6風(fēng)機改造立項建議書

1、6#軸流風(fēng)機控制技術(shù)升級改造立項建議書項目名稱：高爐軸流風(fēng)機PCBB綜合控制優(yōu)化用戶單位：新余鋼鐵公司合作單位：陜西維遠(yuǎn)科技有限公司 項目的意義與目的高爐鼓風(fēng)機作為高爐的核心動力設(shè)備，對高爐的安全連續(xù)生產(chǎn)起著舉足輕重的作用。對高爐冶煉而言，要求外部條件盡可能穩(wěn)定才能保證順行高產(chǎn)。因此對風(fēng)機控制工藝進(jìn)行優(yōu)化改造，盡力適應(yīng)高爐系統(tǒng)的阻力變化，不但可以進(jìn)一步提高機組的供風(fēng)能力、改善風(fēng)機的安全性和輸出穩(wěn)定性、促進(jìn)高爐穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，同時還可大幅度降低放風(fēng)能耗，帶來可觀的節(jié)能降耗效益。2.6#風(fēng)機現(xiàn)狀分析目前煉鐵廠6#風(fēng)機型號為AV63-14,目前運行平均工況為：風(fēng)機出口壓力300330kPa；流量29003

2、000m3/min；靜葉角4142；喉部差壓6kPa；風(fēng)機蒸汽消耗37.9t/h。風(fēng)機工況點與防喘振調(diào)節(jié)線之間距離接近，需要根據(jù)高爐爐況（送風(fēng)阻力）的不同，將防喘振閥打開一定角度，平均開度為15%。由于現(xiàn)有控制工藝在設(shè)計方面存在欠缺風(fēng)機在以下幾方面仍顯不足，還需要進(jìn)一步提高和改進(jìn)。（1）自控系統(tǒng)對防喘振的控制精確度還有待提高：在高爐系統(tǒng)產(chǎn)生憋風(fēng)使工況點進(jìn)入調(diào)節(jié)區(qū)時，不能自動穩(wěn)定控制風(fēng)機出口壓力，需要人工緊急干預(yù)，稍有不慎就可能造成風(fēng)機供風(fēng)中斷（風(fēng)機進(jìn)入自保狀態(tài)），造成高爐慢風(fēng)產(chǎn)量損失，嚴(yán)重時導(dǎo)致風(fēng)口灌渣；（2）自控系統(tǒng)的控制速度與精度的不足使風(fēng)機進(jìn)行防喘振調(diào)節(jié)時造成排氣壓力波動，且周期較長，不

3、利于高爐穩(wěn)定冶煉；（3）自控系統(tǒng)在不同氣溫下使用固定不變的風(fēng)機喘振性能曲線，不能反映風(fēng)機在不同氣溫條件下的真實喘振性能變化，不利于機組運行的安全、穩(wěn)定，同時也限制了風(fēng)機供風(fēng)能力的充分發(fā)揮；（4）風(fēng)機目前長期在放風(fēng)狀態(tài)下運行，防喘閥開度在10%以上，能量損失較大。改造后的效益預(yù)測對6#風(fēng)機進(jìn)行控制系統(tǒng)技術(shù)改造應(yīng)用PCBB技術(shù)后的效益可以下從安全和節(jié)能兩方面來分析。3.1安全效益：PCBB技術(shù)相對于現(xiàn)有控制技術(shù)的一項明顯優(yōu)勢是它可以在風(fēng)機防喘振自動調(diào)節(jié)的同時保證風(fēng)機供風(fēng)壓力的平穩(wěn)，可以做到“即防止風(fēng)機喘振，又保證高爐供風(fēng)平穩(wěn)”?，F(xiàn)有的控制策略在設(shè)計上還是主要依賴于“安全運行”聯(lián)鎖來保障機組安全，在

