转炉送风机防喘振控制系统.pdf

4 5 转炉送风机防喘振控制系统 张若良宋修明 金隆铜业公司，安徽铜陵2 4 4 0 2 1 摘薹转炉送风机防嗤撮控制系统对转炉正常吹炼作业起着至关1 蔓的作用．奉文重点 论述盒隆转炉进风机实际性能撼试过程，防嗡振曲线的建立厦控制圊路的实理． 关奠词转炉进风机；性能测试；防喘振曲线；控制同路 中圈分类号T F 0 8 3 ．2文献标识码B 金隆铜业有限公司冶炼系统采用闪速炉 熔炼转炉吹炼阳极炉精炼电解 工艺流程．三台P S 转炉采取期交换作业方 式，是冶炼过程中的关键工序．m 4 ．0 1 0 ．7 转炉和D 6 3 0 - 2 4 型转炉送风机为国产设 备，风机调速采用美国罗宾康公司生产的变 频调速装置来实现．由于风机厂家没有提供 各种转速下的性能曲线，根据仅提供的一个 流量值和压力值设置的防喘振曲线远远不能 满足转炉吹炼的需要．投产初期形成的转炉 系统严重制约公司整体生产的被动局面，其 重要原因之一就是转炉送风系统所致。 1防喘振曲线的确定 为了确定一条切合实际、满足转炉需求 的防喘振曲线，首先对转炉送风系统现状进 行调查，对风机性能进行实际测试，然后绘 制喘振曲线，进而确定防喘振曲线． 1 ．1 送风系统的构成转炉送风系统主要 由鼓风机及驱动装置、送风管路及送风阀、 放空管路及放空阀和P I D 调节回路等部分 组成，转炉送风系统P I 图如图l 所示． 1 ．2 风■控制要求转炉吹炼过程中，由于 受风管阻力、炉期、炉内液面角、铜水温度、 炉内压等因素的影响，送风阻力会产生一定 图1 转炉送风系统P I 围 的波动，这种变化势必影响到鼓风机的出口 压力，根据风机特性曲线，送风流量将会发 生变化．比如，当转炉内阻力增大时，风机 出口压力将会升高，风量会下降．而转炉吹 炼工艺要求风量可控且相对稳定。因此对送 风量实行自动控制是必要的． 1 ．3 防喘振控制要求正常情况下，转炉吹 人空气阻力较低，并且较为稳定。风机工作 点远离喘振区、送风量偏差只在较小范围内 波动，且该偏差可通过调节风机转速自动实 现补偿．但是，当吹人空气阻力突然增大 时，风机人口压力会突然升高，送风流量会 迅速下降，风机来不及升速。其工作点易进 人喘振区，若不及时制止，对风机的安全将 会直接构成威胁．在这种情况下，通常是迅 作者蕾介张着蔓 1 螂一 ．安t 省■瞳市 ．叠窿公司工程辱 万方数据 速开启放空阀，将多余的风量放空，使风机 工作点回到安全区，同时要求放空阀开度必 须控制合适。若放空量过大，会使转炉入口 风压过低。如果转炉不及时倾转，会造成风 眼堵死事故。因此设计风机防喘振控制系统 是必要的，并且必须满足两方面要求，即风 机安全运行和转炉安全生产。 1 ．4 风机性能测试 1 测试方法通过现场变频装置控制 风机转速，在五种转速条件下进行测试，顺 序分别为 r ／m i n 4 5 5 8 、5 1 2 3 、5 4 5 6 s5 7 6 7 和 6 0 5 1 ．测试项目包括流量、压力、电压、电 流、功率因素等。流量从大到小，压力从低 到高逐渐逼近喘振点，并做好详细的测试记 录。 2 测试步骤 ①选择2 号送风机作为测试风机，做好 送风机启动及测试的准备工作． ②全开防喘振放空阀A 和B ，全关转炉 侧l 号、2 号、3 号送风阀． ③启动2 号转炉送风机，先按常规低速 运转，然后通过调频装置提高风机转速到 4 5 5 8 r ／r a i n ，稳定运行1 5 m i n 后提压，用手操器 控制B 阀逐渐关闭，保持A 阀全开．