大型高炉鼓风机控制讲义系统概述
第八章高炉鼓风机
第二篇 高炉送风与煤气除尘第八章 高炉鼓风机高炉鼓风机是高炉送风系统的组成部分（送风系统包括鼓风机、热风炉、冷风管道、热风管道、混风管道、煤气管道以及管道上的阀门等）。
高炉鼓风机分为轴流式和离心式两大类。
目前，轴流式鼓风机的能力已达到：风量10000m 3/min ；风压0.7MPa ；功率70000KW 。
离心式鼓风机风量已达5000m 3/min ；风压0.45MPa ；功率22000KW 。
第一节 炼铁生产对鼓风机的要求1、足够的送风能力高炉鼓风机出口风量包括高炉入炉风量及送风管路系统的漏风损失。
q v =(1+k)q 0式中 q v ——高炉鼓风机出口处风量，m 3/mink ——送风管路系统的漏风损失系数，在正常情况下，大型高炉k=0.1，中型高炉k=0.15，小型高炉k=0.2。
q 0——高炉入炉风量，即在高炉风口处进入高炉内的标准状态下的鼓风流量，m 3/min 。
高炉入炉风量由下式计算：q o =V 有效×I ×ν1440式中 V 有效——高炉有效容积，m 3；I ——冶炼强度，t/m 3.dν——每吨干焦的耗风量，m 3/t每吨干焦的耗风量主要与焦炭灰分和鼓风湿度有关，一般在2450~2800m 3/t ，它可根据炉料及生铁、煤气的成分计算。
ν= ×1000式中K P j ——每吨生铁消耗的湿焦炭量，t/t ；P t ——每吨生铁消耗的石灰石量，t/t ；P a ——每吨生铁消耗的烧结矿量，t/t ；C j ——焦炭的固定碳含量，%；C i ——石灰石的含碳量，%；C a ——烧结矿的含碳量，%；C t ——生铁的含碳量，%；α——氮气在空气中的含量与在煤气中的含量的而笔直，一般采用1.35~1.40；CO 2、CO 、CH 4——各种气体在高炉煤气中的体积含量，%。
高炉鼓风机出口风量也可根据燃烧强度（要扣除富氧）计算燃烧所需要的最大风量，加上热风炉换炉时风机自动补风的要求，再加上漏风损失。
6 高炉送风系统
6 送风系统高炉送风系统包括鼓风机、冷风管路、热风炉、热风管路以及管路上的各种阀门等。
热风带入高炉的热量约占总热量的四分之一，目前鼓风温度一般为1000～1200℃，最高可达1400℃，提高风温是降低焦比的重要手段，也有利于增大喷煤量。
准确选择送风系统鼓风机，合理布置管路系统，阀门工作可靠，热风炉工作效率高，是保证高炉优质、低耗、高产的重要因素之一。
6.1 高炉鼓风机高炉鼓风机用来提供燃料燃烧所必需的氧气，热空气和焦炭在风口燃烧所生成的煤气，又是在鼓风机提供的风压下才能克服料柱阻力从炉顶排出。
因此没有鼓风机的正常运行，就不可能有高炉的正常生产。
6.1.1 高炉冶炼对鼓风机的要求1）要有足够的鼓风量。
高炉鼓风机要保证向高炉提供足够的空气，以保证焦炭的燃烧。
入炉风量通过物料平衡计算得到，也可以按照下列公式近似计算：14400IvV V u =m 3/min （6－1） 式中： 0V ——标态入炉风量，m 3/min ；u V ——高炉有效容积，m 3；I ——高炉冶炼强度，t/(m 3·d)； v ——每吨干焦消耗标态风量，m 3/t 。
每吨干焦消耗标态风量主要与焦炭灰分和鼓风湿度有关，一般在2450～2800 m 3/t 之间，可根据炉料及生铁、煤气的成分计算。
2）要有足够的鼓风压力。
高炉鼓风机出口风压应能克服送风系统的阻力损失、克服料柱的阻力损失、保证高炉炉顶压力符合要求。
鼓风机出口风压可用下式表示：FS LS t P P P P ∆+∆+= （6－2）式中： P ——鼓风机出口风压，Pa ；t P ——高炉炉顶压力，Pa ； LS P ∆——高炉料柱阻力损失，Pa ； FS P ∆——高炉送风系统阻力损失，Pa 。
常压高炉炉顶压力应能满足煤气除尘系统阻力损失和煤气输送的需要。