4、高爐擾動狀態(tài)下很容易進(jìn)入聯(lián)鎖保護(hù)程序，造成高爐突然斷風(fēng)。PCBB控制回路采用為軸流風(fēng)機防喘振控制專門設(shè)計的功能模塊取代了傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)器，在進(jìn)行防喘振調(diào)節(jié)的同時保證了送風(fēng)壓力的穩(wěn)定性，沒有調(diào)節(jié)振蕩現(xiàn)象，在高爐、熱風(fēng)爐工藝阻力變化（憋壓）時及時消除喘振危險，同時保持供風(fēng)穩(wěn)定,徹底解決了“保風(fēng)機”和“保高爐”之間的矛盾，可有效避免因風(fēng)機防喘振控制的需要而導(dǎo)致的高爐停風(fēng)、慢風(fēng)甚至風(fēng)口灌渣事故，為高爐的長期穩(wěn)定高產(chǎn)提供保障。在已經(jīng)應(yīng)用PCBB技術(shù)的風(fēng)機系統(tǒng)中，已經(jīng)有很多在高爐產(chǎn)生意外擾動時成功避免供風(fēng)中斷事故的案例，使風(fēng)機供風(fēng)質(zhì)量的穩(wěn)定性得到明顯提高。在長期的高爐生產(chǎn)周期中能避免一次風(fēng)機喘振、高爐風(fēng)

5、口灌渣的事故都會挽回幾十甚至上百萬的經(jīng)濟損失，保持高爐長期穩(wěn)定順行也能帶來細(xì)水長流的收益。在現(xiàn)有的傳統(tǒng)控制工藝中，風(fēng)機在一年四季都使用固定不變的喘振線和防喘振線進(jìn)行控制，與不同氣溫下風(fēng)機真實的喘振性能相差較大，不能真實地反映在四季及晝夜溫差形成的喘振性能變化。 性能曲線夏季喘振線排氣壓力P2(bar)Al軸流風(fēng)機性能曲線3.50冬季喘振線3.00夏季工作區(qū)32*冬季工作區(qū)以上圖所示為例，風(fēng)機的實是非常顯著的。其喘振點在壓力值差別可瘞詡kP%以上。溫條件下的變化，就會存在很的實際性能L70實際喘振性能曲線冬季（攝氏;如果在控制策略中忽大的安全隱患：在環(huán)境溫度較高時，風(fēng)機冀近甚至低于防喘線的位置，

6、使控制系統(tǒng)失去、同氣溫下的變化其0度）與夏季（攝機性能在不同氣 統(tǒng)的動態(tài)防喘振線可以保證工況點永遠(yuǎn)處對機組的保護(hù)作用。PCBB系于實際性能范圍的安全區(qū)域內(nèi)3.2節(jié)能效益：風(fēng)機因防喘振調(diào)節(jié)自動放風(fēng)量過大或長期放風(fēng)運行會造成可觀的能耗損失，采用更先進(jìn)的控制技術(shù)將有效地減少不必要的放風(fēng)能耗。PCBB技術(shù)一方面采用了以壓縮能量頭為控制變量的方式取代了對喉差的溫度補償，另一方面，先進(jìn)的調(diào)節(jié)回路設(shè)計可以達(dá)到準(zhǔn)確、穩(wěn)定、靈敏的控制效果，可以實現(xiàn)工況點壓線運行并自動穩(wěn)定調(diào)節(jié)，不必進(jìn)行人工干預(yù)。風(fēng)機可以根據(jù)工藝需要，允許工況點貼近甚至緊靠防喘調(diào)節(jié)線長期運行，這樣就可在保證機組安全的同時大幅度擴展了風(fēng)機實際可用的

7、性能范圍，從而提高送風(fēng)壓力、改善送風(fēng)質(zhì)量，增加高爐產(chǎn)量，消除因風(fēng)機控制需要造成的放風(fēng)損失。目前6#風(fēng)機在運行過程中防喘閥的開度約為15%。根據(jù)閥門特性估算，放空的流量約為300400m3/min。使用氣體能量方程計算得出，在此壓力下排放掉的空氣帶走的能量為600800kw,相當(dāng)于汽輪機每小時額外消耗22.7噸蒸汽。如果按80元/噸的蒸汽價格計算，相當(dāng)于每月的放空能耗損失為11.5215.55萬元。應(yīng)用PCBB技術(shù)后，在高爐送風(fēng)工況不變的前提下，放風(fēng)能耗將大幅降低。改造前后對比見下表。比較項目改造前改造后年效益（萬元）放風(fēng)能耗300m3/min基本消除149*汽輪機蒸汽消耗37.9t/h（在前文

