逆流保护系统在高炉鼓风机系统中的应用

逆流保护系统在高炉鼓风机系统中的应用徐永强（唐山首信自动化信息技术有限公司京唐运行事业部，唐山063000）摘要：本文概述了逆流保护系统在高炉鼓风机系统中的应用，并详细地介绍了逆流的概念、逆流保护系统的控制流程以及逆流保护系统的作用；但是，在实际运行中喉部差压开关故障会导致风机逆流停机，从而影响向高炉送风，影响高炉生产，为了提高该系统的稳定性，介绍了对该保护系统的一种改造方案，并且详细说明了该改造方案程序修改及实现功能。关键词：逆流零流量信号逆流保护系统安全运行ReverseflowprotectionsysteminblastfurnaceblowersystemapplicationXuYongQiang(JingtangMaintenanceDepartment,TangshanShouGangAutomation&InformationTechnologyCo.,Ltd.,Tangshan063000)Abstract：Thispaperoutlinestherefluenceprotectionsysteminblastfurnaceblowersystem,andintroducestheconceptofreverseflowprotectionsystem,flowcontrolflowaswellastherefluenceprotectionsystem;however,intheactualoperationoflarynxdifferentialpressureswitchfaultwillcausethefandirectlydown,thusaffectingtotheblastfurnaceairsupply,influenceofblastfurnaceproduction,inordertoimprovethestabilityofthesystem,introducestheprotectionsystemofatransformationscheme,Anddetailsofthechangesinproceduresandrehabilitationprogramstoachievefunctional.Keywords：reverseflowzeroflowsignalrefluenceprotectionsystemsafetyoperation0前言鼓风机系统主要有电机部分与风机部分构成，电机启动首先选择变频系统的二者之一，风机启机条件满足后，变频器投入运行，启动励磁机给同步电机转子加励磁，同步机定子通入可变的三相交流电，进行变频软起，当转速达到额定转速95%以上，主电机并网，拖动风机运行。风机吸入侧经滤室将空气吸进，经过脱湿，再经压缩后从排气侧排出压力为4Kg到5kg、温度约为250℃的压缩空气，通过送风管道进入高炉热风炉。风机本体工艺控制采用西门子较为先进的过程控制系统PCS7，CPU采用417H的双冗余设置，上位也是采用双冗余设置，更增加的系统得稳定性。在风机系统中喘振是特有的不正常工况，风机（轴流压缩机）绝对禁止在喘振工况下运行，为了加强防喘振保护，设置了逆流保护系统作为防喘振系统的后备保护，只有当喘振系统不能实施调节保护时，它才被启动。1逆流的概念逆流是轴流式压缩机最危险的工况，形成逆流的原因有两方面，一是喘振的进一步发展，喘振的本质是叶片凸侧的气流分离现象；整周叶片气流分离结果会造成压缩机的排气量和排气压力急剧下降，如果管网容量很大，管网压力不会随之下降，因而形成管网压力大于压缩机的排气压力，形成压缩机的排气量由正经零变负，即管网的气体向压缩机体内倒流，所以说逆流是喘振的进一步发展。第二方面原因是工艺系统事故使外部管网内的压力骤然升高，形成气流向压缩机的倒流。2逆流检测保护系统PDSLL100代表差压开关（与喉部差压变送器PDT105、PDT110-1并接在一起），测得是风机的喉部压差。当流量正常时（压差值大于压差开关设定值15mbar时），接点是闭合的；当流量较小，喉部压差低于设定值时，接点断开，信号送入防逆流保护系统，启动防逆流保护系统工作。喉部差压开关故障会导致风机逆流停机，从而影响向高炉送风，影响高炉生产。差压开关动作时，送给防逆流保护系统的信号称为零流量信号，系统接到该信号时发出控制动作，动作情况视零流量信号的持续时间有以下几种类型：(1)；若在T2时间内零流量信号消失，并且在以后T3时间内不再出现，则这时只由防喘振系统按正常的防喘振调节将放空阀打开适当的开度以消除喘振，并由计数器计零流量次数，报警系统发出喘振报警信号。(2)；如果在T2时间后，零流量信号不消失或者在以后的T3时间内又出现零流量信号，则除发生逆流报警外，逻辑系统还将出现以下控制指令：①放空阀快速全开，以便迅速消除喘振和逆流；②静叶迅速退回至最小工作角位置；③风机出口逆止阀强制关闭。由于放空阀的全开，可望消除逆流，这时机组处于安全运行状态，当工艺恢复正常后，再按正常启动程序恢复向工艺送风。(3)；如果在放空阀打开T4时间内仍不能消除喘振（即仍存在零流量信号），则在发生持续逆流停机报警的同时，实施紧急停机。3逆流保护系统逻辑框图图1逆流保护系统逻辑图1Fig1systemofcountercurrentprotectionlogicdiagram11A的条件为：风机逆流保护开（信号来自第三步输出结果），差压低低PDSLL100(差压开关有两个或者三个低)。1A输出结果：风机逆流报警-FA100-1，时钟T2(延时2秒开)启动，时钟T2时间到后时钟T3(延时20秒开)启动。假如差压不低时执行1B，差压还低时执行2A。1B的条件为：风机逆流保护开（信号来自第三步输出结果），时钟T3时间到，差压不低低PDSLL100(差压开关有两个或者三个不低)。