靜葉定位調(diào)節(jié)在高爐鼓風(fēng)機系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上靜葉定位調(diào)節(jié)在高爐鼓風(fēng)機系統(tǒng)中的應(yīng)用徐永強摘要：本文概述了靜葉定位調(diào)節(jié)在高爐鼓風(fēng)機系統(tǒng)中的應(yīng)用，并詳細(xì)地介紹了靜葉調(diào)節(jié)機構(gòu)系統(tǒng)的組成、靜葉定位系統(tǒng)的控制原理、位置控制器的作用以及定風(fēng)量與定風(fēng)壓控制系統(tǒng)的工作流程。關(guān)鍵詞：電液伺服閥 定風(fēng)量 定風(fēng)壓 位置控制器 Stator position adjustment in the blast furnace blower system Xu Yong QiangAbstract: This article outlines the stator position adjustment in the blast furnac

2、e blower system, and a detailed description of the stationary blade adjusting mechanism system components, static control of leaf positioning systems theory, role and position controller constant air volume and pressure control system set workflow.Keywords: Servo Valve Constant air volume Set pressu

3、re Position controller前言鼓風(fēng)機系統(tǒng)主要有電機部分與風(fēng)機部分構(gòu)成，電機啟動首先選擇變頻系統(tǒng)的二者之一，風(fēng)機啟機條件滿足后，變頻器投入運行，啟動勵磁機給同步電機轉(zhuǎn)子加勵磁，同步機定子通入可變的三相交流電，進(jìn)行變頻軟起，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速95%以上，主電機并網(wǎng)，拖動風(fēng)機運行。風(fēng)機吸入側(cè)經(jīng)濾室將空氣吸進(jìn)，經(jīng)過脫濕，再經(jīng)壓縮后從排氣側(cè)排出壓力為3Kg到5kg、溫度約為200的壓縮空氣，通過送風(fēng)管道進(jìn)入高爐熱風(fēng)爐。風(fēng)機本體工藝控制采用西門子較為先進(jìn)的過程控制系統(tǒng)PCS7，CPU采用417H的冗余設(shè)置，上位也是采用冗余設(shè)置，更增加的系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在風(fēng)機系統(tǒng)中為了滿足高爐生產(chǎn)負(fù)荷變化的

4、要求，為此，設(shè)置了靜葉定位調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它是通過調(diào)整風(fēng)機的動靜葉片，從而實現(xiàn)冷風(fēng)風(fēng)量和壓力的調(diào)節(jié)。軸流壓縮機在轉(zhuǎn)速恒定時，利用改變靜葉開度達(dá)到調(diào)節(jié)排氣流量和壓力，為了靈活操作，在PLC內(nèi)部設(shè)置了流量/壓力選擇開關(guān)，可以按高爐實際生產(chǎn)工況的需要選擇回路為定風(fēng)量調(diào)節(jié)或定風(fēng)壓調(diào)節(jié)。1、靜葉調(diào)節(jié)機構(gòu)系統(tǒng)的組成圖1 調(diào)節(jié)系統(tǒng)圖Fig. 1 Conditioning system diagram 根據(jù)工藝系統(tǒng)對軸流式壓縮機流量（以下以流量調(diào)節(jié)為例或壓力）調(diào)節(jié)要求，全靜葉可調(diào)軸流式壓縮機是通過靜葉調(diào)節(jié)系統(tǒng)實現(xiàn)的，這是靜葉可調(diào)式軸流式壓縮機最突出的特點。該系統(tǒng)由兩大部分組成：位置控制器、伺服閥、伺服作動器、位置變

5、送器等組成串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)的小內(nèi)閉環(huán)靜葉定位系統(tǒng)。實際流量測量回路、流量調(diào)節(jié)器、靜葉定位系統(tǒng)和帶有靜葉調(diào)節(jié)機構(gòu)的軸流式壓縮機組成大外閉環(huán)流量控制系統(tǒng)。2、靜葉定位系統(tǒng)的內(nèi)容位置控制器的設(shè)定值信號來自流量調(diào)節(jié)器的輸出，其實際值為位置變送器的反饋信號經(jīng)PLC處理后、在由PLC輸出給位置控制器，其差值經(jīng)位置控制器比例放大后送給伺服閥。軸流式壓縮機正常工作時，伺服閥控制的動力油同時送給軸流式壓縮機左右側(cè)兩個液壓缸（伺服作動器），液壓缸同步驅(qū)動壓縮機沿軸向做往復(fù)運動，實現(xiàn)調(diào)節(jié)靜葉角度、改變出口流量的目的。(1) 伺服作動器：伺服作動器在軸流式壓縮機兩側(cè)各安裝一個，同步聯(lián)動，共同驅(qū)動調(diào)節(jié)缸做往復(fù)運動，由動力油

