高炉鼓风机自动拨风系统设计

李 敏

（江苏联合职业技术学院常州铁道分院，江苏常州213000）

0 引言

随着国内冶炼技术的发展，高炉容积不断扩大，顶压不断提高，高炉冶炼强度不断增强，保障高炉的稳定运行变得异常重要。通常高炉都是一台风机直供一台高炉使用，一旦由于种种不可预知的因素导致鼓风机异常都将直接作用于高炉。钢铁厂由于各种原因致使鼓风机跳电，导致高炉紧急休风、风口灌渣、坐料等严重事故，直接经济损失动辄几十万元，生产危害巨大。

部分炼铁厂为避免鼓风机跳闸设置的事故拨风装置早已有之，但基本上都是通过人工手动来完成操作。高炉拔风系统单台单机的形式直接造成了系统可靠性能差、故障时间长、经济损失大的问题。

1 技改目标

某钢铁厂1#、4#、5#、6#高炉的拔风控制系统原来是相互独立的，送风管线也各不相干，但4#、5#高炉鼓风机在一个厂房内，和1#、6#风机距离相对较近，基本具备相互拨风的条件，因此计划实现4座高炉鼓风机拨风互保。

该项目实际投资40多万元，如按每年使用一次计算，1座高炉平均16个风口，全堵的话直接损失50万元左右，再加全部更换需要3 h以上，产量损失按照利润200元/吨铁计算，间接经济损失也达20多万元。项目的实施可以为炼铁厂创造巨大的经济效益，改善生产工作环境，提高工艺操作水平。

2 设计方案

2.1 设备部分

（1）在原送风管路（送风阀前）上开孔，加装拨风管道，连通各个用风设备。

（2）在拨风管路上与放风阀中间加装一台电动调节阀，正常生产时这台调节阀都是开到位的。

（3）在调节阀之前加装一台快开慢关气动阀，正常生产时这台气动阀是关到位的。

（4）在现场安装一只电气操作箱，设手/自动选择开关，开关按钮指示灯若干，电气主、控制回路都在其中。主回路、控制回路电源由PLC柜提供，给定反馈信号进入PLC系统。

（5）设计一个PLC柜，内装电源、CPU、通信、数字量、模拟量模块若干，PLC输出继电器、空气开关、断路器、接线端子、熔断器和隔离器若干。

（6）设一个操作员站，工控机一套。

2.2 软件部分

（1）组态画面采用WONDERWARE INTOUCH9.0，如图1所示。

图1 高炉鼓风机互保拔风操作

（2）编程软件为施耐德UNIYY PRO4.1。

（3）系统为WINDOWS XP SP3专业版。

（4）通信模式采用工控机以太网接口直接连接PLC通信模块的MEBNET IOSERVER架构。

3 工艺要求

首先，画面设实验窗口，可以对拨风系统进行模拟实验；设主监控画面，同时满足监控和操作的要求，各阀门手动控制时均有信息提示，可以避免误操作；设模拟量趋势画面，实时跟踪采样现场仪器仪表数据，方便分析系统运行概况；设报警画面，任何外部电气、内部变量、程序输出的结果都能够实时作出反应。

其次，在风机各自高压柜里取故障跳闸信号（这副点为无源干接点），低压操作箱里取紧急停机信号（这副点为有源直流信号，需外加直流220 V中间继电器），PLC系统里取安全运行信号，将这三副干接点连接至风机PLC柜，再由风机PLC柜连接送至拨风系统PLC柜，电源由拨风PLC柜提供，当风机故障动作时，其任意一点发出信号，同时将原风机系统出口压力信号经过一入两出隔离器，一路仍然给风机，另一路发送给拨风系统，两组条件串联，共同作用方可触发拨风系统阀门动作。

第三，各支路上的电动调节阀都是常开状态，保证气源压力已经送至用户所在的管路最可靠位置（调节阀一侧与送风管道连通，因此流经调节阀的风压就是正常的送风压力）。

第四，气动阀为快开慢关阀，开动作全过程为0.5 s左右，因为高炉从断风塌料开始到堵住风口的全过程为1 s左右，加上管路压力的迟滞性，因此气动阀的开动作时间直接决定了拨风系统的使用效果。一旦高炉发生险情，快开阀能以最快速度打开，实现风压的及时补充，这样就保证了高炉炉料不至于因断风而陡然下落，堵住风口，从而使损失降至最少。而在高炉采取相应的措施之后，将气动阀门关上，保证其他高炉的正常送风。这种气动阀门拥有很好的密闭性，也是拨风得以实现的重要条件。

最后，由于每台风机装机容量不一样，提供的压力不一样，而管道所能承受的压力有限，最重要的是高炉承受的压力有限。如果一旦拨风阀组动作，两股风压甚至几股风压同时作用于同一台高炉，后果将不堪设想。因此，如果任何一台风机出现问题，应确定由哪台风机给它提供风压。经过了解，1#、4#高炉的正常风压为130 kPa，5#高炉为180 kPa，6#高炉为150 kPa。任何两座高炉的风压差值都小于单座高炉实际风压需求量的一半，也就是说，就算将参与实际拨风的那部分风压平均供应，也不会对供应方高炉产生大的副作用。

4 结语

该套系统投入运行以来，已经多次对高炉因故跳机实现了紧急避险。1#高炉风机房由于插座短路导致不间断电源UPS跳停，风机跳闸。因为有了拨风系统，快开阀得以快速动作，将4#炉鼓风压力及时补充给了1#高炉。虽然通过趋势图观测到实际供给的压力只有60 kPa多一点，但这足以保证高炉炉料不会塌陷了。另外，这次事故又验证了之前的一个担心是多余的，那就是一旦某台风机要为另一座高炉提供风能，其自身依靠剩余的风压无法保障短时生产需求。实际上，只要高炉或者风机房操作人员及时发现、及时调整，控制住炉况就可以了。

1#、4#、5#、6#高炉鼓风机自动拨风系统运行取得了圆满成功，整个过程风压稳定，保证了后续高炉没有灌渣事故的再次发生，整个拨风过程准确、可靠，在为高炉提供了预防保卫功能的同时，直接降低了高炉非正常休风所带来的损失，也可以说间接为公司创造了效益。

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