微机监控系统在高炉汽轮鼓风中的应用

一、前言 高炉鼓风是炼铁生产过程中一个至关重要的环节。风温、风压、连续供风的可靠性等是确保高炉出产高质量高产量铁水的前提条件。泰钢集团新上的450m3高炉是现有4座高炉中容积最大的一座。为了更好的发挥它的生产能力，风机采用陕西鼓风集团生产的AV40轴流风机，利用6000KW汽轮机作为原动力进行拖动。整个系统采用了计算机系统操作室集中监控。 二、自动化计算机监控系统在整个汽轮鼓风系统中的作用及功能 1、对汽机运行的各种参数集中监控 ⑴汽机主体轴振动、轴位移、轴承温度、汽机各点润滑油进油压力、进油温度、回油压力、回油温度等参数进行集中监视、归档、记录并根据设定值进行报警。 ⑵汽机疏水系统的调节：包括新汽压力的调整、蒸汽温度的监视及热井液位、凝结水泵、出口调节阀的控制。 ⑶盘车的自动控制。 ⑷汽机进汽速关阀的控制、汽机速度的监视。 2、对风机运行参数的集中监控 ⑴对风机进气压力、进气温度、排气压力、排气温度、风机轴向位移、轴振动、轴温度等参数监控。 ⑵对风压控制 定风压控制是高炉鼓风控制的主要部分，须根据高炉工艺运行情况随时调整风机排气压力。主要通过对电液伺服阀的控制来完成对静叶开度的调整，以达到对风压的调整。 ⑶风机防喘振的调节 喘振会造成鼓风系统的破坏，严重影响了高炉的运行。在运行过程中应禁止喘振现象的发生，因此必须设置功能齐全的防喘振调节功能。 3、对油路系统的监控 整个油路循环系统是汽轮鼓风运行的前提。油路监控主要包括对动力油站和润滑油站的监控，并根据出口油压来设置油压联锁。 4、整个汽轮鼓风系统的联锁停机保护 当发生危及鼓风系统安全运行的故障，如汽机或风机轴的位移过大、轴承温度超高、工况运行超出喘振曲线安全区域并持续时，必须进行灵敏可靠的停机保护。 三、硬件系统的配置与主要控制软件的设计 1、为了可靠的对现场数据和信号执行采集，实现集中监控，控制器采用进口PLC GE-FANUC 90-70系列，它是一种功能强大、性能稳定可靠的控制器。监控站选用工业PC研华610系列。整个硬件系统及网络配置如图1所示，图中所示设备均通过UPS供电， UPS选用山特系列，在外部电源故障的情况下，可保证计算机监控系统正常工作一小时。 2、软件设计 监控站软件操作系统安装Windows2000 SP4，相关监控软件采用Cimplicity 6.0。两台监控站属于对等站，通过工业乙太网与工控PLC相连，共同完成汽轮鼓风过程控制的操作及实时数据的监视、运行参数的历史趋势、重要参数的报警记录、报表打印、手/自动操作方式的选择、报警值、停机值、过程设定值的调整。 PLC编程采用Versa软件，支持模块化程序结构，程序根据整个子系统不同的控制对象作成相应子程序功能块，由主程序进行调用。子程序功能块主要包括定风压系统的调节、防喘振系统的调节、数据采集与处理逻辑联锁等。 ⑴定风压系统的调节：根据高炉生产工艺运行情况要不断对风压进行调整。根据风压设定值和当前值经PLC计算，通过模拟量输出模块发出4~20mA的信号控制电液伺服阀，电液伺服阀通过油压来调整风机静叶的开度（21°~79°），从而实现向高炉供应不同的风压值，通过监控站画面完成定风压调节手/自动操作方式的选择和所需风压值的设定。实现回路如图2所示 ⑵防喘振系统的调节：防喘振系统的调节是通过对防喘阀（在风机的排气侧与大气直接相连）开度的调节来完成的。为了安全起见，防喘阀选择失电全开，控制阀的开度为4~20mA，4mA对应全开，20mA对应阀门全关。整个动作过程为快开慢关。 喘振曲线的绘制：在风机安装完毕投入运行之前，由风机安装调试人员和风机生产厂家合作做风机的特性试验和喘振试验，根据喉部差压ΔP与排气压力P的函数关系绘制风机的喘振曲线。 在实际运行中，将喘振曲线平行下移10%作为防喘振的报警线，下移5%作为放散线（喘振曲线的调整如图3所示）。当排气压力超过报警线时，系统发出报警信号，操作人员可以进行手动调节；当排气压力值超过放散值时，防喘振调节系统可自动投入，放散阀按一定的角度打开，使工况点回到放散线以下运行，若工况继续恶化，放散阀失电全部打开。防喘振调节系统如图4所示。 （3）逻辑联锁：包括汽轮鼓风系统的启动条件、油站系统及汽机疏水调节系统双泵之间主备切换、备泵的投入/切除控制、汽机盘车的自动运行、轴振动、轴位移、喘振等引起的报警及停机保护等。 （4）上位机主要监控画面 ①启动条件：每次开机前判断是否具备开机条件； ②停机保护：显示每次事故停机的原因，根据现场实际情况可对一些停机保护进行投入或切除； ③汽机、风机系统工艺流程图及动态数据显示，操作人员可进行监视与调整运行参数； ④机组轴系：主要显示汽机、风机轴系振动、位移、温度等参数； ⑤喘振曲线：显示当前风机运行的工况点与喘振曲线的相对位置，判断风机是否运行在安全区域； ⑥油路系统：主要监控动力油站和润滑油站的运行参数； ⑦历史趋势：对重要参数如排气压力、风机轴位移等进行归档记录； ⑧报警记录：根据报警设定值对运行过程中出现的异常情况进行声光报警，直至人工按下复位按钮； ⑨报表打印：人工可随时按下打印按钮进行数据报表打印。 该系统自2003年1月份投入运行以来，系统稳定可靠，操作灵活方便，保护快速灵敏，为向高炉持续可靠的供风奠定了基础。