【文章內(nèi)容簡介】 角度軸流式鼓風(fēng)機高爐鼓風(fēng)機的驅(qū)動裝置多選用變轉(zhuǎn)速汽輪機 (純凝式或抽凝式 )或同步電機 ,也有采用定轉(zhuǎn)速汽輪機及小功率異步電機的機組 ? 常見鼓風(fēng)機工作原理見下 : ㈠離心式鼓風(fēng)機工作原理 鼓風(fēng)機在原動機帶動下高速旋轉(zhuǎn) ,它利用旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力 ,使流體獲得能量 ,使流體通過葉輪后的壓能和動能都能得到升高 ,從而能夠?qū)⒘黧w輸送到高處或遠處 ? ㈡軸流式鼓風(fēng)機工作原理 風(fēng)機在原動機帶動下 ,利用旋轉(zhuǎn)葉片的擠壓 ,推進力使流體獲得能量 ,升高其壓能和動能 ?氣體從進風(fēng)口軸向進入葉輪 ,由于葉輪的旋轉(zhuǎn) ,葉片對氣體作 功 ,使氣體能量升高 ,然后流入導(dǎo)葉 ?導(dǎo)葉的作用一方面將偏轉(zhuǎn)的氣流變?yōu)檩S向的流動方向 。另一方面將氣流的動能變?yōu)閴毫δ??此后 ,氣體流過擴散筒及整流體 ,隨著過流斷面擴大 ,進一步將動能轉(zhuǎn)換為壓力能 ?軸流泵的流動情況也與此類似 ?由此可見 ,在軸流式風(fēng)機中流體都是沿軸向流動的 ,它們沒有沿葉輪半徑方向的流動 ? ㈢全靜葉可調(diào)式軸流式鼓風(fēng)機工作原理 目前大型高爐鼓風(fēng)機采用的是進口全靜葉可調(diào) ?如 :4,5,6,7機 ? 利用調(diào)節(jié)進口靜葉角度開關(guān)大小來改變風(fēng)機的性能參數(shù) ,當(dāng)進口角度開度小時 ,軸流式鼓風(fēng)機性能參數(shù)隨 角度的關(guān)小而變小 ,反之變大 ?因為鼓風(fēng)機的原動機是定轉(zhuǎn)速運行 ,故只有改變進口條件 ,才能滿足用戶要求經(jīng)濟運行 ? 全靜葉可調(diào)的調(diào)節(jié)原理 :靜葉可調(diào)有較大的風(fēng)量變化范圍 ,可達到設(shè)計流量的 72~135%?當(dāng)開大角度時 ,流量大幅度增加 ,壓比上升 ,效率提高 ,開始喘振的流量增大 ,穩(wěn)定范圍擴大 ,最大軸功率正向大流量區(qū)方向移動 。當(dāng)關(guān)小角度時 ,流量大幅度降低 ,壓比下降 ,效率降低 ,開始喘振的流量減小 ,但小流量區(qū)穩(wěn)定范圍擴大 ,最大軸功率向小流量區(qū)移動 ? 鼓風(fēng)機的防喘保護的作用 : 鼓風(fēng)機正常運行中 ,由于機組本身或外部原因可造 成風(fēng)壓升高 ,風(fēng)量下降 ,為防止風(fēng)機的運行點進入不穩(wěn)定工況區(qū)發(fā)生喘振 ,特設(shè)定了防喘振保護器 ,當(dāng)風(fēng)壓 ?風(fēng)量達到放風(fēng)線后 ,防喘保護器動作 ,適當(dāng)開啟放風(fēng)門 ,保持風(fēng)壓 ?風(fēng)量在放風(fēng)線的右下方運行 ? 喘振 ?逆流保護的作用 : 鼓風(fēng)機的喘振 ?逆流是鼓風(fēng)機最危險的事故之一 ,如果不及時的消除 ,就會造成機組的損壞 ?喘振 ?逆流保護的作用就是當(dāng)鼓風(fēng)機發(fā)生喘振逆流時 (逆流時是指逆止閥失靈產(chǎn)生逆流 ,此時逆流保護動作 ,發(fā)出信號將放風(fēng)閥打開 ),保護器立即動作 ,迅速開啟放風(fēng)門 ,降低風(fēng)壓 ,以防止再次喘振 ? 高爐供風(fēng)統(tǒng)的結(jié)構(gòu) : 高爐供風(fēng)統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要有 兩種 :單機單爐制和母管制 ?