徐震 朱建會

（萊蕪鋼鐵集團(tuán)自動化部，萊蕪 271104）

前言

高爐鼓風(fēng)機是高爐最重要的動力設(shè)備。它不但直接提供高爐冶煉所需的氧氣，而且提供克服高爐料柱阻力所需的氣體動力。近年來使用大容量同步電動鼓風(fēng)機。這種鼓風(fēng)機耗電雖多，但啟動方便，易于維修，投資較少。鼓風(fēng)機的運行狀態(tài)與企業(yè)的產(chǎn)量、效益、安全息息相關(guān)。鼓風(fēng)機的自動控制及保護(hù)功能的控制效果在很大程度上決定了能否充分發(fā)揮鼓風(fēng)機的潛能。5＃高爐鼓風(fēng)機自動控制系統(tǒng)采用的是ABB公司的AC800F控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)融傳統(tǒng)的DCS和PLC優(yōu)點于一體并支持多種國際現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。它既具備DCS的復(fù)雜模擬回路調(diào)節(jié)能力、友好的人機界面(HMI)及方便的工程軟件，同時又具有與高檔PLC指標(biāo)相當(dāng)?shù)母咚龠壿嫼晚樞蚩刂菩阅堋?/p>

本文研究并開發(fā)了高爐鼓風(fēng)機自動控制系統(tǒng)，經(jīng)過長時間運行實踐，表明該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，為企業(yè)創(chuàng)造了良好效益。

1 設(shè)備組成

鼓風(fēng)機機組由汽輪機系統(tǒng)、風(fēng)機系統(tǒng)和油系統(tǒng)等部分組成。

1.1 汽輪機系統(tǒng)

從蒸汽母管來的蒸汽經(jīng)自動主汽門、調(diào)速汽門后進(jìn)入汽缸，使汽輪機高速旋轉(zhuǎn)。做功后的乏汽被冷凝成凝結(jié)水回到鍋爐中，完成由汽到水的轉(zhuǎn)化，完成了熱力循環(huán)。

1.2 風(fēng)機系統(tǒng)

風(fēng)機轉(zhuǎn)子由汽輪機帶動同步轉(zhuǎn)動，空氣經(jīng)空氣過濾器過濾后進(jìn)入風(fēng)機中，風(fēng)機對空氣做功進(jìn)行壓縮，為高爐提供符合工藝要求的冷風(fēng)；保證供風(fēng)的穩(wěn)定。

1.3 油系統(tǒng)

油系統(tǒng)包括兩大部分，動力油系統(tǒng)和潤滑油系統(tǒng)。它們由各自的油站和油路組成。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成：底層是基于PROFIBUS-DP的現(xiàn)場級設(shè)備層控制系統(tǒng)；上一層是工業(yè)以太網(wǎng)?？刂破髋渲贸呻p機熱備及冗余通信模式，即為系統(tǒng)配置了兩套控制器，平時正常運行時，一套處于運行狀態(tài)，另一套處于熱備狀態(tài)，一旦主控制器故障，則備用控制器能立刻投入運行，絲毫不影響系統(tǒng)的正常運行；為每套控制器也配置了兩套現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)，均處于工作狀態(tài)，一旦其中的一條網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，則另一條網(wǎng)絡(luò)仍然能保證系統(tǒng)運行，絲毫不影響系統(tǒng)的正常運行，提高了整個系統(tǒng)的可靠性?，F(xiàn)場采集的信號從站的I/O模板，在I/O模板中進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，通過PROFIBUS總線送到控制器里，控制器根據(jù)編制的程序?qū)π盘栠M(jìn)行處理，并且將處理后的數(shù)據(jù)通過標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)送到工程師/操作員站的監(jiān)控畫面上進(jìn)行參數(shù)顯示；操作員在監(jiān)控畫面上啟停設(shè)備或調(diào)節(jié)閥門，這些數(shù)據(jù)就通過標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)送到控制器里，控制器根據(jù)程序處理后，將其通過Profibus總線送到從站，從站摸板進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換后控制現(xiàn)場設(shè)備。