当B 阀 全关仍不足以提高压力时，开始渐关A 阀， 继续升压．在低于7 0 k P a 范围内，每次升压 幅值为1 5 k P a ，当高于7 0 k P a 时，开始减少升 压幅值．每次升压后，记录各稳定参数． ④压力越高．风机提速越缓慢．当进一 步关小放空阀，流量减小，压力不再升高或 略有下降时，说明此时已逼近防喘振，记录 下最高压力点的流量值，此点即可作为防喘 振点，此时密切注意风机运行状况，当出现 喘振现象时，立即打开A 、B 防喘振放空阀． 按同样方法分别进行5 1 2 3 、5 4 5 6 、 5 7 6 7 和6 0 5 1 r ／m i n 转速条件下的测试，在对 应的压力分别为8 0 I P a 、8 5 k P a 、9 m 于a 和 9 5 k P a 以下时，升压幅值控制为1 5 k P a ，高于 上述压力时，降低升压幅值． 3 确定防喘振曲线根据测试数据，重 点从两个方面考虑防喘振曲线，一是防喘振 曲线应尽可能远离喘振区 以确保风机安 全；二是防喘振曲线与飙机正常工作区域不 能太接近，以避免因放空阀频繁动作而影响 正常送风。通过综合比较，选定两条直线作 为风机防喘振曲线，即 P 2 ．2 5 F 5 1 ．5 1 1 P 5 ．8 7 5 “ F 一4 2 ．7 2 1 式中P 一风机出口压力 k P a ； F 一风机出口流量 k m3 ／h ． 两条直线的交点为Q 2 6 0 0 0 、l1 0 ，转炉 送风机特性曲线见图2 。 1 柏 1 2 0 l ∞ 篓舳 丢 出6 0 4 0 2 0 O 0 1 2 1 4 1 6 1 82 0 笠2 42 62 83 03 2 3 43 6 流量 k m ／h 图2 转炉送风机特性曲线 2 控制方案在R 1 5 0 系统上的实现 一般情况下，风机工作点位于防喘振线 右侧的安全区内，当送风阻力升高时，风量 下降，工作点左移，当越过防喘振线时，压力 调节器调节放空阀开度，将部分风放空，使 工作点回到安全区内． 上述控制方案通过R 1 5 0 系统实现． R 1 5 0 是美国H o n e y w e l l 公司继R 1 0 0 之后 推出的新产品，此系统介于大型集散系统。 单回路控制器和可编程控制器之间，结合了 万方数据 4 7 S 9 0 0 0 控制器，6 2 0 逻辑控制器及P L C 监控 站的功能，可实现单一过程单元或者整个工 厂的生产过程控制。该控制回路通过组态连 续控制图 C C C 和梯形逻辑图 L L C 来满足 工况要求，实现控制且的。控制系统原理图 如图3 所示 莹一一竺兰竺竺8 坤删 转炉送风机 图3 控制系统原理图 2 ．1 压力信号的采样和流■信号的补正和 纂计取自送风管路上的温度、压力、流量信 号经过处理后进人R 1 5 0 系统，压力信号作 为压力调节器的测量值 P V ，流量信号经过 温度压力补正，再通过函数发生器 P K F b 转换成压力信号值，作为调节器的 给定值 S P ．补正后的流量k i n3 ／h ，经加 法器累计转换成k m 通过S W 选择开关实 现果加器清零，在监控站的流程图上，按相 应按钮表示清零，之后恢复清零按钮，流量 又重新累加． 2 ．2 放空阀上的电磁问的动作设定 1 当1 3 6 、1 3 7 电磁阀失电时。