羅茨鼓風機防喘振調(diào)節(jié)技術與應用

山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)羅茨鼓風機、羅茨真空泵、回轉(zhuǎn)風機等機械設備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨風機、水冷羅茨風機、油驅(qū)羅茨風機、低噪音羅茨風機，贏得了市場好評和認可。

羅茨鼓風機是高爐煉鐵過程中的核心動力設備，它的安全穩(wěn)定運行直接關系到高爐的安全產(chǎn)量效益。防喘振控制系統(tǒng)作為羅茨鼓風機與高爐之間設備安全與風壓穩(wěn)定運行的重要環(huán)節(jié)，其控制是否完善合理直接影響到羅茨鼓風機的充分發(fā)揮；能否為高爐提供一個安全、穩(wěn)定、高效的風源，是保證高爐達到理想生產(chǎn)狀態(tài)的重要一環(huán)。
一、產(chǎn)生喘振的原因極其危害
喘振調(diào)節(jié)是羅茨鼓風機特有的調(diào)節(jié)，它的形成是由于管網(wǎng)風阻力大，進氣量過小時，在風機動葉凸面上形成氣流分離現(xiàn)象，造成機組輸出流量和氣孔紊亂，發(fā)出哮喘病人喘氣般的聲響，機組產(chǎn)生強烈振動，甚至損壞機組。
羅茨鼓風機產(chǎn)生喘振的直接原因是流量的大幅度降低，而導致流量大幅度降低的原因是多種多樣的：機組的啟停、操作的失誤、高爐風壓驟起、逆流、工藝、設備的精確與使用年限等等。
（1）被壓縮氣體的流量，出口風壓發(fā)生高速周期性變化，氣體的溫度升高，流量、壓力、溫度隨時間的變化而升高。
（2）由于流量和壓力的高速振蕩，會伴隨發(fā)生方向的軸向推力，使壓縮機機體和部件產(chǎn)生強烈振動，甚至會打壞葉輪，燒毀軸瓦，破壞密封和軸承，造成主軸和壓縮機的損壞。
喘振時，壓縮機進出口管道上的逆止閥會忽開忽關，閥芯反復撞擊閥體，發(fā)生異常聲響；帶來得流量和壓力的高速振蕩，會造成工藝操作的不穩(wěn)定。若喘振損壞了壓縮機的密封，會使?jié)櫥透Z入流道而進入設備，影響換熱器和凝汽器的效率。多次發(fā)生喘振輕者會縮短壓縮機的使用壽命，重者會損壞壓縮機以及連接壓縮機的管道和設備，造成被迫停機。
二、羅茨鼓風機喘振控制系統(tǒng)組成
1、喉差采用差壓變送器三臺（三取中邏輯）；出口風壓采用壓力變送器三臺（三取中邏輯）；吸入風溫鉑電阻溫度元件二只；防喘閥兩臺；
2、喉差的實際值超出該范圍時，發(fā)出故障報警，機組主控畫面的喉差故障報警信號觸發(fā)；為了確保系統(tǒng)的安全，取壓方式采取正壓側(cè)兩個取壓口同時取壓后，利用聯(lián)通管聯(lián)通，從聯(lián)通管在引取三根導壓管路至變送器，消除了因?qū)汗芏氯鸬恼`動。
3、羅茨鼓風機出口風壓取壓方式采取三點分開互不影響，防止了因管路在運行期間無法吹掃或異常而導致參數(shù)的不可靠。
4、風機吸入風溫采取兩只相同的鉑電阻溫度元件，對同一吸風管道溫度進行監(jiān)測。由于喘振線受季節(jié)影響的，因此為保證測量準確，對溫度做了斷線保護和溫度限幅，吸入風溫利用函數(shù)限制（-40℃～40℃），即若測量溫度在此區(qū)間，則按照正常測量信號計算。若測量信號超出限制范圍，則溫度信號保持在-40℃～40℃。并對喘振線引用溫度加絕對溫度進行溫度補正，從而使喘振線與實際喘振線一致.
5、喘振線的形成：
為保證羅茨鼓風機安全運行，針對羅茨鼓風機的防喘振控制要求，利用性能實測實驗方法，通過在一定轉(zhuǎn)速，當實測風機出口風壓與喉部壓差值的壓比一定時，計算喘振點（4-5點）并繪制成喘振線，并根據(jù)折線函數(shù)關系分別完成報警線和調(diào)節(jié)線的繪制，在喘振線和報警線之間設定了100KPa的安全區(qū)域。
