羅茨鼓風(fēng)機(jī)防喘振調(diào)節(jié)技術(shù)與應(yīng)用

山東錦工有限公司是一家專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)羅茨鼓風(fēng)機(jī)、羅茨真空泵、回轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)等機(jī)械設(shè)備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱(chēng)的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來(lái)，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨風(fēng)機(jī)、水冷羅茨風(fēng)機(jī)、油驅(qū)羅茨風(fēng)機(jī)、低噪音羅茨風(fēng)機(jī)，贏得了市場(chǎng)好評(píng)和認(rèn)可。

羅茨鼓風(fēng)機(jī)是高爐煉鐵過(guò)程中的核心動(dòng)力設(shè)備，它的安全穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到高爐的安全產(chǎn)量效益。防喘振控制系統(tǒng)作為羅茨鼓風(fēng)機(jī)與高爐之間設(shè)備安全與風(fēng)壓穩(wěn)定運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，其控制是否完善合理直接影響到羅茨鼓風(fēng)機(jī)的充分發(fā)揮；能否為高爐提供一個(gè)安全、穩(wěn)定、高效的風(fēng)源，是保證高爐達(dá)到理想生產(chǎn)狀態(tài)的重要一環(huán)。
一、產(chǎn)生喘振的原因極其危害
喘振調(diào)節(jié)是羅茨鼓風(fēng)機(jī)特有的調(diào)節(jié)，它的形成是由于管網(wǎng)風(fēng)阻力大，進(jìn)氣量過(guò)小時(shí)，在風(fēng)機(jī)動(dòng)葉凸面上形成氣流分離現(xiàn)象，造成機(jī)組輸出流量和氣孔紊亂，發(fā)出哮喘病人喘氣般的聲響，機(jī)組產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)，甚至損壞機(jī)組。
羅茨鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生喘振的直接原因是流量的大幅度降低，而導(dǎo)致流量大幅度降低的原因是多種多樣的：機(jī)組的啟停、操作的失誤、高爐風(fēng)壓驟起、逆流、工藝、設(shè)備的精確與使用年限等等。
（1）被壓縮氣體的流量，出口風(fēng)壓發(fā)生高速周期性變化，氣體的溫度升高，流量、壓力、溫度隨時(shí)間的變化而升高。
（2）由于流量和壓力的高速振蕩，會(huì)伴隨發(fā)生方向的軸向推力，使壓縮機(jī)機(jī)體和部件產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)，甚至?xí)驂娜~輪，燒毀軸瓦，破壞密封和軸承，造成主軸和壓縮機(jī)的損壞。
喘振時(shí)，壓縮機(jī)進(jìn)出口管道上的逆止閥會(huì)忽開(kāi)忽關(guān)，閥芯反復(fù)撞擊閥體，發(fā)生異常聲響；帶來(lái)得流量和壓力的高速振蕩，會(huì)造成工藝操作的不穩(wěn)定。若喘振損壞了壓縮機(jī)的密封，會(huì)使?jié)櫥透Z入流道而進(jìn)入設(shè)備，影響換熱器和凝汽器的效率。多次發(fā)生喘振輕者會(huì)縮短壓縮機(jī)的使用壽命，重者會(huì)損壞壓縮機(jī)以及連接壓縮機(jī)的管道和設(shè)備，造成被迫停機(jī)。
二、羅茨鼓風(fēng)機(jī)喘振控制系統(tǒng)組成
1、喉差采用差壓變送器三臺(tái)（三取中邏輯）；出口風(fēng)壓采用壓力變送器三臺(tái)（三取中邏輯）；吸入風(fēng)溫鉑電阻溫度元件二只；防喘閥兩臺(tái)；
2、喉差的實(shí)際值超出該范圍時(shí)，發(fā)出故障報(bào)警，機(jī)組主控畫(huà)面的喉差故障報(bào)警信號(hào)觸發(fā)；為了確保系統(tǒng)的安全，取壓方式采取正壓側(cè)兩個(gè)取壓口同時(shí)取壓后，利用聯(lián)通管聯(lián)通，從聯(lián)通管在引取三根導(dǎo)壓管路至變送器，消除了因?qū)汗芏氯鸬恼`動(dòng)。
3、羅茨鼓風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓取壓方式采取三點(diǎn)分開(kāi)互不影響，防止了因管路在運(yùn)行期間無(wú)法吹掃或異常而導(dǎo)致參數(shù)的不可靠。
4、風(fēng)機(jī)吸入風(fēng)溫采取兩只相同的鉑電阻溫度元件，對(duì)同一吸風(fēng)管道溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。由于喘振線(xiàn)受季節(jié)影響的，因此為保證測(cè)量準(zhǔn)確，對(duì)溫度做了斷線(xiàn)保護(hù)和溫度限幅，吸入風(fēng)溫利用函數(shù)限制（-40℃～40℃），即若測(cè)量溫度在此區(qū)間，則按照正常測(cè)量信號(hào)計(jì)算。若測(cè)量信號(hào)超出限制范圍，則溫度信號(hào)保持在-40℃～40℃。并對(duì)喘振線(xiàn)引用溫度加絕對(duì)溫度進(jìn)行溫度補(bǔ)正，從而使喘振線(xiàn)與實(shí)際喘振線(xiàn)一致.
