高爐鼓風機自動撥風系統設計

李 敏

（江蘇聯合職業技術學院常州鐵道分院，江蘇常州213000）

0 引言

隨著國內冶煉技術的發展，高爐容積不斷擴大，頂壓不斷提高，高爐冶煉強度不斷增強，保障高爐的穩定運行變得異常重要。通常高爐都是一臺風機直供一臺高爐使用，一旦由于種種不可預知的因素導致鼓風機異常都將直接作用于高爐。鋼鐵廠由于各種原因致使鼓風機跳電，導致高爐緊急休風、風口灌渣、坐料等嚴重事故，直接經濟損失動輒幾十萬元，生產危害巨大。

部分煉鐵廠為避免鼓風機跳閘設置的事故撥風裝置早已有之，但基本上都是通過人工手動來完成操作。高爐拔風系統單臺單機的形式直接造成了系統可靠性能差、故障時間長、經濟損失大的問題。

1 技改目標

某鋼鐵廠1#、4#、5#、6#高爐的拔風控制系統原來是相互獨立的，送風管線也各不相干，但4#、5#高爐鼓風機在一個廠房內，和1#、6#風機距離相對較近，基本具備相互撥風的條件，因此計劃實現4座高爐鼓風機撥風互保。

該項目實際投資40多萬元，如按每年使用一次計算，1座高爐平均16個風口，全堵的話直接損失50萬元左右，再加全部更換需要3 h以上，產量損失按照利潤200元/噸鐵計算，間接經濟損失也達20多萬元。項目的實施可以為煉鐵廠創造巨大的經濟效益，改善生產工作環境，提高工藝操作水平。

2 設計方案

2.1 設備部分

（1）在原送風管路（送風閥前）上開孔，加裝撥風管道，連通各個用風設備。

（2）在撥風管路上與放風閥中間加裝一臺電動調節閥，正常生產時這臺調節閥都是開到位的。

（3）在調節閥之前加裝一臺快開慢關氣動閥，正常生產時這臺氣動閥是關到位的。

（4）在現場安裝一只電氣操作箱，設手/自動選擇開關，開關按鈕指示燈若干，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，給定反饋信號進入PLC系統。

（5）設計一個PLC柜，內裝電源、CPU、通信、數字量、模擬量模塊若干，PLC輸出繼電器、空氣開關、斷路器、接線端子、熔斷器和隔離器若干。

（6）設一個操作員站，工控機一套。

2.2 軟件部分

（1）組態畫面采用WONDERWARE INTOUCH9.0，如圖1所示。

圖1 高爐鼓風機互保拔風操作

（2）編程軟件為施耐德UNIYY PRO4.1。

（3）系統為WINDOWS XP SP3專業版。

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

3 工藝要求

首先，畫面設實驗窗口，可以對撥風系統進行模擬實驗；設主監控畫面，同時滿足監控和操作的要求，各閥門手動控制時均有信息提示，可以避免誤操作；設模擬量趨勢畫面，實時跟蹤采樣現場儀器儀表數據，方便分析系統運行概況；設報警畫面，任何外部電氣、內部變量、程序輸出的結果都能夠實時作出反應。

其次，在風機各自高壓柜里取故障跳閘信號（這副點為無源干接點），低壓操作箱里取緊急停機信號（這副點為有源直流信號，需外加直流220 V中間繼電器），PLC系統里取安全運行信號，將這三副干接點連接至風機PLC柜，再由風機PLC柜連接送至撥風系統PLC柜，電源由撥風PLC柜提供，當風機故障動作時，其任意一點發出信號，同時將原風機系統出口壓力信號經過一入兩出隔離器，一路仍然給風機，另一路發送給撥風系統，兩組條件串聯，共同作用方可觸發撥風系統閥門動作。

第三，各支路上的電動調節閥都是常開狀態，保證氣源壓力已經送至用戶所在的管路最可靠位置（調節閥一側與送風管道連通，因此流經調節閥的風壓就是正常的送風壓力）。

第四，氣動閥為快開慢關閥，開動作全過程為0.5 s左右，因為高爐從斷風塌料開始到堵住風口的全過程為1 s左右，加上管路壓力的遲滯性，因此氣動閥的開動作時間直接決定了撥風系統的使用效果。一旦高爐發生險情，快開閥能以最快速度打開，實現風壓的及時補充，這樣就保證了高爐爐料不至于因斷風而陡然下落，堵住風口，從而使損失降至最少。而在高爐采取相應的措施之后，將氣動閥門關上，保證其他高爐的正常送風。這種氣動閥門擁有很好的密閉性，也是撥風得以實現的重要條件。

最后，由于每臺風機裝機容量不一樣，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。如果一旦撥風閥組動作，兩股風壓甚至幾股風壓同時作用于同一臺高爐，后果將不堪設想。因此，如果任何一臺風機出現問題，應確定由哪臺風機給它提供風壓。經過了解，1#、4#高爐的正常風壓為130 kPa，5#高爐為180 kPa，6#高爐為150 kPa。任何兩座高爐的風壓差值都小于單座高爐實際風壓需求量的一半，也就是說，就算將參與實際撥風的那部分風壓平均供應，也不會對供應方高爐產生大的副作用。

4 結語

該套系統投入運行以來，已經多次對高爐因故跳機實現了緊急避險。1#高爐風機房由于插座短路導致不間斷電源UPS跳停，風機跳閘。因為有了撥風系統，快開閥得以快速動作，將4#爐鼓風壓力及時補充給了1#高爐。雖然通過趨勢圖觀測到實際供給的壓力只有60 kPa多一點，但這足以保證高爐爐料不會塌陷了。另外，這次事故又驗證了之前的一個擔心是多余的，那就是一旦某臺風機要為另一座高爐提供風能，其自身依靠剩余的風壓無法保障短時生產需求。實際上，只要高爐或者風機房操作人員及時發現、及時調整，控制住爐況就可以了。

1#、4#、5#、6#高爐鼓風機自動撥風系統運行取得了圓滿成功，整個過程風壓穩定，保證了后續高爐沒有灌渣事故的再次發生，整個撥風過程準確、可靠，在為高爐提供了預防保衛功能的同時，直接降低了高爐非正常休風所帶來的損失，也可以說間接為公司創造了效益。

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