高压操作可使高炉获得良好的冶炼效果，目前大中型高炉广为采用，大型高炉炉顶压力已达到0.25～0.40MPa 。
高炉鼓风机自动控制系统技术标准及要求
高炉鼓风机自动控制系统技术协议及标准一、自动控制系统对压缩机监测系统主要包括1．压缩机定风量/定风压—静叶串级调节系统根据高炉工艺系统对风量的要求，风机在稳定工作区域内，静叶实时进行自动定位调节适应管网阻力的变化，满足高炉的变工况要求。
2. 压缩机防喘振控制系统喘振是轴流压缩机的固有特性，其对压缩机的危害性也是不言而喻的。
为了防止压缩机进入喘振工况运行，从而设置了此防喘振保护调节系统。
3．压缩机防逆流、安全运行控制系统逆流保护是压缩机喘振的第二道保护措施，当轴流压缩机喉部差压低于设定值时，即视为喘振脉冲信号，如果此信号在规定时间内消失并在某一段时间内不再重复出现时，则只需依靠防喘振系统调节以达到稳定，相反若上述两条件不满足时，即视为逆流发生，机组将投入自保—安全运行程序。
如果逆流持续存在则进行紧急停车。
4. 压缩机组流量、压力、温度常规参数监测系统5. 压缩机组轴振动、轴位移监测保护系统6. 机组轴承温度监测保护系统7. 机组润滑、动力油保护调节系统8. 机组故障报警系统9. 逻辑控制系统10. 机组启动条件联锁11. 机组系统的自动操作12. 机组防逆流及安全运行13. 润滑油泵联锁控制14. 动力油泵联锁控制15. 润滑油站和动力油站电加热器自动控制16. 机组紧急停机联锁保护二、自动控制系统对TRT监测系统主要包括系统设计原则：在确保高炉顶压稳定，高炉正常生产的前提下，最大程度地回收高炉煤气压力潜在能量。
在满足以上原则的基础上，TRT控制系统能实现机组的启动、升速、输出功率、升功率、炉顶压力控制和停机的自动化。
并在TRT 机组启动、升速、升功率、正常停机、紧急停机过程中，与高炉控制系统密切合作，保证高炉炉顶压力的波动在一定范围内。
在TRT机组调节炉顶压力时，在正常炉况时保证顶压波动范围在±3kPa以内。
主要控制功能描述转速控制系统TRT安装三套转速测量系统，高位选择器通过三取二表决选出高信号，作为实际的转速测量值。
高炉风机风量风压控制系统
高炉风机风量风压控制系统裴秋平 刘东辉 吕克勤(马钢自动化部 马鞍山 243011)对于炼铁来说:/有风就有铁0,风机运行的可靠性和稳定性对于高炉炼铁工艺是非常重要的。
如果风机在正常工作情况下,风量风压调节不准,会影响高炉稳产、高产,严重情况下,会产生生产事故。
因此对风机风量风压控制系统的要求很高。
马钢2500m 3高炉风机是引进瑞士苏尔寿公司的产品,为14级恒速全静叶可调轴流压缩机,主机功率为32000kW,最大送风能力为6000m 3/min 。
其工作原理是通过工作轮叶片旋转时与工质相互作用,将能量传给工质,提高气体压力并输送气体。
本文主要介绍马钢2500m 3高炉风机的风量风压控制系统。
1 系统组成及控制原理系统组成及控制原理见图1。
主要有风机出口风量、风压、风温检测,风量调节器、风压调节器及位置控制器等组成的。
风机联锁信号通过PLC 实现,控制系统的核心部分为哈特曼1布郎公司的ProTronic PS 可编程控制器,其控制原理分析如下:111 风量控制风量控制过程见图2。
风机在正常工况点2时,风机出口风量为V,压力为P 2,设备的阻力为W 2,静叶角度为A 2,假设供风设备阻力由W 2增加到W 1,此时工况点就会由2变为2c ,出口风量也相应地减少到V c 。
为了保持风量不变,在阻力增到W 1的同时,根据风机工作原理,改变风机静叶角度到A 1,从而使风机的工作点变成1,增加风压保持风量V 不变。
据此控制系统的实现是通过控制器把风机出口风量经压力温度补正运算后,作为实测值,再根据风量设定值与实测值的偏差经PI 运算,并作相关处理后,一方面输出到位置控制器作为位置控制的设定值,位置控制器把从位置变送器反馈过来的静叶位置信号作为实测值经位置控制器比较运行后,输出一个信号给电/液转换器,以达到调节静叶的位置,从而保持风量不变;另一方面把输出作为跟踪信号,送到压力控制器中实现风量风压调节无扰动切换。
