逆流保护系统在高炉鼓风机系统中的应用

1、逆流保护系统在高炉鼓风机系统中的应用徐 永强（唐山首信口动化信息技术有限公司京唐运行事业部，唐山063000）摘要：本文概述了逆流保护系统在高炉鼓风机系统屮的应用，并详细地介绍了逆流的概念、 逆流保护系统的控制流程以及逆流保护系统的作用；但是，在实际运行中喉部差压开关故障 会导致风机逆流停机，从而影响向高炉送风，影响高炉生产，为了捉高该系统的稳定性，介 绍了对该保护系统的一种改造方案，并且详细说明了该改造方案程序修改及实现功能。 关键词：逆流零流量信号逆流保护系统安全运行reverse flow protection system in blast furnace blower system

2、applicationxu yong qiang（jingtang maintenance department, tangshan shougang automation & infonnation technologyco.,ltd.,tangshan 063000）abstract： this paper outlines the refluence protection system in blast furnace blower system,and introduces the concept of reverse flow protection system, flow

3、control flow as well as the rcflucncc protection system; however, in the actual operation of larynx differential pressure switch fault will cause the fan directly down, thus affecting to the blast furnace air supply, influence of blast furnace production, in order to improve the stability of the sys

4、tem, introduces the protection system of a transformation scheme, and details of the changes in procedures and rehabilitation programs to achieve functional.key words： reverse flow zero flow signal refluence protection system safety operation o前言鼓风机系统主要有电机部分与风机部分构成，电机启动首先选择变频系统的 二者之-，风机启机条件满足后，变频器投入

5、运行，启动励磁机给同步电机转子 加励磁，同步机定子通入口j变的三相交流屯，进行变频软起，当转速达到额定转 速95%以上，主电机并网，拖动风机运行。风机吸入侧经滤室将空气吸进，经过 脱湿，再经压缩后从排气侧排出压力为4kg到5kg、温度约为250°c的压缩空气， 通过送风管道进入高炉热风炉。风机本体工艺控制采用西门子较为先进的过程控 制系统pcs7, cpu采用417h的双冗余设置，上位也是采用双冗余设置，更增加 的系统得稳定性。在风机系统中喘振是特冇的不正常工况，风机（轴流压缩机） 绝对禁止在喘振工况卜运行，为了加强防喘振保护，设置了逆流保护系统作为防 喘振系统的后备保护，只冇当喘振

6、系统不能实施调节保护时，它才被启动。1逆流的概念逆流是轴流式压缩机最危险的工况，形成逆流的原因冇两方而，一是喘振的 进一步发展，喘振的本质是叶片凸侧的气流分离现象；整周叶片气流分离结果会 造成压缩机的排气量和排气压力急剧下降，如果管网容量很大，管网压力不会随 之下降，因而形成管网压力大于压缩机的排气压力，形成压缩机的排气量出正经 零变负，即管网的气体向压缩机体内倒流，所以说逆流是喘振的进一步发展。第 二方而原因是工艺系统事故使外部管网内的压力骤然升高，形成气流向压缩机的倒流。2逆流检测保护系统pdsll100代表差压开关（与喉部差压变送器pdt105.pdt110-1并接在一起）, 测得是风机

7、的喉部压差。当流量正常时（压差值大于压差开关设定值15mbar时）, 接点是闭合的；当流量较小，喉部压差低于设定值吋，接点断开，信号送入防逆 流保护系统，启动防逆流保护系统工作。喉部弟压开关故障会导致风机逆流停机，从而影响向高炉送风，影响高炉生 产。差压开关动作时，送给防逆流保护系统的信号称为零流量信号，系统接到该 信号吋发出控制动作，动作情况视零流量信号的持续吋间有以下几种类型：（1）;若在t2时间内零流量信号消失，并且在以后t3吋间内不再出现，则 这时只由防喘振系统按止常的防喘振调节将放空阀打开适当的开度以消除喘振， 并由计数器计零流量次数，报警系统发出喘振报警信号。（2）；如果在t2时间

