浅析高炉鼓风机喘振事故的原因及防范措施
【摘要】高炉鼓风机防喘振保护、逆流保护是保证机组安全稳定的重要保护之一, 目前控制系统往往由自控人员负责设计完成, 由于对设备的经验、工艺理解存在差距, 容易出现一些问题。
通过对高炉鼓风机喘振、逆流事故的原因分析, 提出了完善改进控制系统的处理措施, 增强了高炉鼓风机安全稳定运行的可靠性, 有效地避免了类似事故的发生。
毕业论文网 【关键词】高炉鼓风机；喘振原因；防范措施 一、前言 高炉鼓风机是高炉设备的心脏。
鼓风机所输送的高压风流，经热风炉加热到1100~1200℃，由设在高炉下腹部的环形风管，通过安装在高炉四周的风口吹入高炉内，一方面托住由炉顶部装料钟处加入的炉料；另一方面通过化学还原反应在炉底形成铁水和渣。
如果送风切断，高炉不能继续生产铁水，同时因炉内支撑炉料的力消失，势必炉料下榻，铁水、渣就会飞溅，造成高炉堵风口的重大事故。
因此要求鼓风机组能够随着高炉的冶炼工况实现自动调节和控制，为高炉提供优质，适量的风源，如果鼓风机组防喘振控制出现误动作放风，轻则造成高炉风压波动、影响冶炼质量；重则造成高炉断风后堵风口事故。
因此，为了确保高炉供风，实现机组的安全经济操作，选择合理的安全控制系统（防喘振控制系统）和自动调节系统对高炉的正常生产有着重要的意义。
二、鼓风机喘振现象 鼓风机在运行过程中可能会出现这样一种现象，即当负荷低于某一定值时，对高炉的正常供风遭到了破坏，热风的排出量时多时少，忽进忽出，发生强烈的振荡，并发出如同哮喘病人“喘气”的噪声。
此时热风送风出口的压力表、流量表指示大幅度波动。
鼓风机的机身也会随之剧烈振动，并带动出口管道、厂房振动，汽轮机发出周期性间断的吼响声。
这就是我们所说的风机喘振，也叫飞动。
风机喘振是安全运行最大的威胁。
因为喘振造成的后果是非常严重的：1、会使鼓风机转子和静子经受交变应力而断裂。
2、使级间压力失常而引起强烈振动，导致密封及推力轴承损坏。
3、使运动元件和静止元件相碰，造成严重事故。
4、使炼铁风耗增加，吨铁成本升高。
所以，必须避免这种情况发生。
三、高炉鼓风机发生喘振的原因 1、高炉鼓风机发生喘振的原因主要有两方面:第一,鼓风机的实际运行流量小于鼓风机的喘振流量;第二,鼓风机的出口压力低于管网压力。
另外,当气体分子量和气体入口温度变化太大,静叶角的变化太快时也都可能引发喘振。
因此喘振是鼓风机入口流量口、入口压力值、静叶角、入口温度T、气体分子量M 等的函数。
即喘振s=f(Q,p,0,T,M)。
我们知道,建立喘振与这些工艺参数之间关系的数学模型是很困难的。
我们采用神经网络的方法解决这种难以用数学模型描述的多变量间的关系,它利用反映多变量间关系的累积数据,来获知变量之间所存在的关系,并通过网络的结构和权值加以“记忆”,使更新的工艺参数输人神经网络后,“判断” 出机器所对应的状态,此处状态即指鼓风机是否发生喘振。
2、自动控制系统设计不完善,保护控制程序在非正常状况下不起作用,也是造成风机在工况波动、持续喘振,引起破坏性事故的原因。
风机静叶角度进入非工作区后,没有设置硬件保护,保护软件设计不完善,导致风机防喘因保护失去作用而持续喘振损坏。
鼓风机所输送的高压风流，经热风炉加热到1100~1200℃，由设在高炉下腹部的环形风管，通过安装在高炉四周的风口吹入高炉内，一方面托住由炉顶部装料钟处加入的炉料；另一方面通过化学还原反应在炉底形成铁水和渣。
如果送风切断，高炉不能继续生产铁水，同时因炉内支撑炉料的力消失，势必炉料下榻，铁水、渣就会飞溅，造成高炉堵风口的重大事故。
