高炉轴流风机防喘振控制系统优化及实验
高炉鼓风机防喘振控制系统的分析与研究

安全裕度,人为建立一条防喘振线,此线由 复合演示器内函数回路实现以折线形式设 定 。如 图 2 鼓 风 机 运 行 工 作 画 面 所 示 , 其中 三条实折线是基于上述防喘振设计理念所 设计的。
(1)防喘振接近线(黄色曲线):当工作点 超过防喘振接近 线时, 鼓风机的“防喘振 接 近”报警 。
2 防喘振控制设计的基本理念 高炉鼓风机防喘振设计除了考虑保护
设备自身外,更要考虑为高炉提供安全可 靠 的 生 产 服 务 。防 喘 振 控 制 设 计 的 基 本 理 念主要有以下四方面:
(1 )安 全 性 : 足 够 的 安 全 裕 度 。一 般 来 说,真实的喘振线与防喘振线之间留5%~ 10%的安全裕量[5]。
P
I
D
H CI I
B GF
E
A
Q
图 1 压缩机和管网联合工作性能曲线
P
喘振线
紧急开放线
防喘振线 防喘振接近线
运行点
紧急开放线
Q
P
4
2.2
5
3.8
6
5
7
5.4
10
5.4
Q
图 2 鼓风机运行工作画面 表 1 鼓风机正常运转折线参数
防喘振线 QP 4 1.9 5 3.5 6 4.7 7 5.1 10 5.1
155
科技资讯 2014 NO.04 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
副放风阀 主放风阀
排
Z T-304-1
出
管
PT - 303- 2
SET
减少到正常工作允许最小值时,工作点移到C 点,此时压缩机通道受阻堵塞,因失速而造成 特性曲线出现断裂,使气流产生强烈脉动,出 口 压 力 突 然 下 降 至 G 点 。由 C 点 过 度 至 G 点 是 随外界管路容积的影响,容量越大,过渡状态 越复杂,当容量足够大时,这种过渡可能使倒 向气流超过极限F点,从而解除失速恢复正常B 点。若造成失速的管网条件没有消失,则又回 到C点,此过程循环发生称为喘振[4]。
刍议如何有效控制高炉鼓风机喘振问题

刍议如何有效控制高炉鼓风机喘振问题文章主要针对高炉鼓风机喘振问题进行了分析,并对引发喘振问题的因素进行了深入讨论。
从传感器技术入手,有针对性的提出了改善喘振问题的方法,并最终提出有效的技术方案。
标签:喘振问题;高炉鼓风机;控制;传感器引言大型高炉以及中型高炉运行过程中大多采用轴流式风机或者离心式风机。
相比较于离心式风机,轴流式风机体积小、质量轻且容量相对较大,并且运行中气流阻损相对较小,因而其效率相对较高。
当压力发生改变时,风量不会变化,因而令高炉运行更加稳定。
但是由于其特性曲线相对较陡,因而其稳定工作区相对较窄,运行过程中容易出现喘振问题,并且由于其直接连接高炉,不设置储气罐,因此更易出现喘振问题。
1 影响因素分析分析鼓风机特性可以看出,若鼓风机鼓风量低于某一风压其运行会不稳定。
此时受到周期波动负荷影响,转子会发生轴向窜动,轴瓦烧坏继而将叶片打碎。
这便是鼓风机的喘振现象,相对于鼓风机的常态运行,喘振为鼓风机失常工况,因此对于高炉鼓风机,必须要避免喘振问题的发生,以此确保高炉的正常运行。
通常判断鼓风机发生喘振现象的方法为,当鼓风机风压一定时,对鼓风机风量进行判断,若流量超出喘振流量则发生喘振现象;当鼓风机风压一定时,对鼓风机风压进行判断,若风压超出喘振压力,则判定为喘振发生。
但是宏观分析喘振特征可以看出,出了流浪和风压外,对鼓风机轴位移以及轴振动和风机噪声进行判断也可以及时检测喘振现象。
文章主要以传感器技术为基础,对喘振现象综合判断技术进行了论述,以此提高检测的准确性。
结合实际的工作经验,主要有两方面原因导致喘振现象发生:首先,实际运行流量<喘振流量;其次,出口压力<管网压力。