8、后，零流量信号不消失或者在以后的t3时间内乂出现 零流量信号，则除发牛逆流报警外，逻辑系统还将出现以下控制指令：放空阀 快速全开，以便迅速消除喘振和逆流；静叶迅速退回至最小工作角位置；风 机出口逆止阀强制关闭。由于放空阀的全开，可望消除逆流，这时机组处于安全 运行状态，当工艺恢复正常后，再按正常启动程序恢复向工艺送风。（3）；如果在放空阀打开t4时间内仍不能消除喘振（即仍存在零流量信号）, 则在发生持续逆流停机报警的同吋，实施紧急停机。3逆流保护系统逻辑框图1a三 flow protection (rfp)salarm -blower reverse flow = fa 100-101stwe

9、r t2 started (3 sec on-delayed)02sdtwer t3 started (20 sec on-delayed) after tmer t2 elapsed03blover reverse flow protection on - signal from -train step 034*dfferent1al pressure low lcw = pdsll 1001b=?fp| r | alarm reset -blower reverse flow = fa 100-1心 |blower reverse flow protection on signal fro

10、m -train step 03"t3 elapseodeferential pressure not low low = pdsll 100图l逆流保护系统逻辑图lfig i system of countercurrent protection logic diagram l1a的条件为：风机逆流保护开（信号来自笫三步输出结果），差压低低 pdsll 100（差压开关有两个或者三个低）o1a输出结果:风机逆流报警-fa100-1,时钟t2（延时2秒开）启动,时钟t2 时间到后时钟t3（延时20秒开）启动。假如差压不低时执行1b,差压还低时执行2a。1b的条件为：风机逆流保护开（信

11、号来自第三步输出结果），时钟t3时间 到，差压不低低pdsll 100（差压开关有两个或者三个不低）oib输岀结果：风机逆流报警复位-fa100-1早blower reverse flow protection on signal from “train step 03“ twer t2 elapsedtwer t3 not elapseddfferb4tial pressure low low pdsll 100alarm -blow blow-off valve opened due to reverse flow = fal 100-2tiicr t4 started (6 sec on

12、 - delayed)-blower blow-off valve op due to rev flow - signal to train step 04 f reverse flow protection reset - soft key hs100 at vdublcwer reverse flow protection on signal from “train step 03”blower blow-off valve 1 open - zsh 108blocr blcwxjff valve 2 open zsh 109dfferential pressure not low low

13、 pdsll 100rfpralarm reset xomp blow-off valve opened due to rev flow = fal 100-2bisblower blow-off control active load signal to fic 10502sblower blow-off valve 1 submitted to auto control via sov fy 108 (energized)03sblcvr blow-off valve 2 submitted to auto control via sov fy 109 (energized)042b图2逆

14、流保护系统逻辑图2fig 2 system of countercurrent protection logic diagram 22a的条件为：风机逆流保护开（信号来自第三步输出结果），时钟t2时间 到，时钟t3时间没到，差压低低pdsi丄100（差压开关有两个或者三个低）。2a输出结果：由于逆流风机放风阀开报警-fal100-2,时钟t4（延时6秒开） 启动，由于逆流风机放风阀打开-信号到第四步 假如差压不低时执行2b,差压还低时执行3ao2b的条件为：风机逆流保护开（信号来自第三步输出结果）或者逆流保护 复位按钮hs100激活，风机放风阀1打开-zsh108,风机放风阀2打开-zsh10

15、9, 差压不低低pdsll100 （茅压开关有两个或者三个不低）。2b输岀结果：由于逆流风机放风阀开报警复位-fal100-2，放风阀控制起作 用-装载信号到fic105, 1#放风阀电磁阀fy108得电，2#放风阀电磁阀fy109得plover surg6 counter电。图3逆流保护系统逻辑图3fig 3 system of countercurrent protection logic diagram 13a的条件为：风机逆流保护开（信号來门第三步输出结果），时钟t4时间 到，差压低低pdsll100（差压开关冇两个或者三个低）o3a输出结果：风机由于逆流停机报警-fal100-3,由

