数设定喘振曲线，并对防喘振性能曲线重新标定，把升级后的EPU控制程序加载到PLC 中，提高静叶40°~50°时防喘振数值，进一步扩大了风机运行工况范围。
3.1改造前防喘振控制根据鼓风机性能测试实测出的风机喉部差压（ΔP）与排气压力P的函数关系得出风机的特性曲线和喘振曲线，在计算机控制中设定了喘振调节报警、喘振调节、喘振预报、喘振四个函数发生器。
为确保风机安全运行，在实际运行中我们将喘振线平行下移4%得出喘振预报线、喘振线平行下移8%得出喘振调节线，喘振线平行下移10%得出喘振调节报警线，喘振线为实际发生喘振线的99%，以上为喘振四条线控制（见图4），其中A线为喘振线，B线为喘振预报线，C线为喘振调节线，喘振调节报警线在操作员站画面上未标出，只报警不显示。
图4改造前喘振曲线3.2改造后防喘振控制根据机组喘振试验参数重新标定防喘振曲线，制作喘振线（A线），喘振线下方6%为喘振调节线（B线）。
改造后，建立了科学合理的风机性能温度补偿曲线模型，使风机性能曲线随季节温度变化进行动态补偿，以保证风机随时可以找到真正的运行极限。
具备稳定、快速的风机防喘振控制响应，EPU节能技术控制软件舍弃了原有的风机防喘振PID调节模式，充分利用PLC建立快速和精确的控制算法，快速响应意外情况，在工况点距调节线30kPa时动作，而在快速响应的同时，根据实际工况变化的趋势，快速趋于稳定，有效地避免了常规调节所引起的双向震荡和超量调节造成风机和高炉送风压力波动大等故障，由此也实现了风机和高炉工艺的整体性能提高。
图5改造后喘振曲线3.3防喘振控制改进（1）防喘振控制程序采用更为科学合理的补偿计算方法，更为精确的仿真和更加完善的防喘振调节功能，同工况（送风压力、送风流量）下，静叶角度较原来降低3°~5°，防喘阀开度则由15%降到0%，运行中不发生放风现象，汽轮机蒸汽耗量明显降低；(2)改造后，防喘控制改为双线控制，提供了更安全的运行状态及更为节能的操作方式，可以使运行工况点靠近调节线运行，在风机及后序工艺管网不发生大范围变化时，防喘阀开度保持不动，消除了风机保护与工艺管网之间的矛盾，保护了风机和高炉的安全运行。
3.4改造前后喘振控制曲线参数(见表1)4改造效果EPU技术改造前后数据显示，汽轮机平均蒸汽单耗同比由3.25t/万m3降至3.09t/万m3，按360天运行计算，年供风量为205920万m3，蒸汽按100元/t计算，则每年减少用蒸汽费用为：N=Q×(U1-U2)×100÷10000式中：N—年节约蒸汽费用，万元。
Q—年供风量，万m3U1--改造后蒸汽单耗，t/万m3U2--改造前蒸汽单耗，t/万m3则N=Q×(U1-U2)×100÷10000=205920×（3.25-3.09）×100÷10000=329.47（万元）5结语通过对高炉鼓风机EPU 防喘控制系统改造，使//MPa/ /MPa（上接第42页）邻近汽源的改造是改善该区域用汽的最有效办法。
4.4改变低压蒸汽汽源参数的可行性根据低压蒸汽管网和流向(见图4)，该区域的蒸汽主要来自轧二车间、炼钢、低压锅炉、电厂。
对上述汽源提高温度或降低压力，理论上都可以提高供汽的过热度。
能环部召集相关汽源单位和用户以及BSEE进行了讨论，认为改变汽源参数的方案基本不可行，主要技术分析如下：①低压蒸汽管网设计参数为1.6MPa、260℃，如提高蒸汽温度，将超设计安全范围，存在一定风险；还需要对管网重新校核计算，工作量庞大；即使计算能通过，但运行的管道上进行焊缝探伤和水压试验是不可能的。
②低压锅炉的过热器换热面积不可改变，提高过热温度将减少低压锅炉的产汽量，进而降低其承担系统变动负荷的调节能力。
③炼钢蓄热器蒸汽出口温度不可调节，且供汽方式是间歇性的，无助于提高管网过热度。
④提高汽源温度会对邻近用户产生影响，如三期化产毗邻电厂，在现行温度下运作良好（化工将管网蒸汽减温减压至饱和蒸汽使用），提高电厂供汽温度将影响化工。
⑤轧二车间加热炉汽化冷却系统外供的是饱和蒸汽，并在该区域全部消化（产汽量占该区域用汽量的70%左右）。
即使能提高上述汽源温度，对改善该区域蒸汽温度的作用也不大。