除此之外,气体入口温差过大以及气体分子量变化较大、静叶角快速变化均可能成为喘振现象发生的原因。
2 控制方法针对高炉鼓风机喘振问题的控制方法主要有两种,一种为开环控制方法,另一种为闭环控制方法。
开环控制方法为被动控制,通过设置防喘振曲线,对防喘振控制进行设定,从而对防喘振阀进行控制,确保鼓风机运行的稳定。
防止轴流风机喘振措施

防止轴流风机喘振措施
防止轴流风机喘振的措施包括:
1. 安装阻尼器:在轴流风机的进出口或蜗壳内安装阻尼器,可以减少风机的机械振动。
2. 加强轴系统支撑:增加轴承的数量和间隔,使用更好质量和更高精度的轴承,以增强轴系统的刚性和稳定性。
3. 在风机进出口处设置扰流板和导流器:通过扰流板和导流器的设计,可以减小进出风口的压差和气流波动,从而减少风机喘振的可能性。
4. 安装均速管道:在风机进出口处加装均速管道,可以减小进出口的压差,提高风机工作的稳定性。
5. 加装减振装置:在风机的支座或基础上安装减振装置,例如弹簧隔振器、减振防震垫等,可以有效减少风机的振动传递。
6. 加强风机的维护和保养:及时更换磨损严重的零部件,保持风机的良好运行状态,降低喘振风险。
7. 对风机进行动平衡:通过动平衡机进行精确的动平衡调整,使风机转子的质量分布更加均匀,避免不平衡导致的喘振。
8. 采用适当的轴流风机型号和规格:选择合理的风机型号和规格,确保其工作在合适的工况范围内,减少喘振的产生。
9. 进行风机系统的装配和调试:风机系统的装配和调试要按照工程规范和标准进行,确保每个部件的连接准确,系统运行平稳。
关于轴流风机的喘振及其预防方法

关于轴流风机的喘振及其预防方法发表时间:2002-9-16作者:胡惠源摘要:1 两台轴流风机并联运行特性2台变节距轴流风机可并联运行。
但要注意避免喘振,(后面将作专门讨论)图1所示为2台变节距轴流风机的运行特性。
图1中风机特性为单只风机的特性。
曲线I表示锅炉的阻力曲线。
如果,两台风机是同步调节,工作点1表示锅炉需要的空气体积流量,则工作点2为每台风机的运行点。
事实上的两台风机工况也可不一样。
这种配合很复杂,每台风机可在1到Y之间的任一点工作,而2台风机的风量总和只要等于工作点1的风量即可。
虽然,从图1中可知,为保证其效率最高,每台风机最好在工作点2运行。
设想加大轴流风机的尺寸,以使1台风机运行就能在工作点1运行,。
如果有第2台风机启动,并并入并联运行时,第2台风机一定经过3→X→Y→1,虽然在X到Y时会产生喘振。
解决此问题的方法是在第2台风机投运之前要降低锅炉负荷,使工作点1降下来,降到某值,以确保第2台风机投入并联运行时不会通过喘振区。
2 喘振特性轴流风机有喘振问题,喘振是一种空气动力现象。
如果风机叶片要求提供大于其设计时的推力,在叶片周围则要发生流传的分裂,使得风机不稳定,不能运行在它的正常性能曲线上,这就是发生喘振的原因。
图2中的曲线上标有A的等叶片角是正常风机性能曲线。
每个叶片角曲线有其单独的喘振点,以I表示。
曲线C是把所有的I点相连而成的,称为喘振线。
喘振线上都是喘振区。
3条B虚线表示3个不同叶片角度的特征喘振曲线。
此曲线表示如果发生喘振,风机运行所经历的路径,即如果运行在I点,风机会按B曲线路径运行。
图3表示喘振与锅炉阻力特性的关系。
设正常的锅炉系统的阻力曲线B,由于某种原因(例如主燃料跳闸)而增大,曲线B1为新的锅炉阻力曲线。
运行点X将改变,先沿A到I点,此时发生喘振,再沿喘振特性曲线D工作,D与新的阻力曲线B:的交点X:为新的运行点。
如果系统阻力仍很高(曲线B1),则风机一直运行在不稳定的喘振情况X l处,但系统阻力下降时,风机则从喘振情况恢复到正常的性能曲线A。
风机的防喘振控制及优化浅析