單機單爐制即一臺鼓風(fēng)機單獨對應(yīng)一座高爐 。母管制 ,即通過閥門切換控制實現(xiàn)任意一臺風(fēng)機可以給任意一座高爐供風(fēng)的形式 ?采用母管制在供風(fēng)選擇上可以更加靈活 ,更能適應(yīng)大型冶金企業(yè)的設(shè)備檢修和正常生產(chǎn)的需要 ? 高爐鼓風(fēng)機所送出的冷風(fēng)主要用于高爐冶煉 ,高爐鼓風(fēng)機所產(chǎn)生的壓縮空氣通過幾十個風(fēng)口進入高爐爐膛內(nèi) ,提供冶煉所需要的氧氣 ,同時具有一定的風(fēng)壓 ,用于克服送風(fēng)阻力和料柱阻力 ,并維持一定的爐頂壓力 ?在高爐內(nèi) ,冷風(fēng)通過熱風(fēng)爐被加熱到1000℃ 以上形成熱風(fēng) ,使鐵礦石 ?焦炭 ?石灰石三種原料進行充分的還原 反應(yīng) ,生成鐵水并產(chǎn)生爐渣 ,沉入爐缸內(nèi) ?到一定的時間 ,利用爐渣比重輕于鐵水 ,分別出鐵水和爐渣一次 ?如果未到出鐵時間 ,由于鼓風(fēng)機出現(xiàn)故障而停止送風(fēng)時 ,將導(dǎo)致冷風(fēng)壓力急劇下降 ,未分離的鐵水和爐渣的混合物將下沉灌入風(fēng)口并凝結(jié) ,即為風(fēng)口灌渣 ?尤其在高爐即將出鐵前 (或出鐵后 40分鐘后 ),風(fēng)機突然停風(fēng)往往導(dǎo)致高爐風(fēng)口 ?直吹管 ?彎頭大灌渣等重大生產(chǎn)事故 ?一旦風(fēng)口灌渣 ,處理一次灌渣事故約 10多個小時 ,加 L高爐恢復(fù)正常的時間 ,以及恢復(fù)風(fēng)口的費用 ,將使企業(yè)產(chǎn)生重大損失 ? 高爐供風(fēng)系統(tǒng)的供風(fēng)是否正常將直接影響高爐的正常生產(chǎn) ?如果冷 風(fēng)供應(yīng)系統(tǒng)可靠 ,滿足高爐頂壓需求 ,那么高爐利用系數(shù)將增加 ,高爐將穩(wěn)產(chǎn) ?高產(chǎn) ? 如果高爐供風(fēng)系統(tǒng)工作失常 ,即向高爐供應(yīng)的冷風(fēng)由于事故突然中斷 ,那么高爐必將發(fā)生風(fēng)口灌渣的嚴重事故 ,給企業(yè)造成巨大損失 ,并對高爐木身產(chǎn)生很大的損傷 ?因此對高爐供風(fēng)系統(tǒng)工作的可靠性要求較高 ? 本論文選題的背景及意義 隨著國家工業(yè)的發(fā)展 ,在冶金企業(yè)中煉鐵技術(shù)的提高 ,高爐容積的不斷大型化 ,對高爐的穩(wěn)定性的要求越來越高 ,而作為高爐煉鐵系統(tǒng)中的鼓風(fēng)系統(tǒng)是高爐煉鐵當(dāng)中重要的輔助工藝之一 ,鼓風(fēng)系統(tǒng)中的撥風(fēng)系統(tǒng)的自動化設(shè)置又是關(guān)系到整個鼓風(fēng) 系統(tǒng)穩(wěn)定的關(guān)鍵因素 ,在高爐冶煉過程中如果一旦出現(xiàn)高爐鼓風(fēng)機故障停機 ,供風(fēng)中斷等情況 ,就極易會造成高爐 “ 坐料 ” ?“風(fēng)口灌渣”等惡性事故 ,嚴重影響高爐生產(chǎn) ,不僅會造成設(shè)備的損失 ,也會對高爐的使用壽命 ?高爐的穩(wěn)定性產(chǎn)生很大影響 ,阻礙整個企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營 ,直接和間接損失巨大 ,因此 ,自動撥風(fēng)控制系統(tǒng)的 開發(fā) 對于整個高爐安全穩(wěn)定生產(chǎn)和企業(yè)高效率的運轉(zhuǎn)具有重大安全保障和經(jīng)濟效益 ? 為盡量減少和避免由于風(fēng)機故障而造成的高爐灌渣事故 ,本論文選擇了兩高爐鼓風(fēng)機供風(fēng)系統(tǒng)撥風(fēng)裝置及其自動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)為論文選題 ? 