軸流風機自控系統的技術應用

　　軸流風機自控系統是先進的自動化技術，本文介紹了采用西門子PLC組成的自動控制系統在新鋼公司9#高爐風機系統中的技術應用。

　　《水電自動化與大壩監測》(雙月刊)創刊于1997年，由國電自動化研究院主辦，全國水電廠自動化技術信息網、全國大壩安全監測技術信息網協辦，電力系統自動化雜志社編輯出版。

　　新鋼公司9#高爐送風系統采用陜西鼓風機廠的AV80型汽動軸流風機，由于風機運行的情況將立即對高爐的生產產生影響，其控制的穩定性、安全性及響應時間都要求很高，因此采用何種控制系統、采用怎樣的控制方案是風機運行好壞的關鍵。

　　其工藝簡述如下：當蒸汽作功帶動風機轉動工作時，空氣由進風口過濾器進入軸流壓縮機，壓縮氣流經單向止回閥送入高爐供風管道。當機組出現故障時可通過關閉止回閥，打開兩個放空閥保護機組的安全。在喘振時通過防喘振調節可使軸流壓縮機工況點回到安全工作區。

　　1系統硬件組成

　　9#高爐風機控制系統采用西門子公司的S7-400PLC控制器，操作站與工程師站采用西門子工控機，基于TCP/IP協議的工業以太網連接操作站和控制站。

　　2系統軟件

　　9#高爐風機控制系統軟件選用WINDOWSXP操作系統。下位應用軟件通過STEP7編程，我們充分利用了該軟件具有靈活多樣的指令和豐富的功能塊，編寫了具有模塊化、結構化的程序，使得程序具有良好的可讀性與可維護性，同時通過合理的程序設計將各個控制功能做到最優化。上位監控系統采用了WINCC6.0中文運行版監控軟件,界面友好,操作簡單，功能齊全。

　　3 主要功能

　　3.1喘振控制

　　為了防止風機進入喘振工況運行，在喘振線下設置了兩道“防線”，即喘振報警線和喘振調節線。

　　當工況點在正常工作區域運行時，放空閥電磁閥得電，調節器輸出20mA,主放空閥和副放空閥全關;當工況點運行并突破喘振調節線時，防喘振控制由手動狀態自動切換到自動調節狀態，,使放空閥打開某一角度，當輸出信號在0～50%之間時，控制主放空閥的開度，當輸出信號在50%～100%之間時，控制副放空閥的開度，以使工況點下降到正常工作區域運行，消除喘振;當工況點突破喘振報警線時系統發出報警響鈴信號，提示將要進入喘振狀態;當工況點突破喘振線時，放空閥電磁閥失電，主放空閥、副放空閥快開(3S內全開)，逆止閥關閉，靜葉角度關閉止22°，進入安全運行狀態。

　　在控制實現中采用了一種新的技術和設備，即取消了原先的閥位反饋檢測裝置(變送器)，把閥門定位器改型為智能閥門定位器DVC6000并增加Moore公司的HIM信號轉換器。這樣從現場放空閥只需一組信號線，卻可以走閥位控制和閥位反饋兩路信號(閥位控制為4～20mA模擬信號，同時迭加的閥位反饋信號為數字信號)。這樣控制的精度、速度和效果將有一個提高。而且由于HIM信號轉換器可以通過筆記本電腦對兩路信號進行各種靈活處理，功能十分強大，相信將來會廣泛使用在各個重要場合。

　　3.2靜葉角度控制

　　即過改變靜葉角度達到調節排氣流量和排氣壓力的目的。在機組為達到額定轉速之前，為了機組的安全啟動，防止操作人員的誤操作，邏輯連鎖將強制調節器的輸出為最小，使靜葉角度處于最小角度位置220。

　　在系統投入自動操作之后，這一信號將使調節器處于自動狀態，這時操作員能根據工藝的需要設定風機的排氣流量或壓力值控制靜葉。定流量/定壓力控制切換時是無擾動的。

　　9#風機目前采用的控制方法是手動增加或減小靜葉角度來實現高爐的加風，減風的工藝要求。

　　3.3逆流保護

　　當轉速正常且喉部差壓低于1.5Mpa時，或進行逆流試驗時，就認為已達到了零流量，即逆流。若在T1s內零流量信號消失，并在T2s內不再出現零流量信號，這時只由防喘振調節器按正常的防喘振去控制防喘閥打開一定的角度，以消除喘振，而逆流保護不起作用。

　　由此可見，防止逆流的根本措施是加強防喘振控制，阻止喘振狀態進一步升級，其二是防止出口氣體的倒流。

　　如果在T2s內零流量信號存在或在以后的T2s內重復出現，則發出“逆流”報警，并且放空閥在3s內快速全開，以迅速消除喘振和逆流工況，靜葉角度關閉到22o，止回閥關閉，進入“全運行狀態”。當系統恢復正常后，按PLC畫面上的“存儲器復位”和“自動操作”按鈕再次投入自動操作狀態。

　　如果放風閥打開T3s仍不能消除逆流，則會發出持續逆流報警，同時進入緊急停機狀態。

　　3.4安全運行

　　安全運行是軸流壓縮機的一個特定概念，指的是一種自保護運行狀態，這時防喘振閥全開，靜葉角度關閉在22o，止回閥全關。出現以下情況之一，風機進入“安全運行”狀態。

　　•“手動安全運行“指令(通過按下“安全運行“)

　　•風機發生喘振

　　•機組逆流報警

　　3.5遠程轉速控制

　　當汽輪機在正常轉速(4893至5400轉之間)時,按下畫面上遠程轉速投入按鈕，通過PLC把此信號送至505調速器，當505調速器接到此信號后，再返回一個信號給PLC，這時畫面上顯示遠程轉速以投，再按下遠程轉速設定按鈕，這時畫面上彈出一個操作面板，可輸入所需要的轉速，即可對汽輪機進行轉速控制。

　　4結束語

　　該控制系統自2009年7月投運以來，軟件、硬件及網絡均運行正常，控制系統穩定，保證了生產的正常進行。提高了高爐生產的自動化控制水平，降低了操作員勞動強度。達到了設計要求。