风机的防喘振控制及优化浅析摘要:喘振是高炉鼓风机固有特性,喘振将严重危害机组的安全运行。
因此,基于风机喘振原理,分析喘振产生原因与危害,并提出了风机的防喘振控制及优化策略,设计抗喘振控制系统具有重要意义,也为同类机组提供技术参考。
关键词:风机;防喘振控制;优化引言高炉鼓风机一般采用透平压缩机,喘振是透平压缩机的固有特性。
喘振现象对透平压缩机的危害极为严重,必须禁止压缩机处于喘振状态。
如果高炉鼓风机浪涌,空气供应被切断,高炉将无法继续生产铁水。
同时,由于支撑炉内矿石、焦炭等物料的力突然丧失,势必造成炉底的铁水和炉渣飞溅,使风口充满炉渣和铁水,造成高炉重大事故。
因此,高炉鼓风机抗喘振的研究对高炉的稳定生产具有积极意义。
1喘振产生原因与危害大型风机一般采用6KV电机驱动风机转子,动调或静调轴流风机。
轴流风机喘振的主要原因归纳为以下两个方面。
(1)内因:严重失速,气流膨胀。
根据风机失速的机理,正常运行时不会发生旋转失速。
只有在风机启动或停止阶段,转速发生变化时,才会发生旋转失速。
(2)外因:风机与管网联合运行情况。
一般来说,网络容量越大,浪涌频率越低,浪涌幅值越大;反之,当网络容量较小时,浪涌频率较高,浪涌幅值较小。
风机喘振危害很大,性能明显恶化,会出现较大的供气波动,破坏生产工艺系统的稳定性,会造成风机本体严重振动,风机部件承受较高的动应力,容易造成静、动部件的摩擦和损坏,对推力轴承产生很大的冲击力,会使轴承合金疲劳开裂甚至烧毁。
在严重的情况下,它会膨胀成逆流,导致风道内温度急剧上升,导致叶片和轴承损坏。
2防喘振的基本原理风机运行时,当气体介质固定,在一定的转速、压力、温度和压差下,可以计算出一个最小的流点。
当流量低于这个值时,风机的性能就会变得非常不稳定,也就是说风机会出现喘振,这个点也叫喘振点。
喘振点与风机内气体的分子量、进口压力、温度、压差和出口压力、温度和压差有关。
不同条件下浪涌点的位置是不同的,所以可以在不同条件下计算多个浪涌点,然后将这些点连接起来得到一条线,这条线称为浪涌线。
防喘振控制系统在轴流风机中的应用

点越 过 喘振线 ,要得 到 防喘振 线 ,首先 得 到喘振 线 。 轴 流 风机 喘 振 线 、 防 喘 振 线 的度 量 方 法 分 为 3个
阶段 。
2 1 喘振 点测 试 .
2 1 1 测 试 前 应 具 备 的 条 件 .. 风 机 经过 5 h以上 的机 械 运 转 ,机 组 处 于 热 运 行 过
线 时 ,防喘 振 阀 开 始 调 节 。一 般 气 压 机 采 用 前 者 ,轴
流 风 机 ( 称 风机 ) 用 后者 。 简 采
( )风机 防喘振基本 特点及 作用 。风机 最大 特点 :入 2
口为 大气 ,所 以防喘振 控制阀不是 控制 回流量 ,而是放 空
度 主 要 由调 节 器 的 增 益 值 来 决 定 ,在 调 试 过 程 中 , 如
实 验 方法 验 证 防 喘 振 调 节 系 统 是 否 达 到 要 求 ,并 根 据
不慎 、高 炉炉 料 下 落 、炉 顶 煤 气 压 力 控 制 不 稳 等 ,这 些 原 因都 可 能 导 致 炉 料 料 层 透 气 性 下 降 、高 炉 工 况 恶 化 。从 维持 高 炉 工 况 的 角 度 出 发 ,在 这 种 情 况 下 ,最
程 ,确保 压 缩 机 及 相 关 设 备 无 异 常 现 象 ; 电气 、仪 表
控 制 系 统 投 入 运 行 , 显 示 、 控 制 、 连 锁 、 报 警 均 正 常 ;压缩 机 的 静 叶 角 度 能 手 动 灵 活 操 作 ,角 度 显 示 准 确 无 误 ;防喘 振 放 风 阀 的 开 度 能 手 动 灵 活 操 作 ,开 度 显 示 准确 无 误 , 同 时 能 快 速 全 开 ;防 喘 振 调 节 功 能 正 常 ,调节 参 数 测 量 有 效 。 调 节 参 数 测 量 好 后 , 应 通 过
