高炉鼓风机防喘系统控制程序优化改造

段伦俊

【摘 要】The performance of the Yingqian No.1 generator unit of Laiwu Steel’s power plant did not match the operation conditions of the blast furnaces. In order to ensure normal and stable production of the blast furnaces, through optimizing transformation of the control program for the anti-surge system the performance of No.1 generator unit was improved and production cost reduced.%莱钢能源动力厂银前1#机组性能与高炉冶炼工况不匹配，为确保高炉正常稳定生产，通过对防喘系统控制程序优化改造，提高1#机组性能同时节约了生产成本。 【期刊名称】《冶金动力》 【年(卷),期】2015(000)006 【总页数】3页(P39-41) 【关键词】高炉;风机工况;改造 【作 者】段伦俊

【作者单位】山东钢铁莱芜分公司能源动力厂，山东莱芜271104 【正文语种】中 文 【中图分类】TH44

高炉鼓风机是炼铁过程中的核心动力设备，为高炉冶炼提供一定压力和温度的压缩空气。能源动力厂银前区域现有高炉鼓风机3台，担负着5、6#两座1080 m3高

炉的冷风供应,年供冷风能力达31亿m3。其中1#风机为AV56-13机组；2#、3#风机为AV63-14机组。

从实际运行情况看，1#风机供风时，冷风放散率平均为22%，2#、3#风机供风时，冷风放散率平均为9%；1#风机放散率明显高于2#、3#机组，主要原因是1#机组与高炉不匹配，同时现有风机的防喘控制系统存在以下问题： (1)不具有温度动态补偿功能；

(2)防喘线设定的安全余度大，风机的运行区域相应减少；

(3)系统控制相应的敏捷性较差。因此，有必要对1#风机的防喘控制系统进行优化改造。

改进后的防喘系统控制程序通过温度动态补偿尽可能减少机组放散从而达到节能的效果，其具有优越的特点：

3.1 由于动态补偿性能曲线的存在和同步显示距离喘振的风压值，可以使风机在一年四季中的大部分时间里保持较高的性能空间。

为了更加准确预测喘振的产生，改进后的防喘系统控制程序改变了以往防喘振线对喉部差压进行补偿的手段，以风机性能测试为依据，建立起完整的补偿模型，对整条防喘振线进行温度和压力补偿，随时使防喘线和风机不同状态下的性能准确对应，实现了防喘线的动态补偿，避免了单纯采用夏季曲线浪费性能空间而仅采用冬季曲线在夏季可能因工况接近喘振线而造成危险,工况点则采用实际工况，尽可能真实反应机组性能空间，客观反应风机的运行状态。

3.2 与旧的防喘振系统相比，去掉喘振预警线，同时对喘振调节线进行了优化，起到迅速响应和稳定调节的作用，使工况点尽可能接近防喘振线运行，客观上提高了同等性能空间的有效利用。

改进后的防喘系统控制程序去掉了喘振预警线，同时对喘振调节线进行了优化，放弃了常规的PID调节方式，充分利用PLC的速度高、支持浮点数运算、编程方式

灵活等运算优势，对工况变化趋势进行采集、分析、预测，建立快速和精确的控制算法，合理的调节控制输出，使工况在稳定输出的同时，能够快速响应意外情况。而在快速响应的同时，根据实际变化的趋势，快速趋于稳定。

如图1，改进后的控制程序调节器的响应曲线分三阶段，其中 a段为快速响应阶段，在扰动产生的初期快速反应，确保风机工况迅速回调。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，此时工况点应压住防喘线或者位于阻力线上，风机稳定供风。 3.3 允许工况点压线运行，之前所采取的放风使工况点远离防喘振线的现象得以避免，减少甚至关闭放风，起到节能降耗的作用。

原防喘系统下工艺对操作的要求，是尽量使工况点远离防喘振线，以避免撞到防喘振线而造成快速大量放风。通常的操作是：正常情况下风机运行在在高阻力的位置上。相同阻力的下，工况点随着静叶角度的增加，会沿着该阻力线运行，阻力越大，阻力线就越高。图2中最上面的阻力线会使工况点非常接近防喘振曲线的斜线部分，即 A点，这里成为操作者最担心的地方，于是就打开防喘振阀，使工况点落下来，到达 B点。而这样会使送风压力不足，为了提高送风压力，就要增加静叶角度，使工况点沿着下面一条阻力线向右上方移动。达到 C点。经过这样操作后工况点离开了斜线区域，增加了和防喘线的距离。移动的过程增加了喉部差压，从△P0到△P1，喉部差压可以反应流量变化，△P1的流量显然大于△P0，可是多余的流量并没有送到高炉去，而是被打开的防喘阀放掉了。

而改进后的防喘控制程序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者打开很小的角度，因而节约了以往被放空的风量。

1#机组2012年12月20日控制程序升级改造完成后投入系统运行，截至2013年2月初运行稳定达到了预期的改造效果。

4.1 防喘性能曲线根据气温变化动态补偿；

4.2 实现了防喘系统自动调节，工况点压线运行功能。

4.3 防喘阀全关状态下电动放风阀开度由原先的平均20%以上降低到5%左右。 经过改造前后对比分析，银前 1#AV56-13鼓风机成功进行防喘控制程序升级改造后效果见表1。

4.4 改进优化后的防喘振调节功能快，使防喘振的调节过程更加准确和稳定，保证了快速的变化响应，进一步确保了工艺管网的稳定性。 1#机组投运来历年1月份参数对比见表2。

改造后送风压力较原先有所提高，历史压力最高达到350 kPa，冷风耗汽降低了0.159 t/万m3

改造后2013年1#机组作为主力机组运行，全年按运行10个月计算，年冷风量： 3000m3/min60×24×30×10=129600万m3 年节约蒸汽量：

129600万m3×0.159 t/万m3=20606.4 t 年节约生产成本：

20606.4 t×3.6588×35=2638814.37元

通过2013年1月份全月运行情况看，1#机组防喘系统控制程序升级改造后运行稳定，达到了预期的改造效果，标志着防喘系统控制程序升级改造在莱钢的首次成功应用，同时2013年全年预计节约生产成本263万余元，为莱钢节能降耗打下了良好的基础，并为下一步其他机组防喘控制程序升级改造提供了良好的借鉴。