張洪波 謝慶生 李明亮 羅 君

（柳州鋼鐵股份有限公司煉鐵廠）

摘 要 介紹了柳鋼高爐鼓風機在穩(wěn)定運行方面存在的缺陷，通過在技術和管理手段進行優(yōu)化，大大降低了高爐鼓風機的誤停機次數(shù)，為高爐的穩(wěn)定運行提供了保障。

關鍵詞  高爐 鼓風機 穩(wěn)定 優(yōu)化

1 前言

高爐鼓風機是高爐的“心臟”，它不僅向高爐送風，以保證高爐中燃燒的焦炭和噴吹的燃料所需的氧氣，同時提供足夠的的風壓，以克服送風系統(tǒng)和料柱的阻損，使高爐保持一定的爐頂壓力。因此，高爐鼓風機的穩(wěn)定運行，是保證高爐長期穩(wěn)定高效運行的關鍵。

目前柳鋼共有7座高爐，使用的高爐鼓風機包括電拖風機和蒸汽輪機，具體配套清單如表1所示。

表1 柳鋼高爐鼓風機配套清單

2 存在缺陷

高爐鼓風機由電機（蒸汽機）、風機、軸系監(jiān)測系統(tǒng)、防喘振系統(tǒng)、（汽水調(diào)節(jié)系統(tǒng)）、閥門系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、動力油系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)組成。運行過程主要存在以下缺陷：

2.1 儀表信號失靈

高爐鼓風機是高速運轉(zhuǎn)設備，需配套完善的儀表檢測系統(tǒng)以保證機組的安全運行，包括振動、溫度、壓力等儀表均參與了機組的聯(lián)鎖保護控制，如圖1所示為高爐鼓風機的關鍵儀表分布圖。

大量監(jiān)控儀表的使用，也給機組帶來了高誤跳的風險。根據(jù)以往的運行經(jīng)驗，儀表信號失靈是引起機組誤跳的最主要原因。常見的儀表故障包括：

（1）振動位移檢測信號失真。表2所示為柳鋼高爐鼓風機使用的振動檢測儀表型號規(guī)格一覽表。

表2 高爐鼓風機振動監(jiān)測儀表一覽表

電渦流傳感器的常見故障主要是連接線浸油、松動或磨損引起信號失真；此外，振動位移監(jiān)控探頭經(jīng)過長時間使用而未進行任何標定的情況下，也存在示值不準的隱患，如果機組已處于異常狀態(tài)而未能及時監(jiān)控，將會造成事故擴大化，產(chǎn)生設備損壞等嚴重后果。

（2）軸系溫度檢測失靈。參與聯(lián)鎖的溫度點包括風機進氣側(cè)/排氣側(cè)支撐軸溫、風機推力瓦溫度、電機（汽機）軸承溫度、電機定子溫度，檢測元件采用Pt100熱電阻，失靈的原因主要是電阻振斷、線路浸油或磨損、線路松動、電阻損壞等。

（3）動力油和潤滑油壓力檢測失真。包括壓力開關和壓力變送器，壓力開關故障主要是長期使用后元器件老化，設定值漂移；壓力變送器故障主要是受線路干擾或供電電源不穩(wěn)定引起。

2.2 聯(lián)鎖保護程序不合理

（1）控制程序在設計時采用儀表單點聯(lián)鎖保護，當任何一塊儀表失靈即造成機組跳機，而任何設備都有其使用壽命，很難能夠避免儀表損壞失靈現(xiàn)象，因此，單點保護存在非常大的誤停機隱患。

（2）控制程序設計時沒有對剔除儀表測量值失真范圍，未能避免因儀表檢測值失真的引起的誤跳。如風機的推力瓦溫度，一般示值在0-130℃以內(nèi)，當溫度失靈時，溫度突然顯示3276.7℃，明顯可以判斷是熱電阻損壞引起，但是機組仍然停機。

2.3 伺服控制系統(tǒng)故障

風機的伺服控制系統(tǒng)主要是靜葉控制。控制原理圖如圖2所示。

靜葉伺服控制系統(tǒng)故障，造成風機靜葉無法控制，高爐風壓波動，無法正常給高爐加減風，這時則必須停機處理。靜葉傳感器出現(xiàn)的故障較多，故障原因包括傳感器內(nèi)部電位器磨損、接線端螺絲松動、內(nèi)部電路板損壞等，尤其是傳感器內(nèi)部電位器磨損情況出現(xiàn)較多，故障現(xiàn)象是，靜葉打開至某一常用角度時，剛開始出現(xiàn)小幅頻繁波動，然后波動幅度不斷增大，嚴重影響高爐送風壓力的穩(wěn)定性。

2.4 防喘閥故障

防喘閥常見故障包括：

（1）因防喘閥的安裝位置振動大，經(jīng)常把閥門定位器內(nèi)部線圈支架診斷，造成防喘閥自動打開無法關閉，高爐減風，這種故障出現(xiàn)最多。

（2）壓縮空氣壓力不足時，防喘閥也會自動打開無法關閉。

（3）防喘閥氣路堵塞，閥門無法正常動作。

（4）閥位傳感器或閥門定位器損壞，閥門操作失靈。

2.5 PLC模塊燒壞

因部分PLC的DI/DO模塊未使用中間繼電器進行隔離，容易使模塊串入高壓電，造成模塊燒壞。影響較小時僅燒壞模塊通道，影響較大時甚至把CPU、機架燒壞，引起機組跳機，高爐休風或慢風。經(jīng)常出現(xiàn)的故障主要是電動閥門的開關到位信號，因接近開關短路或線路短路，將220V交流電串入了DI模塊，引起模塊損壞或CPU損壞等事故。