高炉轴流风机防喘振控制优化及实施

上 ,形成耐磨板 ,然后再根据需 要 卷 制成不 同的衬 套镶嵌在接管 及调 节蝶 阀内 ,从而提 高半净煤 气调压 阀组 抗冲刷的能 力。 通 过 三 维 模 拟 及 用 户现 场 使 用 ,增加 导流柱和耐 磨衬套的半净 煤气调 压阀组使用 寿命较改进前的
用寿命短的瓶颈问题。新型半净煤气调压阀组的研制,可有效降低炼铁高
行 ,另 一方面可能制约 风机供风能力的充分发挥 。
高炉鼓 风机是 高炉炼铁 生产的 关键动 力设备 ,为确保鼓风 机的安 全稳定运 行,在其控制 系统 中必须 配备防喘振 自动控 制 ,并应 兼顾高 炉生产 、机组 安全 、节能 降耗等各
方因 素,高炉作为鼓风 机供风的 负 载 ,I 炉内状 况瞬息万变 ,鼓风阻 力
【 关 键 词 】 轴 流 风 机 防 喘
振 优化 实 施
振控 制 侧重于保护 鼓风机 ,加之 防喘振控 制品质 不高 ,2 0 1 0 年 投产以 来 , 防喘振控 制系统运行状况不甚理想 ,主要表现在 以 下几方面。
一
、
前言
1 )防喘阀开 度基本在 l O %左右 ,轴流 风机经常处 于放 风状态 , 造 成大 量无谓能量损失 ,放风噪声污染严 重。 2 )防喘振的控 制品 质有 待提 高 :一旦高炉路 况不顺 ,鼓 风阻 力增 大使 风机 工况点进 入调节 区时 ,通 常是采 用人 工紧急干预 打开防 喘阀 ,使工况 点 回到稳定工作区 ,保守的安全意识使 工况点总是远 离防喘振线 。 3 )不 同人 口温度对 风机 喘振 性能 有较 大影 响 ,采 用 固定 的喘振 性能 曲线 不能真 实地反映 风机喘 振性能 ,一 方面 可能影 响 风机 的安全 、稳定运
为计算依据 ,采用 的常规 的P I D 运
高炉轴流风机喘振分析及防喘振控制系统研究讲解

高炉轴流风机喘振分析及防喘振控制系统研究张红庆陕西维远科技有限公司 710054摘要:本文介绍了轴流风机喘振现象的形成机理、不同气温条件下喘振曲线的动态补偿方法,分析了常见的传统防喘振控制工艺中存在的不足,以及先进防喘振控制技术应用于高炉轴流风机的优化控制策略。
关键词:轴流鼓风机;防喘振;优化控制引言目前静叶可调式轴流风机在钢铁企业400~2000m3的高炉上已普遍使用。
在高炉风机的控制系统中,防喘振控制系统是最核心的控制环节,必须综合考虑高炉生产、机组安全、节能降耗等多方面需求,如果在控制工艺中采用常规的简单、粗放的设计方法,不仅能耗浪费严重,也是极大的安全隐患。
本文介绍的高精度防喘振控制系统,不仅可以更有效地保证机组和安全和稳定,同时也可以充份发挥机组的最大性能范围,对高炉安全性和产量的提高起到显著的促进作用。
轴流风机喘振现象的本质为了更好地理解和设计防喘振控制系统,有必要对轴流压缩机形成发生喘振现象的本质原因加以说明。
轴流风机转子的叶片呈多级排列,每一级叶片环绕转子形成一组叶栅。
空气流经过多级叶栅逐级压缩传递,最终经末级叶栅到达出口。
在一定的静叶角度下,气体的流量与风机出口的压力有关,压力越高,流量越低。
喘振是指风机达到出口压力极高、流量极低极限后的工况突变。
气流冲角及叶片背面表层气流脱离失速现象气流沿轴向进入叶栅时,气流方向与风机叶片之间的夹角称为气流冲角。
随着压力的增高,入口流量愈小,气流冲角也就愈大。
当气流冲角增大到一定程度时,沿叶片的非工作面将发生气流脱离现象。
这种现象称为脱流或失速。
