国内首台大型高炉鼓风机（程华）课件

大型高炉鼓风机运行保障及优化技术研究答辩人：程华指导教师：李鹤

主要内容一、绪论二、大型透平式压缩机结构分析三、高炉鼓风机控制系统分析四、大型高炉鼓风机实际运行工况的优化一、绪论

透平式压缩机是一种叶片式旋转机械，可以满足工业上对气体压缩的各种需要，应用范围广，科学技术的飞速进步，热力学、气体动力学、机械动力学、计算机和现代控制等学科的新成就和一些新技术的运用，透平式压缩机研究成果日新月异。随着中国经济的快速发展，以及国家节能减排、经济持续发展的国家战略需求，高炉大型化趋势越加明显。近几年来，中国4000～5850m3大型高炉陆续建成15座以上。大型轴流式鼓风机是大型高炉的核心动力供风设备，其安全可靠、高效节能是用户和制造厂家追求的主要目标。国外透平式压缩机的研究和发展现状近十年来，在经济全球化和激烈竞争的背景下，国外离心压缩机制造业也经历了不断的并购重组。2001年，德国MAN集团重组了GHHBOSIG和苏尔寿，形成了曼透平MANTURBO公司。德国MAN集团成为世界最大的透平机械和压缩机设备生产商。本课题研究的目的和意义我国没有生产过4000立以上高炉鼓风机，为了发展民族工业，大型高炉鼓风机的国产化研究非常必要。本课题中所研究的大型透平式压缩机的成功运用，是对其核心技术消化和吸收，作为一种经验技术进行总结储备，为我国开发的更大型高炉透平式压缩机提供必要的技术支持。但是由于技术保密，没有相关的产品图样、技术文档、工艺等技术资料。目前，借鉴其技术唯一可行的办法就是机组实际运行中，各工况下的性能参数对比，根据实际运行中自动控制系统下的各种操作，再对其进行不断完善、优化，使机组在不同气候条件下，进行自我调节和人工调节相结合，来满足高炉各种工况下的需求。大型透平式压缩机结构分析AV100－18型轴流压缩机是一种全静叶可调式的轴流压缩机，其空气动力学特点是流量、压力可调节范围宽广，各工况点效率高，高炉鼓风机的气动设计是机组性能保证的关键环节之一。陕西鼓风机集团使用先进的气动设计计算程序，利用叶栅吹风试验数据模化设计，并研发了新型叶片，更进一步提高了高炉鼓风机的效率，增大鼓风机的运行工况范围，整机效率提高1.36%以上，同时该机组具有较高的自动化水平，配套程度高，运行平稳，各项技术指标均达到国际先进水平。压缩机外形结构示意图

压缩机内部结构图

压缩机壳体机壳分上机壳和下机壳两部分，为水平剖分型，上、下机壳在中分面处用预应力螺栓相联接，采用HT250灰铸铁铸造而成，进、出气法兰均垂直向下。机壳排气端固定，受热后进气端膨胀。与叶片承缸一起构成双层缸体结构，使得机壳坚固耐用，把由于温度改变而造成的内部压力和扭曲变形减少到最小，并有利于降低噪音。调节缸调节缸由Q235A钢板焊接而成，水平剖分型，中分面用螺栓联接，具有较高的刚性。调节缸分四点支撑在机壳上，安装在机壳与叶片承缸之间，调节缸的作用在于调节轴流压缩机的各级静叶角度，以满足变工况下的要求。安装在机壳两侧的伺服马达在控制系统作用下，通过连接板带动调节缸做轴向往复运动，从而达到调节静叶角度的目的。转子及动静叶片转子由主轴、动叶片、隔叶块及叶片锁紧装置等组成，主轴为高合金锻钢锻造而成，主轴上安装有动叶片，转子上有两个平衡盘，压缩机的主要轴向推力通过平衡盘平衡，平衡盘为主轴的一部分，剩余的轴向推力通过安装在轴承箱内的止推轴承来进行吸收平衡。新叶型CFD流场分析的流线图开发的“低边齿”新型叶根，代替以前的等高齿形叶根可以增大叶根受力面积，降低叶根应力，提高叶片运行安全性，经过可靠性验证后，在首钢迁钢公司AV100-18上首次应用，经过实际操作验证，安全性有大幅度提高，由于反动度50％的在静叶片中压升较大，改变工况时静叶调节角度所发挥的作用大，也就是说静叶角度调节不仅仅是下一级预旋调节还是该级内的扩压效果调节。所以设计中该机组前面2～3级采用50%和60%反动度叶片，由于反动度80％或90％的叶片特性曲线比较平坦，对于轴流压缩机采用反动度80％或90％的叶型，可以获得较宽的工作范围和较宽的高效率区域，所以设计中最后两级采用90%反动度叶片，其余级采用80%反动度叶片。压缩机密封系统轴流压缩机进气端和压力端通过嵌装在主槽内的不锈钢拉别令密封片来密封。平衡盘上装有相同的拉别令密封片，密封间隙的调整通过调整密封套圆周上的调整块来实现，具有安装维护方便、事故出现时候保护主轴等优点，因此轴流压缩机在长期周期运行过程中，可使密封效果始终保持在最佳状况。三、鼓风机控制系统分析首钢迁钢AV100-18型高炉鼓风机机组的系统，由一台同步电机（西门子）、一台静叶角度可调的轴流风机和各种辅助设备组成。随着3C(计算机Computer、通信Communication、控制Control)技术的发展，在构建工业生产过程的计算机控制系统时，普遍利用工业控制计算机、可编程控制器和测控模块，结合组态软件来实现。高炉鼓风机控制系统结构示意图

定风量/风压调节系统PIDSWMVPVSVSW定P／定F开关定P／定F开关压力测量值流量测量值压力设定流量设定静叶角度电液伺服阀伺服控制器逻辑控制指令静叶限位防喘振控制系统防喘振控制是风机重要的保护系统，尤其轴流压缩机。防喘振控制的基本原理是在风机接近喘振工况时，通过调整风机出口处的防喘振阀，使防喘振阀打开至一定角度，来改变管网阻力，以达到消除喘振的目的。为了提高防喘振控制的可靠性，除了选用高质量的硬件外，软件设计时也采取了一些特殊控制运算功能，如折线函数、动态响应、快开慢关、自动操作与闭锁、防误操作等。逆流保护及安全运行系统风机的特性曲线

试验实际性能参数

工况点123456静叶角度（°）304045505560排气表压（kPa）394489520550580620喉部压差（kpa）5.37.69.310.81416进气温度（℃）9999.39.39.3说

明喘振喘振未喘振未喘振推

算推

算防喘振（调节）曲线参数设