1、防喘振调节的过程：运行中控制系统以鼓风机运行的入口标准流量为已知条件，在由压比和入口标准风量组成的控制曲线函数关系中，确定该流量下的动作压比值，使动作压比值和实际压比值比较，采用普通的比例积分计算控制。
如果曲线函数中的压比小于实际压比，则防喘振调节器输出信号使自动防风阀打开，保证工况点不偏离防喘振线；如果由于外界原因引起压比急剧升高，则除防喘振调节器计算输出的同时，在工况点运行到紧急防风线时，控制系统发出紧急放风信号，指令直接发出70%的模拟量信号给主、副放风阀，模拟量控制信号使两个阀门快速开到70%。
另外：为了机组能够安全运行，同时减少故障机组动作对高炉断风度风口的影响，机组使用硬件控制油路，在控制信号发生故障时控制系统给锁定电磁阀发出带电指令，锁定所有与该信号相关的控制系统。
如果发生危险需要放风时机组锁定，操作人员利用设置的紧急放风开关保护机组。
在现今节能减排、科学管理的时代，高炉和鼓风机之间实现鼓风的定风量/定风压自动控制是很有必要的。
根据高炉冶炼工艺的要求，在高炉稳定和正常定风量运行时，风量变化不大。
但是在每次切换热风炉时，需要压力保持切换前的压力，风量增加许多。
例如4350 高炉，正常冶炼需要6300m /min，充风中需要7300多m /min。
如果不进行自动控制，则运行中鼓风机送入高炉供风管道的风量相当于充风中的风量，多余的依靠高炉侧的放风阀排入大气造成能源的浪费；同时依靠人工手动对排风阀的控制，一则速度慢，二则造成压力的不稳定。
利用自动控制可以在几秒内完成稳定的调试。
定风量/定风压自动控制系统的控制过程：定风量控制的信号一般使用鼓风机出口标准流量，如果用于计算出口风量的差压、出口压力或温度的其中一个出现故障时，系统提示切换到入口标准风量控制，也可直接自动切换到入口风量控制。
一般入口风量和出口风量有一定的小偏差（需要调试完成后进行修订），基本不影响控制。
如果计算入口标准风量的的差压、出口压力或温度其中一个出现故障时，系统提示切换到手动控制。
自动控制的过程是：流量信号与高炉指定的风量值进行比较，控制器对偏差进行PI计算后控制静叶。
如果高炉需要对热风炉进行切换和充风，高炉的控制系统自动发出切换和充风中的信号，此时鼓风机的控制器自动切换到定风压控制，保持风压为顶风量控制时的风压。
3、急速减压系统。
高炉系统在设计时高炉侧的放风阀设计的放风压力小，因此在鼓风机侧设立了急速减压阀，保证在高炉紧急情况能够急速放风。
但对于鼓风机的控制来说，必须考虑急速减压阀的安装位置，如果急速减压阀安装在风机与出口流量测量装置之间。
要求鼓风机的急速减压阀动作之前必须把静叶控制切到手动或锁定位置，否则会造成鼓风机静叶的不断增大，最终导致电功率过大引起停机；如果安装在高炉与流量测量装置之间。
二、 结束语 鼓风机作为高炉炼铁的主要动力设备,喘振一直影响着高炉的安全与正常生产,对于防喘振控制的研究也是人们关注的重点，以上介绍了传真原因、控制方法，保证高炉的安全运行提供了切实可行的解决方案。
参考文献： [1]杨玉.发电厂热电联合生产及供热[M].北京:水利电力出版社.1989 [2]陈晗.刘飞跃.轴流压缩机的防喘振控制[J].化工设备与管道，2010，5（4）:11—15 [3]王志标.张早校.叶轮压缩机喘振的机理及防喘振策略研究2003(30) [4]韩震宇，屈梁生．基于神经网络的喘振早期发现[J]．西安交通大学学报，1996(12) [5]西安交通大学，华中工学院．压缩机测试技术与控制[M]．西安：西安交 通大学出版。