大型高炉鼓风机控制系统概述资料

Northeastern University
本课题研究的目的和意义
• 我国没有生产过4000立以上高炉鼓风机，为了发展民 族工业，大型高炉鼓风机的国产化研究非常必要。本课题 中所研究的大型透平式压缩机的成功运用，是对其核心技 术消化和吸收，作为一种经验技术进行总结储备，为我国 开发的更大型高炉透平式压缩机提供必要的技术支持。但 是由于技术保密，没有相关的产品图样、技术文档、工艺 等技术资料。目前，借鉴其技术唯一可行的办法就是机组 实际运行中，各工况下的性能参数对比，根据实际运行中 自动控制系统下的各种操作，再对其进行不断完善、优化 ，使机组在不同气候条件下，进行自我调节和人工调节相 结合，来满足高炉各种工况下的需求。
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大型透平式压缩机结构分析
AV100－18型轴流压缩机是一种全静叶可调式的 轴流压缩机，其空气动力学特点是流量、压力可调 节范围宽广，各工况点效率高，高炉鼓风机的气动 设计是机组性能保证的关键环节之一。陕西鼓风机 集团使用先进的气动设计计算程序，利用叶栅吹风 试验数据模化设计，并研发了新型叶片，更进一步 提高了高炉鼓风机的效率，增大鼓风机的运行工况 范围，整机效率提高1.36%以上，同时该机组具有较 高的自动化水平，配套程度高，运行平稳，各项技 术指标均达到国际先进水平。
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叶片承缸
叶片承缸为水平剖分型，中分面用预应力螺 栓联接形成一个内孔为很小锥度的筒体，与转子 组成轴流压缩机的通道。这个通道的几何尺寸是 由气动计算来确定的。叶片承缸的缸体由球墨铸 铁QT400铸造而成，通过两端支撑在机壳上，靠进 气侧的一端为固定支撑，靠排气侧的一端设计成 为滑动支撑以满足缸体热胀的要求，承缸的进气 侧相配的是进口圈，排气侧相配的是扩压器，分 别与机壳、密封套组成一个收缩通道和扩压通道 。从而组成了一个完整的轴流压缩机通道。
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国内透平式压缩机研究和发展现状
我国透平式压缩机制造业经历了从无到有的迅速发展 ,除了各大汽轮机厂外,还有许多鼓风机专业生产厂,如沈 阳鼓风机厂、陕西鼓风机厂、上海鼓风机厂、武汉鼓风机 厂等可以生产各种规格的工业透平式压缩机。透平式压缩 机的理论研究、设计工作都取得了很大的进步，除了自行 设计，还从国外引进技术，推动我国透平式压缩机事业的 发展。早期，沈阳鼓风机厂从意大利新比隆引进了MCL（ 水平剖分型）、BCL（筒型）和PCL（输气管线型）三种系 列压缩机技术之后，又从日本引进了DH系列压缩机，陕西 鼓风机厂从瑞士苏尔寿公司引进轴流式压缩机技术，生产 A系列（静叶不可调）和AV系列（静叶可调）多种规格轴 流式压缩机。
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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。
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Hale Waihona Puke Baidu
转子及动静叶片
转子由主轴、动叶片、隔叶块及叶片 锁紧装置等组成，主轴为高合金锻钢锻造 而成，主轴上安装有动叶片，转子上有两 个平衡盘，压缩机的主要轴向推力通过平 衡盘平衡，平衡盘为主轴的一部分，剩余 的轴向推力通过安装在轴承箱内的止推轴 承来进行吸收平衡。
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压缩机外形结构示意图
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压缩机内部结构图
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压缩机壳体
机壳分上机壳和下机壳两部分，为水平 剖分型，上、下机壳在中分面处用预应力螺 栓相联接，采用 HT250灰铸铁铸造而成，进 、出气法兰均垂直向下。机壳排气端固定， 受热后进气端膨胀。与叶片承缸一起构成双 层缸体结构，使得机壳坚固耐用，把由于温 度改变而造成的内部压力和扭曲变形减少到 最小，并有利于降低噪音。
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全静叶可调轴流压缩机结构特点
AV100－18轴流压缩机主要是由机壳、 叶片承缸、调节缸、转子、进口圈、扩压 器、轴承箱、油封、气封、伺服马达、机 座等组成。该机组由电动机拖动，采用膜 片连轴器连接，止推轴承设置在排气侧， 机壳死点设置在排气侧，从轴流压缩机进 气侧看其旋转方向为顺时针。
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 。
大型高炉鼓风机运行保障及优化 技术研究
答辩人：程 华 指导教师：李鹤
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主要内容
• • • • 一、绪 论 二、大型透平式压缩机结构分析 三、高炉鼓风机控制系统分析 四、大型高炉鼓风机实际运行工况的优化
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一、绪 论
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新叶型CFD流场分析的流线图
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国外透平式压缩机的研究和发展现状
近十年来，在经济全球化和激烈竞争的背景下 ，国外离心压缩机制造业也经历了不断的并购重 组。2001年，德国MAN集团重组了GHH BOSIG和苏 尔寿，形成了曼透平MANTURBO公司。德国MAN集团 成为世界最大的透平机械和压缩机设备生产商。