8、所述常用工況下）35.5t/h（在向高爐同樣送風(fēng)工況條件下）汽輪機功率消耗約120000kw約114000kw供風(fēng)質(zhì)量穩(wěn)定性可能發(fā)生風(fēng)壓大幅波動，引起高爐灌風(fēng)口、崩料等事故向高爐供風(fēng)壓力保持平穩(wěn)，防喘調(diào)節(jié)過程中沒有波動不可預(yù)計提高機組安全性在高爐或熱風(fēng)爐引起突然憋壓時不能有效防止喘振更加靈敏地調(diào)節(jié)防喘振閥，補償工藝阻力變化，保證風(fēng)機安全不可預(yù)計放空噪聲污染噪聲嚴(yán)重很少有放空運行現(xiàn)象*注1：計算中取降低放風(fēng)能耗700kw/小時，蒸汽消耗降低2.35t/h，蒸汽價格80元/噸，年工作330天。從以上分析可以看出，從保護(hù)風(fēng)機安全運行、促進(jìn)高爐穩(wěn)定順行、節(jié)能降耗的角度來說，PCBB技術(shù)都具有很好的經(jīng)濟

9、價值，建議對PCBB技術(shù)進(jìn)行考察和試點應(yīng)用，以適應(yīng)風(fēng)機高爐生產(chǎn)雙安全、節(jié)能減排的需求。4改造費用這一改造需與陜西維遠(yuǎn)科技公司合作，購買PCBB技術(shù)費用46萬元左右，公司內(nèi)部成立項目組后還需差旅費、資料費等，預(yù)計50萬元。5.項目組成員單位建議由動力廠聯(lián)合自動化部牽頭，第二煉鐵廠、技術(shù)中心、安全環(huán)保處、機動處等單位參加。附件一風(fēng)機PCBB控制技術(shù)優(yōu)化改造實施步驟PCBB控制優(yōu)化技術(shù)改造是在大高爐風(fēng)機現(xiàn)有的控制硬件平臺上，安裝PCBB控制組態(tài)軟件包替代原有的相關(guān)控制程序，包括控制軟件組態(tài)和上位操作軟件組態(tài)，不需改變或增加硬件設(shè)備。具體實施分為以下幾個步驟，其中大部分工作量是在充分詳細(xì)掌握現(xiàn)有風(fēng)機自

10、控系統(tǒng)I/O點和工藝的基礎(chǔ)上離線完成，小部分工作量必須在現(xiàn)場風(fēng)機停機的狀態(tài)下完成，停機調(diào)試的時間為1624小時，風(fēng)機運行后需要短時間的在線動態(tài)優(yōu)化調(diào)試。技術(shù)改造的主要技術(shù)流程如下：項目技術(shù)資料收集編程組態(tài)階段仿真運行測試階段現(xiàn)場靜態(tài)調(diào)試階段運行動態(tài)調(diào)試階段控制效果及經(jīng)濟效益評估技術(shù)資料收集階段（在風(fēng)機現(xiàn)場完成，2工作日）收集整理以下技術(shù)資料：風(fēng)機控制PLC系統(tǒng)硬件及通訊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成圖；與現(xiàn)場實際狀況一致的系統(tǒng)I/O清單，包括工位號，通道號，信號說明，量程，高、低限報警值，控制聯(lián)鎖值；系統(tǒng)安裝接線圖；目前現(xiàn)有的PLC組態(tài)程序和上位操作軟件拷貝；風(fēng)機喘振特性曲線測試報告；風(fēng)機防喘振閥、放散閥及風(fēng)機排氣

11、出口管道有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)；常用工況風(fēng)量、風(fēng)壓；現(xiàn)有系統(tǒng)在運行過程中存在的問題和希望改進(jìn)之處，包括操作站畫面顯示、操作方式、系統(tǒng)報警參數(shù)、歷史趨勢記錄、控制工藝和邏輯方面尚待改進(jìn)之處。編程組態(tài)階段（在維遠(yuǎn)科技公司內(nèi)完成，20工作日）；應(yīng)用先進(jìn)的控制策略和控制工藝，對以壓縮機防喘振控制為核心的軟件組態(tài)進(jìn)行全面的升級、優(yōu)化和調(diào)整。對現(xiàn)有的控制邏輯和控制回路進(jìn)行詳盡的檢查和分析，如發(fā)現(xiàn)有錯誤與不妥之處，提出相應(yīng)的修改方案，經(jīng)用戶方確認(rèn)后，予以修正。對操作畫面、歷史趨勢、報警參數(shù)、操作方式等按用戶要求做出改進(jìn)。仿真運行測試階段（在維遠(yuǎn)科技公司內(nèi)完成，10工作日）為盡可能縮短因軟件修改、優(yōu)化所需占用的現(xiàn)場停機

