高爐鼓風(fēng)機(jī)自動(dòng)撥風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李 敏

（江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院常州鐵道分院，江蘇常州213000）

0 引言

隨著國(guó)內(nèi)冶煉技術(shù)的發(fā)展，高爐容積不斷擴(kuò)大，頂壓不斷提高，高爐冶煉強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，保障高爐的穩(wěn)定運(yùn)行變得異常重要。通常高爐都是一臺(tái)風(fēng)機(jī)直供一臺(tái)高爐使用，一旦由于種種不可預(yù)知的因素導(dǎo)致鼓風(fēng)機(jī)異常都將直接作用于高爐。鋼鐵廠(chǎng)由于各種原因致使鼓風(fēng)機(jī)跳電，導(dǎo)致高爐緊急休風(fēng)、風(fēng)口灌渣、坐料等嚴(yán)重事故，直接經(jīng)濟(jì)損失動(dòng)輒幾十萬(wàn)元，生產(chǎn)危害巨大。

部分煉鐵廠(chǎng)為避免鼓風(fēng)機(jī)跳閘設(shè)置的事故撥風(fēng)裝置早已有之，但基本上都是通過(guò)人工手動(dòng)來(lái)完成操作。高爐拔風(fēng)系統(tǒng)單臺(tái)單機(jī)的形式直接造成了系統(tǒng)可靠性能差、故障時(shí)間長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)損失大的問(wèn)題。

1 技改目標(biāo)

某鋼鐵廠(chǎng)1#、4#、5#、6#高爐的拔風(fēng)控制系統(tǒng)原來(lái)是相互獨(dú)立的，送風(fēng)管線(xiàn)也各不相干，但4#、5#高爐鼓風(fēng)機(jī)在一個(gè)廠(chǎng)房?jī)?nèi)，和1#、6#風(fēng)機(jī)距離相對(duì)較近，基本具備相互撥風(fēng)的條件，因此計(jì)劃實(shí)現(xiàn)4座高爐鼓風(fēng)機(jī)撥風(fēng)互保。

該項(xiàng)目實(shí)際投資40多萬(wàn)元，如按每年使用一次計(jì)算，1座高爐平均16個(gè)風(fēng)口，全堵的話(huà)直接損失50萬(wàn)元左右，再加全部更換需要3 h以上，產(chǎn)量損失按照利潤(rùn)200元/噸鐵計(jì)算，間接經(jīng)濟(jì)損失也達(dá)20多萬(wàn)元。項(xiàng)目的實(shí)施可以為煉鐵廠(chǎng)創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益，改善生產(chǎn)工作環(huán)境，提高工藝操作水平。

2 設(shè)計(jì)方案

2.1 設(shè)備部分

（1）在原送風(fēng)管路（送風(fēng)閥前）上開(kāi)孔，加裝撥風(fēng)管道，連通各個(gè)用風(fēng)設(shè)備。

（2）在撥風(fēng)管路上與放風(fēng)閥中間加裝一臺(tái)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，正常生產(chǎn)時(shí)這臺(tái)調(diào)節(jié)閥都是開(kāi)到位的。

（3）在調(diào)節(jié)閥之前加裝一臺(tái)快開(kāi)慢關(guān)氣動(dòng)閥，正常生產(chǎn)時(shí)這臺(tái)氣動(dòng)閥是關(guān)到位的。

（4）在現(xiàn)場(chǎng)安裝一只電氣操作箱，設(shè)手/自動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)按鈕指示燈若干，電氣主、控制回路都在其中。主回路、控制回路電源由PLC柜提供，給定反饋信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng)。

（5）設(shè)計(jì)一個(gè)PLC柜，內(nèi)裝電源、CPU、通信、數(shù)字量、模擬量模塊若干，PLC輸出繼電器、空氣開(kāi)關(guān)、斷路器、接線(xiàn)端子、熔斷器和隔離器若干。

（6）設(shè)一個(gè)操作員站，工控機(jī)一套。

2.2 軟件部分

（1）組態(tài)畫(huà)面采用WONDERWARE INTOUCH9.0，如圖1所示。

圖1 高爐鼓風(fēng)機(jī)互保拔風(fēng)操作

（2）編程軟件為施耐德UNIYY PRO4.1。

（3）系統(tǒng)為WINDOWS XP SP3專(zhuān)業(yè)版。

（4）通信模式采用工控機(jī)以太網(wǎng)接口直接連接PLC通信模塊的MEBNET IOSERVER架構(gòu)。

3 工藝要求

首先，畫(huà)面設(shè)實(shí)驗(yàn)窗口，可以對(duì)撥風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)；設(shè)主監(jiān)控畫(huà)面，同時(shí)滿(mǎn)足監(jiān)控和操作的要求，各閥門(mén)手動(dòng)控制時(shí)均有信息提示，可以避免誤操作；設(shè)模擬量趨勢(shì)畫(huà)面，實(shí)時(shí)跟蹤采樣現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表數(shù)據(jù)，方便分析系統(tǒng)運(yùn)行概況；設(shè)報(bào)警畫(huà)面，任何外部電氣、內(nèi)部變量、程序輸出的結(jié)果都能夠?qū)崟r(shí)作出反應(yīng)。

