羅茨鼓風機防喘振調節技術與應用

羅茨鼓風機防喘振調節技術與應用

山東錦工有限公司是一家專業生產羅茨鼓風機、羅茨真空泵、回轉風機等機械設備公司，位于有“鐵匠之鄉”之稱的山東省章丘市相公鎮，近年來，錦工致力于新產品的研發，新產品雙油箱羅茨風機、水冷羅茨風機、油驅羅茨風機、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，它的安全穩定運行直接關系到高爐的安全產量效益。防喘振控制系統作為羅茨鼓風機與高爐之間設備安全與風壓穩定運行的重要環節，其控制是否完善合理直接影響到羅茨鼓風機的充分發揮；能否為高爐提供一個安全、穩定、高效的風源，是保證高爐達到理想生產狀態的重要一環。
一、產生喘振的原因極其危害
喘振調節是羅茨鼓風機特有的調節，它的形成是由于管網風阻力大，進氣量過小時，在風機動葉凸面上形成氣流分離現象，造成機組輸出流量和氣孔紊亂，發出哮喘病人喘氣般的聲響，機組產生強烈振動，甚至損壞機組。
羅茨鼓風機產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，會伴隨發生方向的軸向推力，使壓縮機機體和部件產生強烈振動，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定。若喘振損壞了壓縮機的密封，會使潤滑油竄入流道而進入設備，影響換熱器和凝汽器的效率。多次發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，發出故障報警，機組主控畫面的喉差故障報警信號觸發；為了確保系統的安全，取壓方式采取正壓側兩個取壓口同時取壓后，利用聯通管聯通，從聯通管在引取三根導壓管路至變送器，消除了因導壓管堵塞引起的誤動。
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測。由于喘振線受季節影響的，因此為保證測量準確，對溫度做了斷線保護和溫度限幅，吸入風溫利用函數限制（-40℃～40℃），即若測量溫度在此區間，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，并根據折線函數關系分別完成報警線和調節線的繪制，在喘振線和報警線之間設定了100KPa的安全區域。
當風壓升高時，運行工況點靠近喘振報警線時，發出報警提醒運行人員注意，及時進行調整，保證運行工況點在安全區域穩定運行。若運行工況點靠近喘振調節線時，防喘閥迅速打開進行調節，根據控制輸出，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，通過動態函數關系，計算出實際工況點的風機出口風壓，形成一條動態函數曲線（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整風壓大小，使其離開喘振區。如果調整不及時實際工況點繼續向控制點移動，在調節
a為黃色報警線， b為藍色調節線，c為紅色喘振線
區后喘振偏差達到-10Kpa時，自動啟動防喘閥自動調節，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%。如果此時調節后的喉差與出口風壓走出喘振區，此時防喘閥依據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#防喘閥調節后仍然沒有走出防喘區，工況點繼續運行到喘振線，進入喘振區，如果喘振時間超過3S，羅茨鼓風機進入逆流狀態，逆流時間持續超過5S，則持續逆流發生，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，當機組發生喘振時， 1#，2#防喘閥自動打開進行調節。若調整失敗則持續逆流，1#，2#防喘閥會快速打開，抑制喘振發生。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，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生氣流振蕩而發生喘振。
三、防喘閥的工作原理與維護
1、防喘閥的工作原理：系統在正常工作狀態下，電磁閥始終是處于帶電狀態，對于雙作用的控制系統閥門，當調節系統增加4-20mA的控制信號時，數字式定位器DVC6020的A輸出口（與多路轉換器377的A口相連），隨之輸出壓力增大，經過377的B口，快排閥進入執行機構汽缸的上腔。執行機構上腔的壓力增大，執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輸出口與多路轉換器377的D口相連，輸出壓力增加，經過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，作用于執行機構下腔，執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換器的氣路，從而氣路發生轉換，377多路轉換器的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節經過多年的實踐正在趨于完善，加之近年羅茨風機撥風系統的參與，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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