當風壓升高時，運行工況點靠近喘振報警線時，發(fā)出報警提醒運行人員注意，及時進行調(diào)整，保證運行工況點在安全區(qū)域穩(wěn)定運行。若運行工況點靠近喘振調(diào)節(jié)線時，防喘閥迅速打開進行調(diào)節(jié)，根據(jù)控制輸出，決定防喘閥開度；如運行工況點打到喘振線，則防喘閥快速全開放風。
6、防喘閥的控制
利用喉差溫壓補正值，通過動態(tài)函數(shù)關系，計算出實際工況點的風機出口風壓，形成一條動態(tài)函數(shù)曲線（至少在4-5點），當溫度補正后的喉差值與相對應的出口風壓到達報警點時，運行人員就要及時調(diào)整風壓大小，使其離開喘振區(qū)。如果調(diào)整不及時實際工況點繼續(xù)向控制點移動，在調(diào)節(jié)
a為黃色報警線， b為藍色調(diào)節(jié)線，c為紅色喘振線
區(qū)后喘振偏差達到-10Kpa時，自動啟動防喘閥自動調(diào)節(jié)，即打開1#防喘閥，閥位行程為0-100%，在控制線的70-100%，打開2#防喘閥，閥位行程為0-100%。如果此時調(diào)節(jié)后的喉差與出口風壓走出喘振區(qū)，此時防喘閥依據(jù)離喘振線的實際情況先關閉2#防喘閥，再關閉1#防喘閥。如果1#，2#防喘閥調(diào)節(jié)后仍然沒有走出防喘區(qū)，工況點繼續(xù)運行到喘振線，進入喘振區(qū)，如果喘振時間超過3S，羅茨鼓風機進入逆流狀態(tài)，逆流時間持續(xù)超過5S，則持續(xù)逆流發(fā)生，逆流保護動作，機組跳閘，防喘閥全開，逆止閥全關，靜葉回到22度。
機組在正常運行時兩個防喘閥處于全關狀態(tài)，當機組發(fā)生喘振時， 1#，2#防喘閥自動打開進行調(diào)節(jié)。若調(diào)整失敗則持續(xù)逆流，1#，2#防喘閥會快速打開，抑制喘振發(fā)生。同時防喘閥打開與關閉遵循快開慢關原則，開啟速度一般在3S之內(nèi)，及時有效的快速作出反應，保護機組安全，關閉防喘閥時，過程相對較慢，避免因關閉太快而產(chǎn)生氣流振蕩而發(fā)生喘振。
三、防喘閥的工作原理與維護
1、防喘閥的工作原理：系統(tǒng)在正常工作狀態(tài)下，電磁閥始終是處于帶電狀態(tài)，對于雙作用的控制系統(tǒng)閥門，當調(diào)節(jié)系統(tǒng)增加4-20mA的控制信號時，數(shù)字式定位器DVC6020的A輸出口（與多路轉(zhuǎn)換器377的A口相連），隨之輸出壓力增大，經(jīng)過377的B口，快排閥進入執(zhí)行機構汽缸的上腔。執(zhí)行機構上腔的壓力增大，執(zhí)行機構推動閥門向下（通常也就是關閉閥門的方向）運行；當4-20mA的控制信號減小，字式定位器DVC6020的B輸出口與多路轉(zhuǎn)換器377的D口相連，輸出壓力增加，經(jīng)過377的E口，作用與氣動放大器2625的控制口，氣動放大器2625的輸出壓力增加，作用于執(zhí)行機構下腔，執(zhí)行機構在彈簧力的作用下，帶動閥門向上（通常也就是開啟閥門的方向）運動，由于氣動放大器2625的增壓放大作用，閥門開啟的速度更快，
2、快開功能：當ASCO電磁閥斷電，三通電磁閥切斷多路轉(zhuǎn)換器的氣路，從而氣路發(fā)生轉(zhuǎn)換，377多路轉(zhuǎn)換器的A-B，D-E，切斷，B-C，E-F接通，儲氣罐的氣源作用于2625氣動放大器，此時2625氣動放大器處于最大流通能力，儲氣罐的壓縮氣體直接進入執(zhí)行機構汽缸的下腔，同時由于B-C接通，快排閥輸入端失壓，導致快速排氣，排氣閥和ASCO兩通電磁閥同時排氣，閥門快速打開。
四、總結
羅茨鼓風機防喘振調(diào)節(jié)經(jīng)過多年的實踐正在趨于完善，加之近年羅茨風機撥風系統(tǒng)的參與，在確保高爐保風與機組保機之間做出了重要貢獻。

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