3 控制功能

3.1 儀控功能

主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、顯示，并對一些重要參數(shù)進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)回路有兩種工作方式：自動模式和手動模式。

3.2 防喘控制

當(dāng)鼓風(fēng)機送風(fēng)量減小，出口壓力升高時，鼓風(fēng)機就容易出現(xiàn)喘振。根據(jù)工藝要求，采用了模擬加數(shù)字的控制方法，在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，常規(guī)PID調(diào)節(jié)起作用，在緊急情況下，數(shù)字調(diào)節(jié)起作用，使風(fēng)機的防喘閥迅速打開，解除緊急情況，調(diào)節(jié)框圖如下：

3.3 安全運行閉環(huán)控制

在機組運行過程中，當(dāng)進(jìn)風(fēng)溫度高或由于出現(xiàn)逆流信號或手動轉(zhuǎn)入安全運行指令時，機組就自動進(jìn)入安全運行，此時，防喘閥應(yīng)全開，如果此時防喘閥出現(xiàn)故障，打不開，則會使機組進(jìn)入喘振工況，并最終導(dǎo)致機組損壞，為了保護(hù)機組的安全，我們在此處采用了閉環(huán)控制，控制方法：當(dāng)進(jìn)入安全運行狀態(tài)后3秒，若防喘閥接近開關(guān)位置反饋信號和常規(guī)位置反饋信號都沒有檢測到全開，則報警儀上出現(xiàn)聲光報警“防喘閥故障”，并立即停機。

3.4 電氣設(shè)備切換

由于電氣設(shè)計及電氣元件的問題，在系統(tǒng)調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)設(shè)備控制由自動轉(zhuǎn)換到手動后，無法用手動按鈕停止設(shè)備，造成在緊急情況下，無法在現(xiàn)場立即停止設(shè)備，針對這個問題，我們在程序中采用了電氣延時技術(shù)，保證在切換到手動后，控制系統(tǒng)輸出的信號保持一定的時間，保證電氣設(shè)備無擾切換，提高了系統(tǒng)的可操作性。

3.5 盤車控制

盤車控制既可以在監(jiān)控站進(jìn)行又可以在現(xiàn)場操作的方式。在自動方式下，由操作人員在監(jiān)控站進(jìn)行盤車操作；在手動方式下，由操作人員在現(xiàn)場進(jìn)行盤車操作。由于此設(shè)備的盤車裝置控制要求比較特殊，盤車電磁閥不是連續(xù)得電工作，而是通12秒斷15秒，如此循環(huán)往復(fù)，因此在設(shè)計手動操作回路時，設(shè)計了電氣時間繼電控制回路，保證了循環(huán)時間的實現(xiàn)。

3.6 逆流判斷和保護(hù)

對逆流判斷采用了三個喉差開關(guān)三選二的方式，控制測策略為若機組正常運行過程中，檢測到三個喉部壓差開關(guān)中有兩個同時低于報警設(shè)定值，則說明發(fā)生了逆流，機組立即轉(zhuǎn)入逆流保護(hù),若只有一個喉差開關(guān)檢測到低于設(shè)定值，則系統(tǒng)正常運行，操作人員可對出現(xiàn)問題的信號進(jìn)行適當(dāng)?shù)臋z查，看是由于什么原因造成信號偏高，既保護(hù)了機組又防止了誤停機的發(fā)生。

結(jié)語

本文介紹了高爐鼓風(fēng)機的設(shè)備組成和特點，研究并開發(fā)了高爐鼓風(fēng)機自動控制系統(tǒng)。成功開發(fā)了儀控功能、防喘控制、安全運行閉環(huán)控制、安全運行閉環(huán)控制、電氣設(shè)備切換、盤車控制、逆流判斷和保護(hù)等功能。經(jīng)過長時間運行實踐，表明該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，保證了生產(chǎn)的順利進(jìn)行，為企業(yè)創(chuàng)造了良好效益。

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