技術領域

本發明涉及一種鼓風機控制裝置，具體涉及一種超大容量的鼓風機防喘振控制裝置。本發明還涉及一種上述裝置的控制方法。

背景技術

高爐鼓風是直接為高爐生產服務的，并接受高爐的指令進行送風、送氧、脫濕等作業。鼓風機運行參數中分兩部分，一部分是由高爐給出的指令性參數，如風量、氧量、濕度；另部分運行參數是鼓風機組安全運轉必須的，如風壓、潤滑油壓力等。

如圖1所示是鼓風機的系統原理圖，空氣經空氣過濾器送入脫濕器，然后經過吸入閥氧混合器進入鼓風機，這里鼓風機為靜葉可調式，不同靜葉角度可以對應不同風量-壓力特性曲線，空氣在鼓風機中增壓后經逆止閥、防阻塞閥、吐出閥后向高爐送風，當鼓風機運行點觸到防喘振線后，防喘振控制調節器激活，放風閥根據防喘振控制調節器輸出控制信號MV確定放風閥開度，放風運行，最終使得鼓風機運行點遠離防喘振控制線回到安全區域。

高爐正常生產是以風量為基準，高爐在定風量操作狀態下，風壓將隨爐內物料的狀態而變化，爐況的好壞將決定風壓大小。根據軸流式風機固有特性，當鼓風流量低于某一極限值以后(對于某一風壓)，運轉將不穩定。這時，鼓風機的轉子受到周期性的交變負荷，鼓風機靜葉應力增加，嚴重時會軸向竄動，燒壞軸瓦打碎葉片，機體的這種強烈振動稱為喘振。鼓風機在給定的吸氣條件下，通過第一級的氣流速度達到音速時，第一級流量不隨壓差增加而增加，這一現象叫初級阻塞。同理在末級，排氣壓力降低時，氣流因膨脹流速超過音速，發生末級阻塞現象。風機產生阻塞時的流量-壓力各點的連線叫阻塞線，阻塞時，葉片前后壓差很大，影響鼓風機安全運行。對于運行人員而言必須嚴格監控風壓處于安全區域。

根據這一特性，對鼓風機的防喘振控制功能設計了緊急開放線、防喘振控制線、防喘振接近線和防阻塞控制線，如圖2所示，控制鼓風機輸出功率的措施是調節風機入口處的靜葉角度，每一角度對應一條風量-吐出壓力的靜態特性曲線，對同一條特性曲線，風量向減少方向移動，吐出壓力達到一個臨界點時，將發生喘振。不同靜葉角度的臨界點連成的曲線叫做喘振曲線。以喘振線為界，左上方為風機的喘振區，右下方為非喘振區。圖上同樣標出了阻塞線和防阻塞線。

如圖3為防喘振工藝設置示意圖，橫坐標為風量，縱坐標為壓力，圖中有5根線，自上而下分被叫做：喘振線、緊急開放線、防喘振控制線、防喘振接近線和防阻塞線，其中防喘振接近線和防阻塞線之間的區域叫做安全區域，鼓風機正常工作運行點應落在安全區域內。喘振線是由鼓風機設計制造廠根據(在一組溫度壓力參數下)試驗和理論計算確定的，線上的每一點表示在對應橫坐標值的流量下發生喘振的壓力。防喘振控制線是用于防喘振控制功能的，線上的每一點表示在對應橫坐標值的流量下防喘振控制功能起作用、放風閥開始打開所對應的壓力，此時放風閥開度由防喘振控制輸出MV的值來確定。緊急開放線基于防喘振控制線設定，當鼓風機運行點工況達到或超過這根線時，防喘振控制器無需計算直接輸出一個足夠大的放風閥開度指令。防喘振接近線基于防喘振控制線設定，當鼓風機運行點工況達到或超過這根線時，防喘振控制系統會輸出一個報警信號，提醒運行人員注意風機運行已經接近一個危險區域，運行人員一般采用手動放風使運行點重新回到安全區域。防阻塞線是基于阻塞線的一根防阻塞控制線，線上的每一點表示在對應橫坐標值的流量下防阻塞控制功能起作用、防阻塞閥開始關閉所對應的壓力，此時防阻塞閥關閉程度由防阻塞控制器輸出MV的值來確定。

高爐鼓風機是煉鐵過程中的核心動力設備，對于整個鋼鐵企業而言，鼓風機的運行狀態與企業的產量、效益、安全息息相關，防喘振控制作為高爐鼓風機控制中的最重要一環，其控制效果完善與否，在很大程度上決定了能否充分發揮鼓風機的潛能，為高爐提供一個安全穩定高效的風源，保證高爐達到理想的利用系數。