A 阀全 开，不能通过调节器输出O P 实现调节；当 1 3 6 、1 3 7 均得电时，A 阀才能连续可调。 2 当1 3 8 ，1 3 9 电磁阀失电时，B 阀全 关。能通过调节器输出O P 连续可调节；当 电磁阀得电时，B 阀全开，输出O P 无效． 3 监控站的显示屏上，电磁阀失电颜色 为灰色，反之为绿色。 2 ．3 放空阀的动作过程 1 送风阀处于全关状态调节器输出被 切除，且强制输出O P 为8 0 ％，使A 阀输出 为2 0 ％，B 阀输出为6 0 ％．B 阀1 3 8 、1 3 9 电 磁阀得电，强制B 阀全开，尽管此时屏幕上 显示开度为6 0 ％，但强制动作的优先级别 高，这主要从安全角度考虑而增设的． 2 送风闽由关向开转换在此之前，放 空阀A 的开度为2 0 ％，B 阀全开．此时送风 机升速，待升到一定值且稳定时，开送风 阀．送风阀开的同时，强制输出O P 为0 ％，B 阀上的两个电磁阈失电，B 阀全关，A 阀上的 两个电磁阀得电，A 阀亦全关．1 0 秒钟后， 下转至第“页 万方数据 离合器式机械振打，振打行程1 0 0 m m 、振打 频率3 0 次／r a i n ．投入运行后有效地降低了 仓压，彻底消除了粉煤失控对系统带来的负 面影响，提高了系统运行的安全稳定性和布 袋的收尘效率． 3结束语 历年干燥系统生产统计见表2 ． 镍精矿气流干燥系统经过多年生产实践 表2历年干燥系统主要指标 和技术改进，适应了金川镶湿精矿的粘结特 性、湿精矿水分和粉煤煤质等条件的变化， 提高了系统作业率和干精矿的产出率，并减 少了工艺、设备故障，使湿精矿处理能力由 投产初期3 0 ～4 0 t ／h 提高到6 0 t ／h 一8 0 t ／h 以上，为闪速炉均衡生产提供充足，合格的 千精矿．气流干燥工艺在镍闪速熔炼系统中 的成功应用，为国内企业挖潜、改造和革新 提供借鉴，同时也可以为新建同类工厂提供 可靠的、完整的技术资料和设计依据． 参考文献 1 北京有色冶金设计研究总院等编．重有色金属冶 炼设计手册．铜镰卷．冶金工业出版社，1 9 9 6 2北京有色冶金设计研究总院．二期精矿干燥初步 设计 3 金川公司第一冶炼厂．硫化铜镍精矿火法冶炼． 物料制备．1 9 9 4 4金川公司第一冶炼厂．干燥生产总结及生产统计 资料 上接第4 7 页 按P I D 输出来控制放空阀开度． 3 风机正常运行时的阀位调节当 S P P V 大于0 时，o P 不输出，表明风机在 安全区运行．当S P - p V 小于等于0 时，O P 有输出．o P 小于5 0 ％时，调节A 阀，使其 阀位在0 ～1 0 0 ％之间连续可调；O P 大于 5 0 ％小于7 5 ％时，A 阀全开，B 阀在O ～ 5 0 ％之间连续可调；O P 太于7 5 ％时，A 阀 全开．B 阀的电磁闽得电，强行使B 阀全开． 4 当进风阀处于打开状态且送风机有故 障时通过与门 A N D 强制使输出O P 为 0 ％，迫使A 、B 放空阀全部关闭，防止因风 压、风量的迅速下降，造成转炉风眼堵塞． 等3 0 秒之后．再复位到正常的P I D 调节． 3结语 改进后的送风系统能够满足转炉需 求．但操作中应注意以下几点 1 送风机升速前，应确认控制放空阀 A 的开度在2 0 ％和B 阀6 0 ％为宜． 2 电磁阀1 3 6 、1 3 7 要始终处于带电状 态，屏幕显示为绿色． 3 送风阀开启后，压力达不到要求值 时，应重点检查放空阀是否处于关阀状态． 万方数据