轴流风机自控系统的技术应用

　　轴流风机自控系统是先进的自动化技术，本文介绍了采用西门子PLC组成的自动控制系统在新钢公司9#高炉风机系统中的技术应用。

　　《水电自动化与大坝监测》(双月刊)创刊于1997年，由国电自动化研究院主办，全国水电厂自动化技术信息网、全国大坝安全监测技术信息网协办，电力系统自动化杂志社编辑出版。

　　新钢公司9#高炉送风系统采用陕西鼓风机厂的AV80型汽动轴流风机，由于风机运行的情况将立即对高炉的生产产生影响，其控制的稳定性、安全性及响应时间都要求很高，因此采用何种控制系统、采用怎样的控制方案是风机运行好坏的关键。

　　其工艺简述如下：当蒸汽作功带动风机转动工作时，空气由进风口过滤器进入轴流压缩机，压缩气流经单向止回阀送入高炉供风管道。当机组出现故障时可通过关闭止回阀，打开两个放空阀保护机组的安全。在喘振时通过防喘振调节可使轴流压缩机工况点回到安全工作区。

　　1系统硬件组成

　　9#高炉风机控制系统采用西门子公司的S7-400PLC控制器，操作站与工程师站采用西门子工控机，基于TCP/IP协议的工业以太网连接操作站和控制站。

　　2系统软件

　　9#高炉风机控制系统软件选用WINDOWSXP操作系统。下位应用软件通过STEP7编程，我们充分利用了该软件具有灵活多样的指令和丰富的功能块，编写了具有模块化、结构化的程序，使得程序具有良好的可读性与可维护性，同时通过合理的程序设计将各个控制功能做到最优化。上位监控系统采用了WINCC6.0中文运行版监控软件,界面友好,操作简单，功能齐全。

　　3 主要功能

　　3.1喘振控制

　　为了防止风机进入喘振工况运行，在喘振线下设置了两道“防线”，即喘振报警线和喘振调节线。

　　当工况点在正常工作区域运行时，放空阀电磁阀得电，调节器输出20mA,主放空阀和副放空阀全关;当工况点运行并突破喘振调节线时，防喘振控制由手动状态自动切换到自动调节状态，,使放空阀打开某一角度，当输出信号在0～50%之间时，控制主放空阀的开度，当输出信号在50%～100%之间时，控制副放空阀的开度，以使工况点下降到正常工作区域运行，消除喘振;当工况点突破喘振报警线时系统发出报警响铃信号，提示将要进入喘振状态;当工况点突破喘振线时，放空阀电磁阀失电，主放空阀、副放空阀快开(3S内全开)，逆止阀关闭，静叶角度关闭止22°，进入安全运行状态。

　　在控制实现中采用了一种新的技术和设备，即取消了原先的阀位反馈检测装置(变送器)，把阀门定位器改型为智能阀门定位器DVC6000并增加Moore公司的HIM信号转换器。这样从现场放空阀只需一组信号线，却可以走阀位控制和阀位反馈两路信号(阀位控制为4～20mA模拟信号，同时迭加的阀位反馈信号为数字信号)。这样控制的精度、速度和效果将有一个提高。而且由于HIM信号转换器可以通过笔记本电脑对两路信号进行各种灵活处理，功能十分强大，相信将来会广泛使用在各个重要场合。

　　3.2静叶角度控制

　　即过改变静叶角度达到调节排气流量和排气压力的目的。在机组为达到额定转速之前，为了机组的安全启动，防止操作人员的误操作，逻辑连锁将强制调节器的输出为最小，使静叶角度处于最小角度位置220。

　　在系统投入自动操作之后，这一信号将使调节器处于自动状态，这时操作员能根据工艺的需要设定风机的排气流量或压力值控制静叶。定流量/定压力控制切换时是无扰动的。

　　9#风机目前采用的控制方法是手动增加或减小静叶角度来实现高炉的加风，减风的工艺要求。

　　3.3逆流保护

　　当转速正常且喉部差压低于1.5Mpa时，或进行逆流试验时，就认为已达到了零流量，即逆流。若在T1s内零流量信号消失，并在T2s内不再出现零流量信号，这时只由防喘振调节器按正常的防喘振去控制防喘阀打开一定的角度，以消除喘振，而逆流保护不起作用。

　　由此可见，防止逆流的根本措施是加强防喘振控制，阻止喘振状态进一步升级，其二是防止出口气体的倒流。

　　如果在T2s内零流量信号存在或在以后的T2s内重复出现，则发出“逆流”报警，并且放空阀在3s内快速全开，以迅速消除喘振和逆流工况，静叶角度关闭到22o，止回阀关闭，进入“全运行状态”。当系统恢复正常后，按PLC画面上的“存储器复位”和“自动操作”按钮再次投入自动操作状态。

　　如果放风阀打开T3s仍不能消除逆流，则会发出持续逆流报警，同时进入紧急停机状态。

　　3.4安全运行

　　安全运行是轴流压缩机的一个特定概念，指的是一种自保护运行状态，这时防喘振阀全开，静叶角度关闭在22o，止回阀全关。出现以下情况之一，风机进入“安全运行”状态。

　　•“手动安全运行“指令(通过按下“安全运行“)

　　•风机发生喘振

　　•机组逆流报警

　　3.5远程转速控制

　　当汽轮机在正常转速(4893至5400转之间)时,按下画面上远程转速投入按钮，通过PLC把此信号送至505调速器，当505调速器接到此信号后，再返回一个信号给PLC，这时画面上显示远程转速以投，再按下远程转速设定按钮，这时画面上弹出一个操作面板，可输入所需要的转速，即可对汽轮机进行转速控制。

　　4结束语

　　该控制系统自2009年7月投运以来，软件、硬件及网络均运行正常，控制系统稳定，保证了生产的正常进行。提高了高炉生产的自动化控制水平，降低了操作员劳动强度。达到了设计要求。