5、喘振線(xiàn)的形成：
為保證羅茨鼓風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行，針對(duì)羅茨鼓風(fēng)機(jī)的防喘振控制要求，利用性能實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)方法，通過(guò)在一定轉(zhuǎn)速，當(dāng)實(shí)測(cè)風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓與喉部壓差值的壓比一定時(shí)，計(jì)算喘振點(diǎn)（4-5點(diǎn)）并繪制成喘振線(xiàn)，并根據(jù)折線(xiàn)函數(shù)關(guān)系分別完成報(bào)警線(xiàn)和調(diào)節(jié)線(xiàn)的繪制，在喘振線(xiàn)和報(bào)警線(xiàn)之間設(shè)定了100KPa的安全區(qū)域。
當(dāng)風(fēng)壓升高時(shí)，運(yùn)行工況點(diǎn)靠近喘振報(bào)警線(xiàn)時(shí)，發(fā)出報(bào)警提醒運(yùn)行人員注意，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，保證運(yùn)行工況點(diǎn)在安全區(qū)域穩(wěn)定運(yùn)行。若運(yùn)行工況點(diǎn)靠近喘振調(diào)節(jié)線(xiàn)時(shí)，防喘閥迅速打開(kāi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，根據(jù)控制輸出，決定防喘閥開(kāi)度；如運(yùn)行工況點(diǎn)打到喘振線(xiàn)，則防喘閥快速全開(kāi)放風(fēng)。
6、防喘閥的控制
利用喉差溫壓補(bǔ)正值，通過(guò)動(dòng)態(tài)函數(shù)關(guān)系，計(jì)算出實(shí)際工況點(diǎn)的風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓，形成一條動(dòng)態(tài)函數(shù)曲線(xiàn)（至少在4-5點(diǎn)），當(dāng)溫度補(bǔ)正后的喉差值與相對(duì)應(yīng)的出口風(fēng)壓到達(dá)報(bào)警點(diǎn)時(shí)，運(yùn)行人員就要及時(shí)調(diào)整風(fēng)壓大小，使其離開(kāi)喘振區(qū)。如果調(diào)整不及時(shí)實(shí)際工況點(diǎn)繼續(xù)向控制點(diǎn)移動(dòng)，在調(diào)節(jié)
a為黃色報(bào)警線(xiàn)， b為藍(lán)色調(diào)節(jié)線(xiàn)，c為紅色喘振線(xiàn)
區(qū)后喘振偏差達(dá)到-10Kpa時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)防喘閥自動(dòng)調(diào)節(jié)，即打開(kāi)1#防喘閥，閥位行程為0-100%，在控制線(xiàn)的70-100%，打開(kāi)2#防喘閥，閥位行程為0-100%。如果此時(shí)調(diào)節(jié)后的喉差與出口風(fēng)壓走出喘振區(qū)，此時(shí)防喘閥依據(jù)離喘振線(xiàn)的實(shí)際情況先關(guān)閉2#防喘閥，再關(guān)閉1#防喘閥。如果1#，2#防喘閥調(diào)節(jié)后仍然沒(méi)有走出防喘區(qū)，工況點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行到喘振線(xiàn)，進(jìn)入喘振區(qū)，如果喘振時(shí)間超過(guò)3S，羅茨鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)入逆流狀態(tài)，逆流時(shí)間持續(xù)超過(guò)5S，則持續(xù)逆流發(fā)生，逆流保護(hù)動(dòng)作，機(jī)組跳閘，防喘閥全開(kāi)，逆止閥全關(guān)，靜葉回到22度。