設(shè)置撥風(fēng)系統(tǒng)的目 的就是 :當(dāng)一臺風(fēng)機出現(xiàn)風(fēng)機故障斷風(fēng)情況時 ,利用撥風(fēng)系統(tǒng)將正在向其它高爐供風(fēng)的風(fēng)機的供風(fēng)量調(diào)撥一部分供給故障停風(fēng)的高爐 ,以保證該故障風(fēng)機所供風(fēng)的高爐不致灌渣 ,而維持該高爐的極限生產(chǎn) ? 所選高爐鼓風(fēng)機基本技術(shù)參數(shù)表 : 編號 原動 裝置 產(chǎn)地 形式 型號 轉(zhuǎn)速 (轉(zhuǎn) /分 ) 吸風(fēng)量 (m3/min) 排風(fēng)壓力 (Mpa) 1,2(6000風(fēng)機 ) 氣輪 機 瑞士 靜葉可調(diào) 軸流式 VAS9018 3350~3860 5765 (絕 ) 3,4(5500風(fēng)機 ) 氣輪 機 捷克 靜葉可調(diào) 軸流式 12AVA99B 3000~3700 5000 (絕 ) 所選高爐鼓風(fēng)機基本技術(shù)參數(shù)表 本論文完成的主要工作 本論文是運用所學(xué)的自動控制理論基礎(chǔ) ,結(jié)合針對當(dāng)前中小型鋼鐵廠的生產(chǎn)實際中存在的高爐灌渣事故而設(shè)計的一套可行的防灌渣撥風(fēng)控制系統(tǒng) ,采用西門子系列組態(tài)軟件對其生產(chǎn)過程進行自動化控制 ?以 WinCC開放式體系結(jié)構(gòu)的組態(tài)軟件為開發(fā)工具 ,設(shè)計形象直觀 ,實時有效的人機接口 ,實現(xiàn)畫面 ?信息 ?控制理論的集中組態(tài)與管理 ,控制分散的過程控制系統(tǒng) ? 具體內(nèi)容安排如下 : 第二章 : 組態(tài)軟件 第三章 : 撥風(fēng)控制裝置及撥風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計 第四章 : 撥風(fēng)裝置計算機控制畫面設(shè)計 2組態(tài)軟件 “ 組態(tài) ” 的概念是伴隨著集散型控制系統(tǒng) (Distributed Control System 簡稱DCS)的出現(xiàn)才開始被廣大的生產(chǎn)過程自動化技術(shù)人員所熟知的 ?組態(tài)的概念最早來自英文 Configuration,含義是使用軟件工具對計算機及軟件的各種資源進行配置 ,達到使計算機或軟件按照預(yù)先設(shè)置自動完成特定任務(wù) ,達到使用者要求的目的 ?組態(tài)軟件是面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集 (Supervisory Control And Data Acquisition SCADA)的軟件平臺工具 ,具有豐富的設(shè)置項目 ,使用方便靈活 ,功能強大 ? 早期控制儀表是氣動 PID調(diào)節(jié)器 ,后來發(fā)展成為氣動單元組合儀表 ,在 50年代后出現(xiàn)電動單元組合儀表 ?70 年代中后期隨著微處理器的出現(xiàn) ,誕生了第一代 DCS,到目前為止 ,DCS 和其它控制設(shè)備在全球范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用 ?每一套 DCS 都是比較通用的控制系統(tǒng) ,每個 DCS 廠商在 DCS 中都預(yù)裝了系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件 ,而其中的應(yīng)用軟件 ,實際上就是組態(tài)軟件監(jiān)控組態(tài)軟件是面向監(jiān)控與 數(shù)據(jù)采集 (SCADA)的軟件平臺工具 ,具有豐富的設(shè)置項目 ,使用方式靈活 ,功能強大 ?