16、于逆流停机-信号到第 六步。3b的条件为：风机逆流保护开（信号來自第三步输出结果）或者逆流保护 复位按钮iis100激活。3b输出结果：风机逆流报警复位-fa100-1,由于逆流风机放风阀开报警复 位-fal100-2,由于逆流停机报警复位-fal100-3o4逆流保护系统改造的原因及目标4.1 实施原因：高炉鼓风机站的每台风机对应的现场仪表只有一块喉部差压开关，喉差开关 是保护风机的重要设备，喉部差压开关是风机的停机点。差压开关安装在风机隔 咅罩内的仪表架上，差压开关门身使用寿命较短，风机启停机状态的不同，温度 变差较大，易造成差压开关的损坏。喉部差压开关故障会导致风机直接停机，从而影响向高

17、炉送风，影响高炉生 产，甚至导致高炉塌料。4. 2.实施目标：一旦茅压开关坏掉，不会误停机，增加了系统的抗干扰能力，同时也增加了 系统的稳定性，能够大大减少事故的发生。5逆流保护系统改造方案及实施过程拟定1#、2#、3#风机各添加2块差压开关，程序屮改为3选2作为命令执 行条件，防止其中一块差压开关坏掉，而造成风机停机。喉部差压开关故障会导致风机逆流停机，从而影响向高炉送风，影响高炉生 产；因此改造后风机现场安装3块差压开关，程序中把3选2 （只冇两个或三个 差压开关损坏，才逆流停机）输出结果作为命令执行条件，防止其中一块差压开 关坏掉，而造成风机故障停机。pdsll100-k pdsll10

18、0-2、pdsll100-3代表3个差压开关（与喉部差压变 送器pdt105.pdt110-1并接在一起），测得是风机的喉部压差。当流量正常时（压 差值大于压差开关设定15mbar时），接点是闭合的；当流量较小，喉部压差低 于设定值时，接点断开，信号送入防逆流保护系统，启动防逆流保护系统工作。该改造方案的具体实施过程如下：检验新增加的两块差压开关；安装同定导 压管路及新增加的仪表；查找现场接线箱bdjb1与plc控制柜中的设备hs001、 pdsll100信号线备用芯，并对查找出信号线进行校验；接差压开关与接线箱、 接线箱与plc柜的接线；画出plc控制柜中的接线图，对plc的駛件配置进行修

19、改,添加两个di点,原先的差压开关接到模块a400. 4里，24v电源取自f19. 1； 为了防止在模块损坏或者电源开关损坏的情况下造成风机逆流停机，特把新增加 的两个差压开关接在不同的模块上，并且电源取自不同的开关；修改程序，生成 上位要求显示的块；测试程序。6逆流保护系统程序修改及实现功能6.1. 改造前的程序控制如下图所示0(5)(0<2)sdi32xdc24v.l0m0de©2 mode channel 2pdsllg2blomek aik inlet diff pkessukc-system.values“dcsa 065dcsa sestet*« valu

20、es andrrj图4逆流控制程序结构1figure 4 flow control program structure 1上图屮的pdsll 100代表喉部差压开关，风机运行正常时差压信号10. 2为 1,风机停机时或者差压低时信号10. 2为0,信号取反以后到显示快l-pdsll_100 和逆流控制块rfpo6.2. 改造前的程序控制2：如下图所示 < 3 > <0c24v.1 0m00e.o2 “2-posll 1w.1- !2 lowet axr inlct di". rrcssuvc-svstem-ualues-.ocsa obs.ocsa system s

21、tates volues«、*八c.w<*八2(>, 1*9. sblowar » vec«««sm-f i c.l io ( a 2 >v !-<u valucvalut qcsim mmq1sim 1©-last qn1on©-ipot 305realcjrtnorsd0qux 1 一”< vmf)/plc modedcs alx v逆流控制程序结构21pdiiie-id10m0ns>dsll igo01 ib4 1fe ftctivfigure 5 flow control prog

22、ram structure 2上图屮的pdsll 100代表喉部差压开关，风机运行正常时差压信号10. 2为 1,风机停机时或者差压低时信号10. 2为0,信号取反以后到显示快l-pdsll_100o 喉部差压值pdt105、pdt110-1分别与15相比较，二者比较的结果相或，衣的结 果与差压开关信号pdsll100取反的结果相与，最后与的结果到逆流控制块rfpo由于改造前的程序控制1中造成风机逆流停机的条件只与茅压开关有关，为 了防止差压开关误动作造成风机逆流停机，把逆流控制程序更改为改造前的程序 控制2。程序控制2中只有在pdsll100差压开关断开且pdt105. pdt110-1差压