失速是叶轮式轴流输送设备都会遇到的一种现象,失速又叫旋转脱流,即由于气体对叶片的冲角过大而使得气流的流线脱离叶片表面,结果叶片表面处的气流变为紊流,同时可导致叶片颤振。
失速区沿叶栅旋转传递和不断扩展,就会引起压缩机的工况突变,即喘振。
气流冲角增大至一定程度后,沿叶片背面形成气流脱离现象示意图当风机发生喘振时,整个风机的管网系统气流周期性振荡现象,这时,轴流风机虽然仍在旋转,但对气体所做的功却不能提高风机的流量和压力,而是基本上转化为空气热能。
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高炉轴流风机防喘振控制系统优化及实验摘要:针对萍钢4#高炉鼓风机存在的问题,阐明了防喘振控制优化的方案,包括工况点沿防喘线精确控制,入口温度对喉部差压、出口压力的补偿,提出了控制优化的具体实施方法,优化达到了预期目标。
【关键词】轴流风机防喘振优化实施一、前言高炉鼓风机是高炉炼铁生产的关键动力设备,为确保鼓风机的安全稳定运行,在其控制系统中必须配备防喘振自动控制,并应兼顾高炉生产、机组安全、节能降耗等各方因素,高炉作为鼓风机供风的负载,炉内状况瞬息万变,鼓风阻力发生扰动,控制系统将使防喘振阀动作,就会在高炉意外崩料和风机喘振之间处于两难的境地,本文以萍乡钢铁公司4#高炉鼓风机的防喘振控制优化为例,阐述控制系统在防喘振调节过程中如何保证送风压力的稳定性,在安全运行前提下充分发挥风机能力,进而为高炉稳产、高产奠定基础。
二、存在的问题萍乡钢铁公司4#高炉采用AV45-13全静叶可调式轴流风机,由于防喘振控制侧重于保护鼓风机,加之防喘振控制品质不高,2010年投产以来,防喘振控制系统运行状况不甚理想,主要表现在以下几方面:1)防喘阀开度基本在10%左右,轴流风机经常处于放风状态,造成大量无谓能量损失,放风噪声污染严重。
2)防喘振的控制品质有待提高:一旦高炉路况不顺,鼓风阻力增大使风机工况点进入调节区时,通常是采用人工紧急干预打开防喘阀使工况点回到稳定工作区,保守的安全意识使工况点总是远离防喘振线。
3)不同入口温度对风机喘振性能有较大影响,采用固定的喘振性能曲线不能真实地反映风机喘振性能,一方面可能影响风机的安全、稳定运行,另一方面可能制约风机供风能力的充分发挥。
三、防喘振控制优化方案1.防喘振控制优化的先决条件为了实现防喘振控制的优化,必须借助于性能优良的PLC系统。
PLC的高速运算性能可使用户程序的扫描周期在10毫秒级,为有效克服鼓风阻力瞬变扰动成为可能;PLC丰富的运算和编程功能可以实现各种先进控制算法,达到预期的控制效果;PLC的高可靠性,实现风机控制系统的安全运行进而确保风机的安全可靠运行。
4#高炉鼓风机采用西门子S7-400H PLC,配备冗余414CPU可很好地实现各项控制任务。
为了实现防喘振控制的优化,必须借助于性能优良的防喘振阀。
防喘振阀具有可靠的快开性能,当一旦压力过高,可释放由于喘振引起的压力波动;防喘振阀应具有良好的调节性能,当运行点接近防喘振线时,能充分调节流量以防止起浪点;防喘阀应具备灵敏的阶跃响应,超调应限制在最小,可满足风机在启动和停车时的压力、流量变化。
4#高炉鼓风机采用的fisher防喘阀可以较好地满足上述要求。
2. 工况点沿防喘线精确控制(1)防喘振的基本控制方法以喉部差压为横坐标、以出口压力为纵坐标,建立了运行工况画面,画面包含喘振线(红线)、喘振报警线(黄线)和防喘振控制线(蓝线),黄线和蓝线分别设在红线下方97%和93.5%处,以实际运行工况下的喉部差压和出口压力坐标建立运行工况点,如下图所示。
根据当前喉部差压(补偿后),在防喘线上查询对应的出口压力,作为防喘振控制的给定值SP,以当前风机出口压力作为防喘振控制的测量值PV,二者之偏差西门子STEP7的PID模块FB41进行控制运算,当工况点接近或越过蓝线时,PLC控制防喘阀打开一定角度,来减小压缩机出口的阻力,使工况点回到稳定工作区,以避免轴流风机喘振现象的发生。
