【文章內(nèi)容簡介】 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堋４撕?，氣體流過擴(kuò)散筒及整流體，隨著過流斷面擴(kuò)大，進(jìn)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(jī)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(jī)工作原理 目前大型高爐鼓風(fēng)機(jī)采用的是進(jìn)口全靜葉可調(diào)。如： 4＃， 5＃， 6＃， 7＃機(jī)。 利用調(diào)節(jié)進(jìn)口靜葉角度開關(guān)大小來改變風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)，當(dāng)進(jìn)口角度開度小時，軸流式鼓風(fēng)機(jī)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(jī)的原動機(jī)是定轉(zhuǎn)速運行，故只有改變進(jìn)口條件，才能滿足用戶要求經(jīng)濟(jì)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(dá)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(kuò)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(kuò)大，最大軸功率向小流量區(qū)移動。 鼓風(fēng)機(jī)的防喘保護(hù)的作用： 鼓風(fēng)機(jī)正常運行中，由于機(jī)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(jī)的運行點進(jìn)入不穩(wěn)定工況區(qū)發(fā)生喘振，特設(shè)定了防喘振保護(hù)器，當(dāng)風(fēng)壓、風(fēng)量達(dá)到放風(fēng)線后，防喘保護(hù)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(hù)的作用： 鼓風(fēng)機(jī)的喘振、逆流是鼓風(fēng)機(jī)最危險的事故之一，如果不及時的消除，就會造成機(jī)組的損壞。喘振、逆流保護(hù)的作用就是當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)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(hù)動作，發(fā)出信號將放風(fēng)閥打開），保護(hù)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(jī)單爐制和母管制。單機(jī)單爐制即一臺鼓風(fēng)機(jī)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(jī)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(jī)所送出的冷風(fēng)主要用于高爐冶煉，高爐鼓風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的壓縮空氣通過幾十個風(fēng)口進(jìn)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(jìn)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(jī)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(jī)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(yán)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(jī)故障停機(jī)，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(yán)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(jì)效益。 為盡量減少和避免由于風(fēng)機(jī)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(jī)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(jī)出現(xiàn)風(fēng)機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī) ) 氣輪 機(jī) 瑞士 靜葉可調(diào) 軸流式 VAS9018 3350～3860 5765 (絕 ) 3,4(5500風(fēng)機(jī) ) 氣輪 機(jī) 捷克 靜葉可調(diào) 軸流式 12AVA99B 3000～3700 5000 (絕 ) 所選高爐鼓風(fēng)機(jī)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(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)及軟件的各種資源進(jìn)行配置，達(dá)到使計算機(jī)或軟件按照預(yù)先設(shè)置自動完成特定任務(wù)，達(dá)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(qiáng)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(qiáng)大。監(jiān)控組態(tài)軟件最早出現(xiàn)時，主要解決人機(jī)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(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件興起。 60年代計算機(jī)開始涉足工業(yè)過程控制，但由于計算機(jī)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(jī)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(jìn)了計算機(jī)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(jī)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 TDC－ 2021，而隨后的 20年間， DCS 及其計算機(jī)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(jī)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(jī)的普及和開放系統(tǒng)（ Open System)概念的推廣，基于個人計算機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)開始進(jìn)入市場，并發(fā)展壯大。組態(tài)軟件做為個人計算機(jī)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(kuò)大，從無人值守的遠(yuǎn)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 PC－ Based 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(jìn)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(rèn)識 。 ②在很長時間里，國內(nèi)用戶的軟件意識還不強(qiáng)，面對價格不菲的進(jìn)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(jìn)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(jī)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(jī)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(xì)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(jìn)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(jī)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(qiáng)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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蟮模穷愃朴?C語言，這無疑為用戶進(jìn)行二次開發(fā)增加了難度。 ④ InTouch: 美國 Wonderware的 InTouch軟件是最早進(jìn)入我國的組態(tài)軟件。在 80年代末、 90年代初，基于 ,并且 InTouch提供了豐富的圖庫。但是，早期的 InTouch軟件采用 DDE方式與驅(qū)動程序通信，性能較差，最新的 32位的 Windows平臺，并且提供了 OPC支持。 ⑤ RSView32: 美國 Rockwell公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn) PC平臺上的 RSView32組態(tài)軟件，它是以MFC(微軟基礎(chǔ)級 )、 COM(元件對象 )技術(shù)為基礎(chǔ)的運行于 Windows 9X ， Windows NT環(huán)境下的 HMI(人機(jī)接口 )軟件包。 (2)國內(nèi)專業(yè)組態(tài)軟件 國產(chǎn)化的組態(tài)軟件產(chǎn)品正在成為市場上的一支生力軍，近年來已有一定影響力。國內(nèi)也己形成了不少的組態(tài)軟件。 ①組態(tài)王 :北京亞控公司的組態(tài)王是國內(nèi)第一家較有影響的組態(tài)軟件開發(fā)公司 (更早的品牌多數(shù)己經(jīng)湮滅 )。組態(tài)王提供了資源管理器式的操作主界面，并且提供了以 漢字作為關(guān)鍵字的腳本語言支持 .組態(tài)王也提供多種硬件驅(qū)動程序。組態(tài)王是國內(nèi)目前應(yīng)用較廣的組態(tài)軟件。 ② ControX(開物 ):華富計算機(jī)公司的 Co