23、 变送器屮的1个或2个差压值低于15mbar,风机才逆流停机，这样增加了系统 稳定性。但是变送器反应吋间没有差压开关快，当差压值低于设定的停机值时会 造成二者反应时间不同步，延时风机逆流停机时间，对风机的造成损坏，并且仪 表pdt105、pdt110-1分别参与风机喘振控制、定风量定风压控制，为了更好的 提高系统的稳定性，特制定了差压开关三选二的改造计划。6.3. 改造后的程序控制：如下图所示1-pdsll.1©0(a,1)m-posll 1©0-1 q pvoc” valu«1-pdsll.100(a,nm-po$ll 100-3 q prcetf valu&#

24、171;l-p0$ll.l®o(au>m-p0$ll 1g0-2 q prcetf valu«1-pdsll.100( a, 1)m-posll 100-1 qbad 仙bod process value1-pdsll.10g( a, 1)m-posll 100-3qbad 仙bod process valuel-pdsll.dge(a,l)m-posll 1g9-2 qbad l=bod process valuesystem.urlues-.dcsa db5.dcsasystem states« values and povometerr1-po$ll.

25、10o(a,1)m-pdsll 100-1osim lafinulatih activel-po$ll.100(ail)m-po$ll 100-3osim l«0ibulotion active1-pdsll.l©q(a,nm-po$ll 他2ohm lb0itiulation octiv«jj1-pdsll 10gdigital2 i-2 of. 3iniin2in37/4pdsll 1notl-posll.loodigm0n1blouer ain©st atiaeh»eff0-in© in esimfypic ode-dcsmod

26、egife actiy i图6逆流控制程序结构3figure 6 flow control program structure 3 上图中的1-pdsll 100为三选二控制功能块，此功能块的三个输入分别为三 个差压开关信号10.2、115.6、119.6；三选二控制功能块输出结果取反后到上 位显示块1-pdsll.100和逆流控制块rfp。bad功能块的三个输入分别为对应差 压开关信号的di分能块的输出端qbad； sim功能块的三个输入分别为对应斧压开关信号的d1功能块的输出端qsimo6. 4逆流保护系统程序结构：如下图所示asv openand0b3513/1p2"”wpds

27、ll.,ee“"pdsll 10outblow«r81w«r缸2八ms" rfout13/216«0-plc-q0u2qoutcqoutoqoutcdi fabl«dfn dcs-svstw.values-.ocsa db5.dcsa mg*n$ysfu.vaiues-.mia dbs.mmia10.0ffno foretno conn2-2«f-2图7逆流控制程序结构4figure 7 flow control program structure 4 上图屮rfp为逆流保护控制功能块:1-hs.100为上位复位按钮。asv

28、 open 功能块的输入端为放空阀1和2的开限位zsh109和zshloso 上图逆流块rfp输入端说明如h:rfp.on:风机运行在第三步时rfp_on为1,风机运行在第五步或者第六步 时 rfp_on 为 oopdall:差压低低pdsll100（差压开关有两个或者三个低）吋pdall为0,差压不低低pdsll100 时pda1x为1。asv_open: 1#和2#放风阀全开并口开限位来时asv_open为1,否者为0。pulse_time二is； time_02二2s； time_03二20s； timejm二6s。reset_rfp:复位按钮hs100激活时reset_rf为1 （持续

29、时间为2s）,否者为 0oena_rese：风机运行在第六步时ena_rese为1,否者为0。 上图逆疵块rfp输出端说明如下：surge_cn :接surge快上的输入端i,当pdsll100由1变为0时喘振计数 器加1。rfp.01：接 1-fa_ 100-1 快上的 in0。rfp_02：接1-fal. 100-2快上的in0,风机故障停机发出信号条件之一，风机 执行笫三步的条件之一（为0时执行），风机执行第四步的条件之一（为1时执 行）。rfp.03：接3-fal_100-3快上的tno,风机执行第六步的条件之一（为1时 执行）。6. 5. ±位画面修改：如下图所示图8逆流保护系统功能显示s m f