在工况点接近喘振线时,要求轴流风机的防喘阀必须动作迅速,但防喘阀动作速度太快、动作幅度过大,势必会使风机出口压力、流量产生大幅度波动,影响高炉炉况的稳定。
由于防喘振控制是以风机吸入气体流量和排气压力为调节对象,二者的变化都具有极强的瞬时性,而信号测量、计算输出、执行机构动作及工艺过程都不可避免会产生一定的时间滞后,在这样一个瞬时性非常强的闭环控制回路里,以滞后的测量信号为计算依据,采用的常规的PID运算,虽然可以在工况点跃过防喘线时迅速地打开放空阀,但无法使工况点在响应线附近被稳定控制,难以实现精确控制。
工况点沿防喘线精确控制图(2)变比例和变积分相结合为了解决快速防喘动作和稳定高炉风压之间的矛盾,采用非对称控制的快开慢关来控制防喘阀的动作。
当风机工况点处于防喘振线的右下侧的稳定运行区域时,PID控制器的比例增益Gain较小,积分时间TI较大,控制器使防喘阀处于全关状态。
当风机工况点一旦接近或超越了防喘振线,PID控制器的比例增益Gain增大,积分时间TI减小,且超过防喘振线越多,比例增益越大,积分时间越小,响应速度加快,这就实现了防喘阀的快开。
当工况点返回稳定工作区时,偏差e减小,比例增益减小,积分时间增大,响应速度变慢,实现了防喘阀的慢关。
西门子的PID功能块本身具有抗积分饱和功能,当工况点处于稳定工作区时,虽然偏差一直存在,防喘阀全关,但控制器积分部分不会饱和。
如果单纯采用变比例增益的PID控制,由于积分作用跟不上将降低系统的稳定性;如果单纯采用变积分时间的PID控制,由于不变比例作用使系统响应速度变慢,影响到系统的快速性。
防喘振控制优化将变比例增益与变积分时间相结合,同时改变控制器的比例增益和积分时间,既保证工况点越过控制线时防喘阀动作有较好的快速性,又保证了工况点在接近控制线时系统调节的稳定性。
见图1,这样兼顾了防喘振调节的快速性和高炉送风压力的稳定性,风机工况点沿防喘线精确控制,自动“钉”在防喘振线上而无需人工操作防喘阀。
3.入口温度对防喘振的补偿(1)喉部差压与入口温度在实际设计中,由于风机入口空间有限,没有足够长的直管段安装入口流量计,因而风机入口流量不能直接测出,能测到的只是间接反应入口流量的喉部差压,这就需要求得喉部差压和入口流量的关系,考虑到入口绝对压力(约为大气压力)基本上是个常量,因此入口流量与喉部差压的关系式为F=K(ΔPT1)½(1)式中K--流量系数;△P--喉部差压,单位为MPa;T1-入口温度,单位为℃。
在同一流量F下,如果入口温度由T1变为T1'时,得到的喉部差压ΔP'的补偿算式为ΔP'=(T1/T1') ΔP (2)式中T1、T1'--绝对温度;ΔP'--经入口温度补偿后的喉部差压,单位为MPa。
(2)出口压力与入口温度优化之前4#高炉鼓风机防喘振控制只是对喉部差压进行入口温度补偿,在不同气温下风机喘振性能的变化不能被准确地反映。
在不同气温下,即使在同一喉部差压时,其喘振点的出口压力也存在差异。
增大防喘线裕量无疑可以保证风机运行安全,但不能充分发挥风机的真实能力,还会造成无谓的放风;如果盲目减小防喘线裕量,一旦气温较高时就会有喘振的安全隐患。
因此,在对喉部差压进行入口温度补偿的同时,还要对出口压力进行入口温度的补偿。
在这里利用能量头的概念,能量头是指单位质量的被压缩气体,压缩前后的能量差,它反映了单位质量被压缩气体所做的功。
气体经风机所获得的能量头可通过热力学第一定律和理想气体的状态方程推导出来。