1B输出结果：风机逆流报警复位-FA100-1图2逆流保护系统逻辑图2Fig2systemofcountercurrentprotectionlogicdiagram22A的条件为：风机逆流保护开（信号来自第三步输出结果），时钟T2时间到，时钟T3时间没到，差压低低PDSLL100(差压开关有两个或者三个低)。2A输出结果：由于逆流风机放风阀开报警-FAL100-2，时钟T4(延时6秒开)启动，由于逆流风机放风阀打开-信号到第四步假如差压不低时执行2B，差压还低时执行3A。2B的条件为：风机逆流保护开（信号来自第三步输出结果）或者逆流保护复位按钮HS100激活，风机放风阀1打开-ZSH108，风机放风阀2打开-ZSH109，差压不低低PDSLL100(差压开关有两个或者三个不低)。2B输出结果：由于逆流风机放风阀开报警复位-FAL100-2，放风阀控制起作用-装载信号到FIC105，1#放风阀电磁阀FY108得电，2#放风阀电磁阀FY109得电。图3逆流保护系统逻辑图3Fig3systemofcountercurrentprotectionlogicdiagram13A的条件为：风机逆流保护开（信号来自第三步输出结果），时钟T4时间到，差压低低PDSLL100(差压开关有两个或者三个低)。3A输出结果：风机由于逆流停机报警-FAL100-3，由于逆流停机-信号到第六步。3B的条件为：风机逆流保护开（信号来自第三步输出结果）或者逆流保护复位按钮HS100激活。3B输出结果：风机逆流报警复位-FA100-1，由于逆流风机放风阀开报警复位-FAL100-2，由于逆流停机报警复位-FAL100-3。4逆流保护系统改造的原因及目标4.1.实施原因：高炉鼓风机站的每台风机对应的现场仪表只有一块喉部差压开关，喉差开关是保护风机的重要设备，喉部差压开关是风机的停机点。差压开关安装在风机隔音罩内的仪表架上，差压开关自身使用寿命较短，风机启停机状态的不同，温度变差较大，易造成差压开关的损坏。喉部差压开关故障会导致风机直接停机，从而影响向高炉送风，影响高炉生产，甚至导致高炉塌料。4.2.实施目标：一旦差压开关坏掉，不会误停机，增加了系统的抗干扰能力，同时也增加了系统的稳定性，能够大大减少事故的发生。5逆流保护系统改造方案及实施过程拟定1#、2#、3#风机各添加2块差压开关，程序中改为3选2作为命令执行条件，防止其中一块差压开关坏掉，而造成风机停机。喉部差压开关故障会导致风机逆流停机，从而影响向高炉送风，影响高炉生产；因此改造后风机现场安装3块差压开关，程序中把3选2（只有两个或三个差压开关损坏，才逆流停机）输出结果作为命令执行条件，防止其中一块差压开关坏掉，而造成风机故障停机。PDSLL100-1、PDSLL100-2、PDSLL100-3代表3个差压开关（与喉部差压变送器PDT105、PDT110-1并接在一起），测得是风机的喉部压差。当流量正常时（压差值大于压差开关设定值15mbar时），接点是闭合的；当流量较小，喉部压差低于设定值时，接点断开，信号送入防逆流保护系统，启动防逆流保护系统工作。该改造方案的具体实施过程如下：检验新增加的两块差压开关；安装固定导压管路及新增加的仪表；查找现场接线箱BDJB1与PLC控制柜中的设备HS001、PDSLL100信号线备用芯，并对查找出信号线进行校验；接差压开关与接线箱、接线箱与PLC柜的接线；画出PLC控制柜中的接线图，对PLC的硬件配置进行修改，添加两个DI点，原先的差压开关接到模块A400.4里，24V电源取自F19.1；为了防止在模块损坏或者电源开关损坏的情况下造成风机逆流停机，特把新增加的两个差压开关接在不同的模块上，并且电源取自不同的开关；修改程序，生成上位要求显示的块；测试程序。6逆流保护系统程序修改及实现功能6.1.改造前的程序控制1：如下图所示图4逆流控制程序结构1Figure4flowcontrolprogramstructure1上图中的PDSLL100代表喉部差压开关，风机运行正常时差压信号I0.2为1，风机停机时或者差压低时信号I0.2为0，信号取反以后到显示快1-PDSLL_100和逆流控制块RFP。6.2．改造前的程序控制2：如下图所示图5逆流控制程序结构2Figure5flowcontrolprogramstructure2上图中的PDSLL100代表喉部差压开关，风机运行正常时差压信号I0.2为1，风机停机时或者差压低时信号I0.2为0，信号取反以后到显示快1-PDSLL_100。喉部差压值PDT105、PDT110-1分别与15相比较，二者比较的结果相或，或的结果与差压开关信号PDSLL100取反的结果相与，最后与的结果到逆流控制块RFP。由于改造前的程序控制1中造成风机逆流停机的条件只与差压开关有关，为了防止差压开关误动作造成风机逆流停机，把逆流控制程序更改为改造前的程序控制2。程序控制2中只有在PDSLL100差压开关断开且PDT105、PDT110-1差压变送器中的1个或2个差压值低于15mbar，风机才逆流停机，这样增加了系统稳定性。但是变送器反应时间没有差压开关快，当差压值低于设定的停机值时会造成二者反应时间不同步，延时风机逆流停机时间，对风机的造成损坏，并且仪表PDT105、PDT110-1分别参与风机喘振控制、定风量定风压控制，为了更好的提高系统的稳定性，特制定了差压开关三选二的改造计划。6.3．改造后的程序控制：如下图所示图6逆流控制程序结构3Figure6flowcontrolprogramstructure3上图中的1-PDSLL100为三选二控制功能块，此功能块的三个输入分别为三个差压开关信号I0.2、I15.6、I19.6；三选二控制功能块输出结果取反后到上位显示块1-PDSLL_100和逆流控制块RFP。BAD功能块的三个输入分别为对应差压开关信号的DI功能块的输出端QBAD；SIM功能块的三个输入分别为对应差压开关信号的DI功能块的输出端QSIM。6.4.逆流保护系统程序结构：如下图所示图7逆流控制程序结构4Figure7flowcontrolprogram