監(jiān)控組態(tài)軟件最早出現(xiàn)時 ,主要解決人機圖形界面問題 ?隨著它的快速發(fā)展 ,實時數(shù)據(jù)庫 ?實時控制 ?SCADA?通訊及聯(lián)網(wǎng) ?開放數(shù)據(jù)接口 ?對 I/O 設(shè)備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容 ,隨著技術(shù)的發(fā)展 ,監(jiān)控組態(tài)軟件將會不斷被賦予新的內(nèi)容 ? 監(jiān)控組態(tài)軟件的發(fā)展 組態(tài)軟件產(chǎn)生的背景 伴隨著計算機技術(shù)的突飛猛進的發(fā)展 ,監(jiān)控組態(tài)軟件興起 ?60年代計算機開始涉足工業(yè)過程控制 ,但由于計算機技術(shù)人員缺乏工廠儀表和工業(yè)過程的知 識 ,導(dǎo)致計算機工業(yè)過程系統(tǒng)在各行業(yè)的推廣速度比較緩慢 ?70年代初期 ,微處理器的出現(xiàn) ,促進了計算機控制走向成熟 ?很多從事控制儀表和原來一直就從事工業(yè)控制計算機的公司先后推出了新型控制系統(tǒng) ,這一歷史時期較有代表性的就是 1975年美國 Honeywell 公司推出的世界上第一套 DCS TDC2021,而隨后的 20年間 ,DCS 及其計算機控制技術(shù)日趨成熟 ,得到了廣泛應(yīng)用 ,此時的 DCS已具有較豐富的軟件 ,包括 :計算機系統(tǒng)軟件 (操作系統(tǒng) )?組態(tài)軟件 ?控制軟件 ?操作站軟件 ?其它輔助軟件 (如通訊軟件 )等 ? 80年代中后期 ,隨著個人計算機的普及和開放系統(tǒng) (Open System)概念的推廣 ,基于個人計算機的監(jiān)控系統(tǒng)開始進入市場 ,并發(fā)展壯大 ?組態(tài)軟件做為個人計算機監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分 ,比 PC 監(jiān)控的硬件系統(tǒng)具有更為廣闊的發(fā)展空間 ?很多 DCS 和 PLC廠家主動公開通訊協(xié)議 ,加入 “PC 監(jiān)控 ” 的陣營 ,PC監(jiān)控成本大大降低 ,市場空間逐漸擴大 ,從無人值守的遠程監(jiān)視 ?數(shù)據(jù)采集與計量 ?數(shù)據(jù)分析到過程控制 ,幾乎無處不用 ?與此同時 ,可與組態(tài)軟件構(gòu)筑完整的低成本自動化系統(tǒng)的各類智能儀表 ?調(diào)節(jié)器和PCBased 設(shè)備的發(fā)展和各類嵌入式系統(tǒng)和現(xiàn)場總線的異 軍突起 ,把組態(tài)軟件推到了自動化系統(tǒng)主力軍的位置 ,使得組態(tài)軟件越來越成為工業(yè)自動化系統(tǒng)中的靈魂 ? 組態(tài)軟件在我國的發(fā)展 組態(tài)軟件產(chǎn)品于 80年代初出現(xiàn) ,并在 80年代末期進入我國 ?但在 90年代中期之前 ,組態(tài)軟件在我國的應(yīng)用并不普及 ?究其原因 ,大致有以下幾點 : ① 國內(nèi)用戶還缺乏對組態(tài)軟件的認識 。 ② 在很長時間里 ,國內(nèi)用戶的軟件意識還不強 ,面對價格不菲的進口軟件 (早期的組態(tài)軟件多為國外廠家開發(fā) ),很少有用戶愿意去購買正版 ,甚至在多數(shù)項目預(yù)算中不包含軟件費用 。 ③ 當(dāng)時國內(nèi)的工業(yè)自動化和信息技術(shù)應(yīng)用的水平還不 高 ,組態(tài)軟件提供了對大規(guī)模應(yīng)用 ?