6、驅(qū)動。（2）電液伺服閥：它的作用是將電的控制信號轉(zhuǎn)換成液壓控制信號，所以又稱為電液轉(zhuǎn)換器。8.0Mpa左右的壓力油經(jīng)壓力油孔進(jìn)入伺服閥，經(jīng)過濾網(wǎng)和左右側(cè)節(jié)流孔分別到達(dá)滑閥的左右側(cè)面，然后再分別由左右側(cè)噴嘴經(jīng)回油孔排出。當(dāng)擋板處于正中間位置時，由于兩個噴嘴的排油面積大小相等，所以滑閥兩側(cè)的壓力大小相等，方向相反，從而滑閥處于中間平衡位置。當(dāng)左側(cè)噴嘴排油面積減少時，滑閥左側(cè)面壓力升高，而右側(cè)噴嘴面積增大時，滑閥右側(cè)面壓力降低，形成的油壓差將推動滑閥向右移動。(3) 位置變送器：采用美國Fisher公司的4210系列位置變送器，通過調(diào)整其零點和滿量程點分別與靜葉的關(guān)閉角和最大角對應(yīng)。3、靜葉定位系統(tǒng)

7、的控制原理靜葉穩(wěn)定在某一角度時，位置控制器接收到的設(shè)定值與實際值的差值為零，位置控制器輸出亦為零，因而伺服閥沒有輸入控制電流，這時伺服作動器及靜葉保持靜止。假設(shè)控制器設(shè)定值增大（要求流量增加），則輸入偏差為正，經(jīng)比例放大后輸出正值電流信號送給伺服閥，這時伺服閥將成比例的輸出高壓油給液壓缸的活塞桿端，活塞向靜葉開大方向移動，使靜葉開大，同時位置變送器的反饋信號隨之增大，當(dāng)增大到與設(shè)定值相等時，控制器輸出為零，伺服閥回歸到平衡位置，活塞及靜葉將停留在與增大的設(shè)定值相對應(yīng)的新的位置。4、位置控制器的作用(1) 靜葉釋放前的閉鎖作用和靜葉釋放控制：邏輯系統(tǒng)的聯(lián)鎖信號送給控制器時，使控制器輸出閉鎖為0，

8、則靜葉處于關(guān)閉狀態(tài)。靜葉釋放置1信號進(jìn)入控制器后，使控制器輸出由0突增到對應(yīng)靜葉最小工作角a1（為15°）的位置，則伺服閥在此信號的作用下，使靜葉由關(guān)閉角a0迅速打開到最小工作角a1。(2) 自動操作的閉鎖作用：在機組進(jìn)入自動操作狀態(tài)之前，邏輯系統(tǒng)的聯(lián)鎖信號將控制器輸入閉鎖，即流量調(diào)節(jié)器對它沒有控制作用，只有當(dāng)該閉鎖信號解除后，才能用流量調(diào)節(jié)器將靜葉角度在a1amax（為75°）之間任意調(diào)整，按工藝流程需要選擇確定壓縮機的輸出流量。(3) 輸入信號變換和輸出信號限制功能：由于軸流式壓縮機嚴(yán)禁運行在最小工作角a1以下的區(qū)域，故在控制器中應(yīng)設(shè)置最小工作角限制功能，既不管控制器輸

9、入信號如何，其輸出值也不能低于對應(yīng)最小工作角a1的控制值。(4) 靜葉的快速全開控制：在機組嚴(yán)重超載時，為了遏制故障發(fā)生，實現(xiàn)快速停機，應(yīng)將靜葉開至最大，增加軸系的阻轉(zhuǎn)矩。為此，靜葉位置控制器應(yīng)接收邏輯系統(tǒng)的指令，使輸出突變?yōu)樽畲筝敵?，將靜葉開至最大。5、流量與壓力調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的原理流量控制系統(tǒng)包括流量測量、流量調(diào)節(jié)器；壓力控制系統(tǒng)包括壓力測量、壓力調(diào)節(jié)器。根據(jù)喉部差壓PDT110-1計算出風(fēng)機入口流量，將它作為流量調(diào)節(jié)單元的實際值PV1，軸流壓縮機排氣壓力PT110-3作為壓力調(diào)節(jié)單元的實際值PV2，兩調(diào)節(jié)單元的設(shè)定值SV1和SV2分別由控制功能塊設(shè)定。兩單元對偏差進(jìn)行“比例+積分”運算后送