(完整word版)高炉热风炉自动控制系统
高炉热风炉自动控制系统1.l 概述1.1.1 研究背景高炉热风炉是给高炉燃烧提供热风以助燃的设备，是一种储热型热交换器。
国内大部分高炉均采用每座高炉带3至4台热风炉并联轮流送风方式，保证任何瞬时都有一座热风炉给高炉送风，而每座热风炉都按：燃烧-休止-送风-休止-燃烧的顺序循环生产。
当一座或多座热风炉送风时，另外的热风炉处于燃烧或休止状态。
送风中的热风炉温度降低后，处于休止状态的热风炉投入送风，原送风热风炉即停止送风并开始燃烧、蓄热直至温度达到要求后，转入休止状态等待下一次送风。
热风炉是一个非线性的、大滞后系统，影响热风炉的因素有很多，并且各种因素相互牵制，因此导致它的控制过程非常复杂，很难用精确的数学模型描述。
用传统的方法建模，使整个控制系统置于模型框架下，缺乏灵活性及应变性，很难胜任对复杂系统的控制。
1.1.2 国内热风炉控制系统现状及存在的问题目前许多钢厂热风炉控制系统采用由可编程控制器（PLC)与过程控制器（或集散系统）分别完成电气与仪表控制的方法进行控制。
例如改造前的广钢3#高炉热风炉采用HONEYWELL S9000过程控制器完成仪表控制，采用西门子S5115U可编程控制器完成换炉控制；莱钢1#750M3高炉热风炉控制系统采用美国MODICON公司的E984-685 PLC完成顺序控制和回路控制；鞍钢10号高炉热风炉采用英国欧陆公司生产的网络6000过程自动化（DCS）控制系统完成热风炉燃烧控制，通过接口与MODICON(PLC)通讯，由PLC完成热风炉自动换炉、送风控制；宝钢1#高炉热风炉电控系统采用日本安川CP-3500H PLC,仪表控制系统采用日本横河CENTUM-CS集散控制系统，上位机采用HP-9000，电气的PLC和仪表的现场控制站间以V-NET 网连接，上位机间通过以太网连接，V-NET网和以太网间通过ACG（通信接口）连接。
这类热风炉存在的问题主要有两方面：（1）基础自动化控制系统设计不合理大都采取用可编程序控制器和过程控制器（或集散系统）分别完成的方法进行控制。
高炉鼓风机自动控制系统
高炉鼓风机自动控制系统[摘要]简要介绍了鼓风机自动控制的应用，经典控制方法与程序设计相结合，提高控制的可靠性。
[关键词]喘振自动控制调节高炉鼓风机在炼铁生产中是一重要的子系统，该系统控制的好坏直接影响到送风的质量，从而关系到高炉生铁的产量和能耗。
一、系统介绍及主要设计参数武钢7#高炉鼓风机设计使用的是MAN TURBO公司的A V90-15机组。
该机组由10KV ABB同步电机通过增速齿轮箱带动轴流鼓风机。
该机组还有如下的辅助系统：润滑油和控制油单元，动力油单元，顶轴单元，盘车单元，进气过滤器单元等。
主要设计参数如表1-1：二、自动控制系统构成TURBOLOG DSP BASIC/4为主控制器站，采集处理所有I/O信号。
TURBOLOG PROTECT中的COMPACT/M3为冗余喘振监测（逆流保护）系统，并带有VOTER CARD REL2002（紧急停机保护选择系统）和喘振计数器，使用TURWIN可进行编程和强制调试。
TURBOLOG DSP PROVISET为支持人机界面的计算机系统，提供实时监控、趋势记录、通讯功能。
风机监控系统使用BENTLY NEV ADA 3600 。
建有一个操作站和一个工程师站。
三、系统控制功能及原理整个机组的控制系统有以下几大部分：连续控制、逻辑控制及操作监视管理等。
连续控制功能有送风流量/压力调节系统、风机防喘振调节系统。
逻辑控制系统有机组启动步骤联锁系统、逆流保护系统、重故障紧急停机联锁系统、供辅设施控制系统、送风与拨风控制系统等。