機(jī)組在正常運(yùn)行時(shí)兩個(gè)防喘閥處于全關(guān)狀態(tài)，當(dāng)機(jī)組發(fā)生喘振時(shí)， 1#，2#防喘閥自動(dòng)打開(kāi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。若調(diào)整失敗則持續(xù)逆流，1#，2#防喘閥會(huì)快速打開(kāi)，抑制喘振發(fā)生。同時(shí)防喘閥打開(kāi)與關(guān)閉遵循快開(kāi)慢關(guān)原則，開(kāi)啟速度一般在3S之內(nèi)，及時(shí)有效的快速作出反應(yīng)，保護(hù)機(jī)組安全，關(guān)閉防喘閥時(shí)，過(guò)程相對(duì)較慢，避免因關(guān)閉太快而產(chǎn)生氣流振蕩而發(fā)生喘振。
三、防喘閥的工作原理與維護(hù)
1、防喘閥的工作原理：系統(tǒng)在正常工作狀態(tài)下，電磁閥始終是處于帶電狀態(tài)，對(duì)于雙作用的控制系統(tǒng)閥門(mén)，當(dāng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)增加4-20mA的控制信號(hào)時(shí)，數(shù)字式定位器DVC6020的A輸出口（與多路轉(zhuǎn)換器377的A口相連），隨之輸出壓力增大，經(jīng)過(guò)377的B口，快排閥進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)汽缸的上腔。執(zhí)行機(jī)構(gòu)上腔的壓力增大，執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動(dòng)閥門(mén)向下（通常也就是關(guān)閉閥門(mén)的方向）運(yùn)行；當(dāng)4-20mA的控制信號(hào)減小，字式定位器DVC6020的B輸出口與多路轉(zhuǎn)換器377的D口相連，輸出壓力增加，經(jīng)過(guò)377的E口，作用與氣動(dòng)放大器2625的控制口，氣動(dòng)放大器2625的輸出壓力增加，作用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)下腔，執(zhí)行機(jī)構(gòu)在彈簧力的作用下，帶動(dòng)閥門(mén)向上（通常也就是開(kāi)啟閥門(mén)的方向）運(yùn)動(dòng)，由于氣動(dòng)放大器2625的增壓放大作用，閥門(mén)開(kāi)啟的速度更快，
2、快開(kāi)功能：當(dāng)ASCO電磁閥斷電，三通電磁閥切斷多路轉(zhuǎn)換器的氣路，從而氣路發(fā)生轉(zhuǎn)換，377多路轉(zhuǎn)換器的A-B，D-E，切斷，B-C，E-F接通，儲(chǔ)氣罐的氣源作用于2625氣動(dòng)放大器，此時(shí)2625氣動(dòng)放大器處于最大流通能力，儲(chǔ)氣罐的壓縮氣體直接進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)汽缸的下腔，同時(shí)由于B-C接通，快排閥輸入端失壓，導(dǎo)致快速排氣，排氣閥和ASCO兩通電磁閥同時(shí)排氣，閥門(mén)快速打開(kāi)。
四、總結(jié)
羅茨鼓風(fēng)機(jī)防喘振調(diào)節(jié)經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐正在趨于完善，加之近年羅茨風(fēng)機(jī)撥風(fēng)系統(tǒng)的參與，在確保高爐保風(fēng)與機(jī)組保機(jī)之間做出了重要貢獻(xiàn)。

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