10、給“通道選擇單元”，通過流量/壓力選擇開關(guān)選擇其中一個作為調(diào)節(jié)單元輸出值（4-20mA），信號經(jīng)手操器作為靜葉伺服控制器的設(shè)定值，靜葉開度實際值作為伺服控制器的測量值。伺服控制器的輸出送給電液伺服閥，再通過油缸驅(qū)動靜葉。風(fēng)機程序中流量壓力控制塊功能如下圖所示：圖2 流量壓力控制功能塊Figure. 2 Flow pressure control function block圖中SP_FLOW 為流量設(shè)定值，F(xiàn)LOW為實際流量值；SP_P為壓力設(shè)定值，P為實際壓力值。PIC On為壓力控制選擇按鈕，F(xiàn)IC On 為流量控制選擇按鈕，Manual為手動控制選擇按鈕。Higher、Lower在手動控

11、制模式下增大與減少靜葉角度的按鈕，在定風(fēng)量或定風(fēng)壓模式下增大相應(yīng)模式的設(shè)定值。6、風(fēng)機定風(fēng)量/定風(fēng)壓控制流程定風(fēng)量控制以希望風(fēng)量為控制目標(biāo),通過自動的控制靜葉角度以保證風(fēng)機的吸入風(fēng)量為所需值。如果操作人員通過計算機操作界面選擇了定風(fēng)量控制方式,則操作人員必須在計算機的控制畫面中給定希望風(fēng)量?？刂葡Ｍ翟O(shè)定之后,計算機將按照設(shè)定的希望值逐漸提升或降低風(fēng)機靜葉角度以滿足希望風(fēng)量。定風(fēng)壓控制以希望的風(fēng)機出口風(fēng)壓為控制目標(biāo),通過控制風(fēng)機的靜葉角度以保證風(fēng)機的出口風(fēng)壓為所需值。定風(fēng)壓控制的原理和實現(xiàn)方法與定風(fēng)量控制類似。正常情況下風(fēng)機運行在定風(fēng)量FIC的控制模式下，SP_FLOW為設(shè)定的流量值，假設(shè)入爐

12、的流量增加，即大于流量的設(shè)定值時，風(fēng)機制動調(diào)節(jié)靜葉，降低靜葉角度，降低入爐流量，使入爐的流量與流量設(shè)定值大致相等；假設(shè)入爐的流量減少，即大小于流量的設(shè)定值時，風(fēng)機制動調(diào)節(jié)靜葉，增大靜葉角度，增加入爐流量，使入爐的流量與流量設(shè)定值大致相等。高爐在換爐的時候，上位收到充風(fēng)信號，這時模式自動從定風(fēng)量切換到定風(fēng)壓，SP_P為設(shè)定的壓力值，假設(shè)入爐的風(fēng)壓增加，即大于壓力的設(shè)定值時，風(fēng)機制動調(diào)節(jié)靜葉，降低靜葉角度，降低入爐風(fēng)壓，使入爐的風(fēng)壓與壓力設(shè)定值大致相等。假設(shè)入爐的風(fēng)壓降低，即小于壓力的設(shè)定值時，風(fēng)機制動調(diào)節(jié)靜葉，增加靜葉角度，增加入爐流量，使入爐的風(fēng)壓與壓力設(shè)定值大致相等。換爐結(jié)束后，充風(fēng)信號消失，模式又自動切換到定風(fēng)量。在手動模式下，操作工可以增加或減少入爐的風(fēng)量和風(fēng)壓，這種模式下，假如高爐給出充風(fēng)信號，模式也不能切換到定風(fēng)壓下。 7、結(jié)束語靜葉定位調(diào)節(jié)系統(tǒng)就是通過調(diào)整風(fēng)機的動靜葉片，從而實現(xiàn)冷風(fēng)風(fēng)量和壓力的調(diào)節(jié)，而風(fēng)量、風(fēng)壓是壓縮機送風(fēng)的重要指標(biāo)，是高爐穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的重要條件。根據(jù)高爐的工藝要求，選為定風(fēng)量或定壓力工作方式?？刂破髂軐崿F(xiàn)手/自動無擾動切換。當(dāng)機組滿足自動操作條件后，將流量調(diào)節(jié)器投到自動狀態(tài)，可以根據(jù)工藝需要設(shè)定和調(diào)整流量的設(shè)定值，實現(xiàn)定流量的自動調(diào)節(jié)。在機組正常運行過程中，如果風(fēng)機處于旁路運行狀態(tài)、風(fēng)機急停信號