整个机组的起停运行使用的是顺控程序，程序方框图如图3-1：（一）重故障紧急停机联锁控制为保障机组的安全运行，设有相应的停机联锁保护，如果满足其中一个条件，就要进行联锁保护停机。
这些条件为：（1）按下急停按钮，（2）风机轴位移过大（+/-0.6MM），（3）持续逆流，（4）润滑油压力过低（低于0.8bar），（5）主电机跳闸。
（二）防喘振控制1．控制原理轴流风机运行在不同的风压时，都有严格的吸入风量限制范围，低于该限则发生喘振。
第5章 送风系统讲解
③送风均匀而稳定，即风压变动时，风量不得自 动地产生大幅度变化。
④能保证长时间连续、安全、高效率运行。
5.1.2 高炉鼓风机工作原理及特性
常用的两种高炉鼓风机有： 离心式和轴流式
一. 离心式鼓风机
1. 工作原理：
鼓风机的叶轮旋转使空气受离心力的作用而升高压 力，其升压过程是从叶轮的方向吸人空气，在叶轮 内受离心力作用而升压，并以180~200m/s的速度 向半径方向排出，排出的空气在扩散器内把速度的 能量转变为压力，然后把流动方向转换到轴向进下 一级的叶轮，进一步升高压力。为了获得足够的离 心力来压缩空气，必须使叶轮高速旋转。鼓风机每 一级的压缩比限于1.2，因此在需要高的压力时， 必须用增加级数来达到，但由于轴的关系最多只能 到13级。这种鼓风机的效率最高为78%，风压风 量特性曲线的斜度平缓，在炉内压力变化大的场合 下，存在不能按定风量送风的缺点。离心式鼓风机 构造简单、使用方便、可靠性高。
5.1.3 高炉鼓风机的选择
1. 高炉鼓风量 的确定：
(1)高炉入炉风量
qv
Vu Iq j 1440
式中： V0 ——标态入炉风量，m3/min；
Vu ——高炉有效容积，m3； I ——高炉冶炼强度，t/(m3·d)，取最高值；
qj——每吨干焦消耗标态风量，m3/t。 灰分为10%~16%一般在2750～2604 m3/t之间 。
高炉鼓风机是高炉的心脏，是高炉冶炼 最重要的动力设备。它不仅直接为高炉冶 炼提供所需要的氧气，而且还为炉内煤气 流的运动克服料柱阻力提供必需的动力。
高炉风机
2.2蒸汽轮机：
利用蒸汽使叶轮转动的 机器叫“蒸汽轮机”。 蒸汽 轮机利用从锅炉来的高温高 压蒸汽，通过蒸汽喷嘴喷出 ，冲击汽轮机的叶片，带动 机轴一起转动。为了提高蒸 汽使用效率，常采用压力多 级冲动式的汽轮机。
2.2蒸汽轮机： 原理：当气体从高压空间流向
低压空间时，压强差越大，流动的 速度也越大。因此在蒸汽轮机里就 利用喷嘴，使水管式锅炉的过热管 送来的过热蒸汽，从喷嘴喷出时， 体积开始急剧地膨胀。同时压强降 低，速度增大，这样的蒸汽具有很 大的动能。也就是说蒸汽的内能在 喷嘴中转变为蒸汽的动能。当蒸汽 喷射到叶片上时，它的动能又转变 为机轴旋转的机械能。
逆止阀(安全)
防喘阀(安全)
2、进风过滤器： 型式①布袋除尘，②滤筒过滤 关注：过滤器压差→能耗
3、脱湿鼓风系统 (调湿、恒湿)
脱湿原理：高炉鼓风脱湿器通过冷却降温，使空气中大
部分水蒸气凝结成液滴，从而达到减少进入风机的空气含 湿量的目的。凝结出的液滴经过自平衡压差排水系统排出 脱湿器。此外，空气经过脱湿后，部分固体尘也被滤除， 因此，气源品质达到清洁，含湿量减少，且温度适中。
复合式: 指同一台压缩机 内，同时具有轴流式与离 心（斜流）式工作叶轮。 一般轴流在前，离心在后。
3、按压力分类 3.1 通风机：指大气压在101.325kPa，温度 为20℃，出口全压值小于15kPa(表压)的风 机。
3.2 鼓风机: 指升压在15kPa～200kPa(表压) 之间压比大于1.15小于3的风机。
目录
一、鼓风机概述 二、系统工艺流程 三、主体设备系统 四、操作特性
一、高炉鼓风机概述
1、压缩机的分类 轴流压缩机是气体压缩机械的一种形式。按压缩气体的方
式不同分为两类：