大量數(shù)據(jù)進行采集 ?監(jiān)控 ?處理并可以將處理的結(jié)果生成管理所需的數(shù)據(jù) ,這些需求并未完全形成 ? 隨著工業(yè)控制系統(tǒng)應(yīng)用的深入 ,在面臨規(guī)模更大 ?控制更復(fù)雜的控制系統(tǒng)時 ,人們逐漸意識到原有的上位機編程的開發(fā)方式 ?對項目來說是費時費力 ?得不償失的 ,同時 ,MIS(管理信息系統(tǒng) ,management information system)和 CIMS(計算機集成制造系統(tǒng) ,puter integrated manufacturing system)的大量應(yīng)用 ,要求工業(yè)現(xiàn)場為企業(yè)的生產(chǎn) ?經(jīng)營 ?決策提供更詳細和深入的數(shù)據(jù) ,以便優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營中的各個環(huán)節(jié) ?因此 ,在 1995年以后 ,組態(tài)軟件在國內(nèi)的應(yīng)用逐漸得到了普及 ? 主要組態(tài)軟件產(chǎn)品介紹 (1)國外專業(yè)組態(tài)軟件 ① WinCC: 德國 Simens的 WinCC是一套完備的組態(tài)開發(fā)環(huán)境 ,Simens提供類 C語言的腳本 ,包括一個調(diào)試環(huán)境 ?WinCC內(nèi)嵌 OPC支持 ,并可對分布式系統(tǒng)進行組態(tài) ?但 WinCC的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 .WinCC 集生產(chǎn)自動化和過程自動化于一體 ,實現(xiàn)了相互之間的整合 ,這在大量應(yīng)用和各種工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用實例中業(yè)已證明 ,包括 :汽車工業(yè) ?化工和制藥行業(yè) ?印刷行業(yè) ?能源供應(yīng)和分配 ?貿(mào)易和服務(wù)行業(yè) ?塑料和橡膠行業(yè) ?機械和設(shè)備成套工程 ?金屬加工業(yè) ?食品 ?飲料和煙草行業(yè) ?造紙和紙品加工 ?鋼鐵行業(yè) ?運輸行業(yè) ?水處理和污水凈化 ? ② Fix: 美國 Intellution公司以 Fix組態(tài)軟件起家 , 軟件提供工控人員熟悉的概念和操作界面 ,并提供完備的驅(qū)動程序 (需單獨購買 )?Intellution將自己最新的產(chǎn)品系列命名為 iFix,在 iFix 中 , Intellution提供 T強大的組態(tài)功能 ,原有的 Script語言改為 VBA(visual basic for application),并且在內(nèi)部集成了微軟的 VBA開發(fā)環(huán)境 ?在 iFix中 ,Intellution的產(chǎn)品與 Microsoft的操作系統(tǒng) ?網(wǎng)絡(luò)進行了緊密的集成 ?Intellution也是 OPC(OLE for process control)組織的發(fā)起成員之一 ?iFix的 OPC組件和驅(qū)動程序同樣需要單獨購買 ? ③ Citech: 澳大利亞 CiT公司的 Citech也是較早進入中國市場的產(chǎn)品 ?Citech具有簡潔的操作方式 ,但其操作方式更多的是面向程序員 ,而不是工控用戶 ?Citech提供了類似 C語言的腳本語言進行二次開發(fā) ,但與 iFix不同的是 ,Citech的腳本語言并非是面向?qū)ο蟮?,而是類似于 C語言 ,這無疑為用戶進行二次開發(fā)增加了難度 ? ④ InTouch: