6风机改造立项建议书

1、6#轴流风机控制技术升级改造立项建议书项目名称：高炉轴流风机PCBB综合控制优化用户单位：新余钢铁公司合作单位：陕西维远科技有限公司 项目的意义与目的高炉鼓风机作为高炉的核心动力设备，对高炉的安全连续生产起着举足轻重的作用。对高炉冶炼而言，要求外部条件尽可能稳定才能保证顺行高产。因此对风机控制工艺进行优化改造，尽力适应高炉系统的阻力变化，不但可以进一步提高机组的供风能力、改善风机的安全性和输出稳定性、促进高炉稳产高产，同时还可大幅度降低放风能耗，带来可观的节能降耗效益。2.6#风机现状分析目前炼铁厂6#风机型号为AV63-14,目前运行平均工况为：风机出口压力300330kPa；流量29003

2、000m3/min；静叶角4142；喉部差压6kPa；风机蒸汽消耗37.9t/h。风机工况点与防喘振调节线之间距离接近，需要根据高炉炉况（送风阻力）的不同，将防喘振阀打开一定角度，平均开度为15%。由于现有控制工艺在设计方面存在欠缺风机在以下几方面仍显不足，还需要进一步提高和改进。（1）自控系统对防喘振的控制精确度还有待提高：在高炉系统产生憋风使工况点进入调节区时，不能自动稳定控制风机出口压力，需要人工紧急干预，稍有不慎就可能造成风机供风中断（风机进入自保状态），造成高炉慢风产量损失，严重时导致风口灌渣；（2）自控系统的控制速度与精度的不足使风机进行防喘振调节时造成排气压力波动，且周期较长，不

3、利于高炉稳定冶炼；（3）自控系统在不同气温下使用固定不变的风机喘振性能曲线，不能反映风机在不同气温条件下的真实喘振性能变化，不利于机组运行的安全、稳定，同时也限制了风机供风能力的充分发挥；（4）风机目前长期在放风状态下运行，防喘阀开度在10%以上，能量损失较大。改造后的效益预测对6#风机进行控制系统技术改造应用PCBB技术后的效益可以下从安全和节能两方面来分析。3.1安全效益：PCBB技术相对于现有控制技术的一项明显优势是它可以在风机防喘振自动调节的同时保证风机供风压力的平稳，可以做到“即防止风机喘振，又保证高炉供风平稳”。现有的控制策略在设计上还是主要依赖于“安全运行”联锁来保障机组安全，在

4、高炉扰动状态下很容易进入联锁保护程序，造成高炉突然断风。PCBB控制回路采用为轴流风机防喘振控制专门设计的功能模块取代了传统的PID调节器，在进行防喘振调节的同时保证了送风压力的稳定性，没有调节振荡现象，在高炉、热风炉工艺阻力变化（憋压）时及时消除喘振危险，同时保持供风稳定,彻底解决了“保风机”和“保高炉”之间的矛盾，可有效避免因风机防喘振控制的需要而导致的高炉停风、慢风甚至风口灌渣事故，为高炉的长期稳定高产提供保障。在已经应用PCBB技术的风机系统中，已经有很多在高炉产生意外扰动时成功避免供风中断事故的案例，使风机供风质量的稳定性得到明显提高。在长期的高炉生产周期中能避免一次风机喘振、高炉风

5、口灌渣的事故都会挽回几十甚至上百万的经济损失，保持高炉长期稳定顺行也能带来细水长流的收益。在现有的传统控制工艺中，风机在一年四季都使用固定不变的喘振线和防喘振线进行控制，与不同气温下风机真实的喘振性能相差较大，不能真实地反映在四季及昼夜温差形成的喘振性能变化。 性能曲线夏季喘振线排气压力P2(bar)Al轴流风机性能曲线3.50冬季喘振线3.00夏季工作区32*冬季工作区以上图所示为例，风机的实是非常显著的。其喘振点在压力值差别可瘗诩kP%以上。温条件下的变化，就会存在很的实际性能L70实际喘振性能曲线冬季（摄氏;如果在控制策略中忽大的安全隐患：在环境温度较高时，风机冀近甚至低于防喘线的位置，

6、使控制系统失去、同气温下的变化其0度）与夏季（摄机性能在不同气 统的动态防喘振线可以保证工况点永远处对机组的保护作用。PCBB系于实际性能范围的安全区域内3.2节能效益：风机因防喘振调节自动放风量过大或长期放风运行会造成可观的能耗损失，采用更先进的控制技术将有效地减少不必要的放风能耗。PCBB技术一方面采用了以压缩能量头为控制变量的方式取代了对喉差的温度补偿，另一方面，先进的调节回路设计可以达到准确、稳定、灵敏的控制效果，可以实现工况点压线运行并自动稳定调节，不必进行人工干预。风机可以根据工艺需要，允许工况点贴近甚至紧靠防喘调节线长期运行，这样就可在保证机组安全的同时大幅度扩展了风机实际可用的

7、性能范围，从而提高送风压力、改善送风质量，增加高炉产量，消除因风机控制需要造成的放风损失。目前6#风机在运行过程中防喘阀的开度约为15%。根据阀门特性估算，放空的流量约为300400m3/min。使用气体能量方程计算得出，在此压力下排放掉的空气带走的能量为600800kw,相当于汽轮机每小时额外消耗22.7吨蒸汽。如果按80元/吨的蒸汽价格计算，相当于每月的放空能耗损失为11.5215.55万元。应用PCBB技术后，在高炉送风工况不变的前提下，放风能耗将大幅降低。改造前后对比见下表。比较项目改造前改造后年效益（万元）放风能耗300m3/min基本消除149*汽轮机蒸汽消耗37.9t/h（在前文

8、所述常用工况下）35.5t/h（在向高炉同样送风工况条件下）汽轮机功率消耗约120000kw约114000kw供风质量稳定性可能发生风压大幅波动，引起高炉灌风口、崩料等事故向高炉供风压力保持平稳，防喘调节过程中没有波动不可预计提高机组安全性在高炉或热风炉引起突然憋压时不能有效防止喘振更加灵敏地调节防喘振阀，补偿工艺阻力变化，保证风机安全不可预计放空噪声污染噪声严重很少有放空运行现象*注1：计算中取降低放风能耗700kw/小时，蒸汽消耗降低2.35t/h，蒸汽价格80元/吨，年工作330天。从以上分析可以看出，从保护风机安全运行、促进高炉稳定顺行、节能降耗的角度来说，PCBB技术都具有很好的经济

9、价值，建议对PCBB技术进行考察和试点应用，以适应风机高炉生产双安全、节能减排的需求。4改造费用这一改造需与陕西维远科技公司合作，购买PCBB技术费用46万元左右，公司内部成立项目组后还需差旅费、资料费等，预计50万元。5.项目组成员单位建议由动力厂联合自动化部牵头，第二炼铁厂、技术中心、安全环保处、机动处等单位参加。附件一风机PCBB控制技术优化改造实施步骤PCBB控制优化技术改造是在大高炉风机现有的控制硬件平台上，安装PCBB控制组态软件包替代原有的相关控制程序，包括控制软件组态和上位操作软件组态，不需改变或增加硬件设备。具体实施分为以下几个步骤，其中大部分工作量是在充分详细掌握现有风机自

10、控系统I/O点和工艺的基础上离线完成，小部分工作量必须在现场风机停机的状态下完成，停机调试的时间为1624小时，风机运行后需要短时间的在线动态优化调试。技术改造的主要技术流程如下：项目技术资料收集编程组态阶段仿真运行测试阶段现场静态调试阶段运行动态调试阶段控制效果及经济效益评估技术资料收集阶段（在风机现场完成，2工作日）收集整理以下技术资料：风机控制PLC系统硬件及通讯网络构成图；与现场实际状况一致的系统I/O清单，包括工位号，通道号，信号说明，量程，高、低限报警值，控制联锁值；系统安装接线图；目前现有的PLC组态程序和上位操作软件拷贝；风机喘振特性曲线测试报告；风机防喘振阀、放散阀及风机排气

11、出口管道有关技术数据；常用工况风量、风压；现有系统在运行过程中存在的问题和希望改进之处，包括操作站画面显示、操作方式、系统报警参数、历史趋势记录、控制工艺和逻辑方面尚待改进之处。编程组态阶段（在维远科技公司内完成，20工作日）；应用先进的控制策略和控制工艺，对以压缩机防喘振控制为核心的软件组态进行全面的升级、优化和调整。对现有的控制逻辑和控制回路进行详尽的检查和分析，如发现有错误与不妥之处，提出相应的修改方案，经用户方确认后，予以修正。对操作画面、历史趋势、报警参数、操作方式等按用户要求做出改进。仿真运行测试阶段（在维远科技公司内完成，10工作日）为尽可能缩短因软件修改、优化所需占用的现场停机

12、调试时间，在控制程序编制完成后，使用维远科技公司开发的轴流压缩机仿真系统软件在计算机上仿真运行控制程序，以验证其正确性和控制效果。根据现场取得的轴流风机技术数据，对风机进行数学建模仿真，并通过编程实现实时仿真运行和测试，验证和优化控制工艺、控制策略和调节参数，主要包括：抗憋压防止喘振安全性能仿真测试；自动稳定风压、风量，保证高炉送风稳定性仿真测试；减少放风，节能效果测试；启动条件、静叶释放、自动操作、逆流保护、联锁停机等重要联锁功能仿真测试；操作站功能测试；仿真运行阶段完成后，形成仿真调试成品控制软件。现场静态调试阶段（风机现场，1624小时）等待高炉或风机检修时机，安排风机计划停机1624小

13、时，完成以下现场工作：原有上下位组态软件备份，新的控制软件安装、下载；I/O点在线状态检查；PLC状态检查，采用信号强制进行静态功能测试，与仿真运行的结果比较，必要时，对个别控制参数做出调整；启动风机，软件动态调试（5小时）调节效果与控制参数的进一步在线优化；形成最终版本软件后，进行软件备份，风机正式投运。控制效果评估，用户初步验收（风机现场，3工作日）1.对高炉风机进行综合优化控制的首要控制效果目标是实现工况点紧贴防喘振响应线稳定运行，以提高高炉和轴流风机的综合可靠性和生产的稳定性，达到“保风机同时保高炉”的生产优化目的。达到这一项控制效果，也就实现了防喘振调节的全自动化，避免人为失误可能造

14、成的各种风机喘振和高炉慢风、停风事故，同量尽量减少放风浪费。使风机控制效果能够更好地适合高炉长期稳定生产的需要；在优化改造项目实施完成、向高炉恢复送风后，当来自高炉管网的工艺阻力能够达到响应线，防喘振阀全自动进行调节，即可对风压、风量稳定性评估；（如果高炉工况达不到足够的憋压程度，工况点无法接近响应线，可采用人为暂时降低响应线的方法验证），工况点在响应线附近的调节波动幅度不大于土5kPa。在与软件优化改造前高炉同等工况的送风流量、压力下，放空阀或放散阀开度，放散流量减少量评估：应用风机控制软件综合优化改造后将最大限度地减少放风量，在大多数情况下，能够基本上彻底消除放风运行的现象，将允许在更小的静叶角度下，工况点紧贴响应线运行，因此在高炉炉况正常的情况下，放散阀将处于完全关闭的状态，避免放空损失和噪声污染。增加风机工况范围，提高风机能达到的最大送风压力：通过项目的实施，对防喘线相对于进气温度的变化做了精确的补偿，同时改进控制调