其次，在風(fēng)機(jī)各自高壓柜里取故障跳閘信號(hào)（這副點(diǎn)為無(wú)源干接點(diǎn)），低壓操作箱里取緊急停機(jī)信號(hào)（這副點(diǎn)為有源直流信號(hào)，需外加直流220 V中間繼電器），PLC系統(tǒng)里取安全運(yùn)行信號(hào)，將這三副干接點(diǎn)連接至風(fēng)機(jī)PLC柜，再由風(fēng)機(jī)PLC柜連接送至撥風(fēng)系統(tǒng)PLC柜，電源由撥風(fēng)PLC柜提供，當(dāng)風(fēng)機(jī)故障動(dòng)作時(shí)，其任意一點(diǎn)發(fā)出信號(hào)，同時(shí)將原風(fēng)機(jī)系統(tǒng)出口壓力信號(hào)經(jīng)過(guò)一入兩出隔離器，一路仍然給風(fēng)機(jī)，另一路發(fā)送給撥風(fēng)系統(tǒng)，兩組條件串聯(lián)，共同作用方可觸發(fā)撥風(fēng)系統(tǒng)閥門(mén)動(dòng)作。

第三，各支路上的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥都是常開(kāi)狀態(tài)，保證氣源壓力已經(jīng)送至用戶(hù)所在的管路最可靠位置（調(diào)節(jié)閥一側(cè)與送風(fēng)管道連通，因此流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的風(fēng)壓就是正常的送風(fēng)壓力）。

第四，氣動(dòng)閥為快開(kāi)慢關(guān)閥，開(kāi)動(dòng)作全過(guò)程為0.5 s左右，因?yàn)楦郀t從斷風(fēng)塌料開(kāi)始到堵住風(fēng)口的全過(guò)程為1 s左右，加上管路壓力的遲滯性，因此氣動(dòng)閥的開(kāi)動(dòng)作時(shí)間直接決定了撥風(fēng)系統(tǒng)的使用效果。一旦高爐發(fā)生險(xiǎn)情，快開(kāi)閥能以最快速度打開(kāi)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)壓的及時(shí)補(bǔ)充，這樣就保證了高爐爐料不至于因斷風(fēng)而陡然下落，堵住風(fēng)口，從而使損失降至最少。而在高爐采取相應(yīng)的措施之后，將氣動(dòng)閥門(mén)關(guān)上，保證其他高爐的正常送風(fēng)。這種氣動(dòng)閥門(mén)擁有很好的密閉性，也是撥風(fēng)得以實(shí)現(xiàn)的重要條件。

最后，由于每臺(tái)風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量不一樣，提供的壓力不一樣，而管道所能承受的壓力有限，最重要的是高爐承受的壓力有限。如果一旦撥風(fēng)閥組動(dòng)作，兩股風(fēng)壓甚至幾股風(fēng)壓同時(shí)作用于同一臺(tái)高爐，后果將不堪設(shè)想。因此，如果任何一臺(tái)風(fēng)機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)確定由哪臺(tái)風(fēng)機(jī)給它提供風(fēng)壓。經(jīng)過(guò)了解，1#、4#高爐的正常風(fēng)壓為130 kPa，5#高爐為180 kPa，6#高爐為150 kPa。任何兩座高爐的風(fēng)壓差值都小于單座高爐實(shí)際風(fēng)壓需求量的一半，也就是說(shuō)，就算將參與實(shí)際撥風(fēng)的那部分風(fēng)壓平均供應(yīng)，也不會(huì)對(duì)供應(yīng)方高爐產(chǎn)生大的副作用。

4 結(jié)語(yǔ)

該套系統(tǒng)投入運(yùn)行以來(lái)，已經(jīng)多次對(duì)高爐因故跳機(jī)實(shí)現(xiàn)了緊急避險(xiǎn)。1#高爐風(fēng)機(jī)房由于插座短路導(dǎo)致不間斷電源UPS跳停，風(fēng)機(jī)跳閘。因?yàn)橛辛藫茱L(fēng)系統(tǒng)，快開(kāi)閥得以快速動(dòng)作，將4#爐鼓風(fēng)壓力及時(shí)補(bǔ)充給了1#高爐。雖然通過(guò)趨勢(shì)圖觀測(cè)到實(shí)際供給的壓力只有60 kPa多一點(diǎn)，但這足以保證高爐爐料不會(huì)塌陷了。另外，這次事故又驗(yàn)證了之前的一個(gè)擔(dān)心是多余的，那就是一旦某臺(tái)風(fēng)機(jī)要為另一座高爐提供風(fēng)能，其自身依靠剩余的風(fēng)壓無(wú)法保障短時(shí)生產(chǎn)需求。實(shí)際上，只要高爐或者風(fēng)機(jī)房操作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)調(diào)整，控制住爐況就可以了。

1#、4#、5#、6#高爐鼓風(fēng)機(jī)自動(dòng)撥風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行取得了圓滿(mǎn)成功，整個(gè)過(guò)程風(fēng)壓穩(wěn)定，保證了后續(xù)高爐沒(méi)有灌渣事故的再次發(fā)生，整個(gè)撥風(fēng)過(guò)程準(zhǔn)確、可靠，在為高爐提供了預(yù)防保衛(wèi)功能的同時(shí)，直接降低了高爐非正常休風(fēng)所帶來(lái)的損失，也可以說(shuō)間接為公司創(chuàng)造了效益。

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