12、調(diào)試時間，在控制程序編制完成后，使用維遠(yuǎn)科技公司開發(fā)的軸流壓縮機仿真系統(tǒng)軟件在計算機上仿真運行控制程序，以驗證其正確性和控制效果。根據(jù)現(xiàn)場取得的軸流風(fēng)機技術(shù)數(shù)據(jù)，對風(fēng)機進(jìn)行數(shù)學(xué)建模仿真，并通過編程實現(xiàn)實時仿真運行和測試，驗證和優(yōu)化控制工藝、控制策略和調(diào)節(jié)參數(shù)，主要包括：抗憋壓防止喘振安全性能仿真測試；自動穩(wěn)定風(fēng)壓、風(fēng)量，保證高爐送風(fēng)穩(wěn)定性仿真測試；減少放風(fēng)，節(jié)能效果測試；啟動條件、靜葉釋放、自動操作、逆流保護(hù)、聯(lián)鎖停機等重要聯(lián)鎖功能仿真測試；操作站功能測試；仿真運行階段完成后，形成仿真調(diào)試成品控制軟件。現(xiàn)場靜態(tài)調(diào)試階段（風(fēng)機現(xiàn)場，1624小時）等待高爐或風(fēng)機檢修時機，安排風(fēng)機計劃停機1624小

13、時，完成以下現(xiàn)場工作：原有上下位組態(tài)軟件備份，新的控制軟件安裝、下載；I/O點在線狀態(tài)檢查；PLC狀態(tài)檢查，采用信號強制進(jìn)行靜態(tài)功能測試，與仿真運行的結(jié)果比較，必要時，對個別控制參數(shù)做出調(diào)整；啟動風(fēng)機，軟件動態(tài)調(diào)試（5小時）調(diào)節(jié)效果與控制參數(shù)的進(jìn)一步在線優(yōu)化；形成最終版本軟件后，進(jìn)行軟件備份，風(fēng)機正式投運。控制效果評估，用戶初步驗收（風(fēng)機現(xiàn)場，3工作日）1.對高爐風(fēng)機進(jìn)行綜合優(yōu)化控制的首要控制效果目標(biāo)是實現(xiàn)工況點緊貼防喘振響應(yīng)線穩(wěn)定運行，以提高高爐和軸流風(fēng)機的綜合可靠性和生產(chǎn)的穩(wěn)定性，達(dá)到“保風(fēng)機同時保高爐”的生產(chǎn)優(yōu)化目的。達(dá)到這一項控制效果，也就實現(xiàn)了防喘振調(diào)節(jié)的全自動化，避免人為失誤可能造

14、成的各種風(fēng)機喘振和高爐慢風(fēng)、停風(fēng)事故，同量盡量減少放風(fēng)浪費。使風(fēng)機控制效果能夠更好地適合高爐長期穩(wěn)定生產(chǎn)的需要；在優(yōu)化改造項目實施完成、向高爐恢復(fù)送風(fēng)后，當(dāng)來自高爐管網(wǎng)的工藝阻力能夠達(dá)到響應(yīng)線，防喘振閥全自動進(jìn)行調(diào)節(jié)，即可對風(fēng)壓、風(fēng)量穩(wěn)定性評估；（如果高爐工況達(dá)不到足夠的憋壓程度，工況點無法接近響應(yīng)線，可采用人為暫時降低響應(yīng)線的方法驗證），工況點在響應(yīng)線附近的調(diào)節(jié)波動幅度不大于土5kPa。在與軟件優(yōu)化改造前高爐同等工況的送風(fēng)流量、壓力下，放空閥或放散閥開度，放散流量減少量評估：應(yīng)用風(fēng)機控制軟件綜合優(yōu)化改造后將最大限度地減少放風(fēng)量，在大多數(shù)情況下，能夠基本上徹底消除放風(fēng)運行的現(xiàn)象，將允許在更小的靜葉角度下，工況點緊貼響應(yīng)線運行，因此在高爐爐況正常的情況下，放散閥將處于完全關(guān)閉的狀態(tài)，避免放空損失和噪聲污染。增加風(fēng)機工況范圍，提高風(fēng)機能達(dá)到的最大送風(fēng)壓力：通過項目的實施，對防喘線相對于進(jìn)氣溫度的變化做了精確的補償，同時改進(jìn)控制調(diào)