根据推导出来的能量头算式分别得到入口温度为T1和T2时的能量头,将轴流风机的入口温度由T1变为T2视为绝热过程,我们在这里将讨论入口温度变化对出口压力(压比)的影响,考虑轴流风机的入口温度由T1变为T2时其压缩能量头不变的情况,由此求得入口温度为T2时的压比,入口压力为大气压力,故由此就可得到了出口压力P2'。
(3)随气温变化的喘振性能曲线通过上述工作,可以分别计算出补偿后的喉部差压和出口压力,这正是喘振性能曲线的横、纵坐标,在初始试验数据的基础上,在不同气温下对喉部差压和出口压力进行补偿后,得到了随不同气温(入口温度)而变化的可动喘振线。
这样的变化曲线更真实地反映了设备性能,保证在一年四季不同的气候条件下,喘振线和防喘线的准确无误,并在确保安全运行的前提下,充分地发掘风机的供风能力。
四、方案实施1. 准备工作在高炉休风前,准备好YB-150型、0~1.0MPa、0.4级精密压力表一台;内径8mm、承压>2.OMPa、长约50m的红色耐压橡胶软管一根。
关闭压力表阀门,拆除现场出口排气压力表,装上一个软管接头。
用橡胶软管将出口排气压力引至主控室的精密压力表,橡胶软管两端用固定夹固定。
精密压力表安装于主控室的“安全运行”按钮旁。
接到高炉休风指令后,鼓风机组进入休风状态,送风阀关闭,静叶22°,防喘阀全开。
先用手持式压力校准仪校准喉部差压和出口压力变送器。
将静叶开启一定角度(30°),缓慢将防喘阀关小到一定开度(85%),按“安全运行”按钮,风机应进入安全运行。
试验前安排有关人员各就各位;事先准备好表格,以便记录喘振试验的数据。
2.喘振试验根据JB/T 3165-1999,为获取风机喘振性能的有关数据,对轴流风机做开式进出气试验。
试验前将原运行工况画面的喘振曲线(三条线)拉开;安排专人站在“安全运行”按钮旁盯住精密压力表显示的风机出口压力;安排专人(操作工)在操作站操作静叶和防喘阀开度;一人在操作站观察试验状况并读取试验数据;另安排一人记录试验的数据。
以上人员由试验负责人统一指挥。
操作工操作静叶和防喘阀,将静叶角度开到30°,缓慢关小防喘阀,此时盯风机出口压力精密压力表的人必须全神贯注,随着防喘阀的关小,排气压力逐渐上升,一旦压力表指针发生向零位的回摆,立刻拍击“安全运行”按钮,使风机进入安全运行状态(判断喘振初期现象的依据是观察连接出口管路中精密压力表的变化,在风机出口压力不断上升的过程中,当压力表指针迅速回摆时,可认为风机进入了喘振区,即发生了喘振初期现象)。
在操作站的记录曲线中读取安全运行前时刻的出口压力、喉部差压、入口温度等参数,记录在预先准备的表格中。
用同样的方法分别对静叶角度为40°、50°和60°情况下,做喘振试验,记录各点的参数。
注意:高炉休风后,在风机未停机时保持风机在热态下进行这项试验。
以上试验有了四个喘振点的数据,更高的喉部差压和出口压力的喘振数据宜采用有关算式计算推定,构成较完整的喘振线。
3.调试将防喘振控制优化的程序在实验室进行充分的仿真调试,尽可能发现并解决程序中的问题,这是在高炉休风前必须完成的重要工作。
喘振试验完成后,将预先编好的控制程序下载到PLC中,将试验数据置入程序相应的功能块中,按照鼓风机组试车方案的要求进行机组启动、停机、正常运行、联锁停机及安全运行等项目的试车。
基本的试车项目完成后,还要进行工况点沿防喘线精确控制试验,这个试验是模拟进行的,即压低防喘振线,使工况点接近防喘振线进行模拟防喘振试验,观察其控制效果。
具体做法是:当风机在安全运行时,将防喘阀关小至一定开度,此时风机处于稳定工作区,修改(主要是减小防喘线各拐点的出口压力值)并下载防喘振线各点的参数,实现压低防喘振线,然后缓慢开大静叶角度使工况点接近压低的防喘振线,观察其贴线运行的效果,包括超调和进入稳定区后防喘阀的动作稳定性,据此适当调整防喘控制的变比例和变积分参数。