2.6 其它故障

（1）蒸汽輪機的冷凝水液位檢測失靈，使用的磁翻板液位計出現(xiàn)卡阻，反饋信號失真，造成汽機真空度不足，聯(lián)鎖保護停機。

（2）控制系統(tǒng)電源跳閘，UPS失靈或電池耗盡，風機跳閘。

（3）長時間運行后，油液不合格造成靜葉控制油路堵塞，靜葉不受控。

3 優(yōu)化方法

3.1 技術改造

3.1.1 儀表穩(wěn)定性改造

（1）提高儀表的抗干擾能力。在新系統(tǒng)設計時，要求設計儀表專用電纜槽架，防止與高壓電纜共同敷設在同一電纜槽架；對于在用的系統(tǒng)，則通過給儀表電纜增加鍍鋅管與高壓電纜進行隔離，并增加儀表專用接地，使關鍵儀表實現(xiàn)可靠接地。

（2）提高儀表的使用壽命。根據(jù)常見的故障現(xiàn)象，對儀表的結(jié)構(gòu)進行改造，如風機的止推軸溫多次因為軸瓦振動引起熱電阻損壞，在熱電阻的選型和訂貨時，提高了對抗震性、電纜的耐磨和防浸油能力方面的要求。同時通過增加了備用點，在聯(lián)鎖程序設計時即可采用多點保護的方式。

（3）壓力儀表檢測方面，動力油和潤滑油壓力各采用兩個壓力開關和兩臺壓力變送器進行檢測，鑒于壓力變送器更可靠，在聯(lián)鎖程序設計時則必須保證至少有一臺壓力變送器參與聯(lián)鎖保護，從而大大提高了壓力檢測儀表的穩(wěn)定性。

3.1.2 優(yōu)化控制程序

（1）聯(lián)鎖停機方案修改。根據(jù)原聯(lián)鎖保護程序存在的缺陷，對原控制方案進行修改，修改方案如表3所示。

表3 高爐鼓風機聯(lián)鎖保護控制方案

（2）增加儀表正常范圍的判斷程序，當出現(xiàn)儀表失靈時自動退出聯(lián)鎖程序。如溫度檢測，當溫度變化超過10℃/秒時，則判斷為溫度檢測異常，自動屏蔽該點的聯(lián)鎖保護，同時聲光報警，由崗位工聯(lián)系儀表工現(xiàn)場確認檢查。

3.1.3 增加了撥風系統(tǒng)

通過增加撥風系統(tǒng)，當一座高爐出現(xiàn)風機跳閘時，可從另外一座高爐的風機進行撥風，防止出現(xiàn)高爐灌渣等事故擴大化。

3.2 管理手段優(yōu)化

（1）重新優(yōu)化高爐鼓風機崗位操作規(guī)程，要求對撥風系統(tǒng)等項目進行定期試驗，并定期抽查崗位工的操作熟練程度，防止出現(xiàn)誤操作現(xiàn)象。

（2）加強了點檢管理。設計了崗位工、儀表工和專業(yè)三級點檢本，崗位工點檢頻次是1次/班，儀表工點檢為1次/周，專業(yè)點檢為2次/月。同時在監(jiān)控畫面上，添加了所有與聯(lián)鎖保護參數(shù)相關的變量曲線圖，并設計了點檢畫面，每2小時自動聲光報警，要求崗位工定期觀察各關鍵參數(shù)的運行趨勢，一旦發(fā)現(xiàn)有波動或失靈現(xiàn)象，及時通知儀表工或技術人員到場處理。

（3）定期對油液進行檢驗，如不合格及時換油，確保伺服控制系統(tǒng)正常工作。

（4）加強了檢修期間的定檢維護工作。設計了定檢項目表，包括定期吹灰、接線端子緊固、靜葉和旁通動作試驗、聯(lián)鎖程序試驗等內(nèi)容。

（5）定期對傳感器進行檢定和標定。包括振動、溫度、壓力儀表。

（6）制定了高爐鼓風機PLC程序管理規(guī)定，程序修改需專業(yè)負責人同意后方可執(zhí)行，關鍵程序修改時需廠領導審批通過后方可操作，嚴禁隨意修改控制程序。

3.3 防事故擴大化措施

（1）各個模擬量模塊和數(shù)字量模塊均采用單獨空開供電。這樣可以避免因為一個模塊故障造成的模塊大面積停電事故。

（2）在DI/DO模塊的進線端全部安裝中間繼電器，防止模塊串電燒壞。

（3）提高PLC供電電源可靠性。增加電源冗余開關，正常工作下，由接有UPS的一路市電進行供電，當該路市電停電，且UPS電池耗盡之后，自動切換至另一路市電，確保電源的長期穩(wěn)定供電。另外，增加了市電停電聲光報警，使操作工能夠及時發(fā)現(xiàn)供電異常，及時采取相關措施，防止事故擴大化。

（4）油泵供電改造。將動力油和潤滑油的工作油泵和備用油泵分別采用兩組電源進行供電，同時在操作規(guī)程上對油泵控制方式進行修改，在啟動油站時，將一臺泵打至現(xiàn)場手動方式強制啟動，另一臺打至遠程自動，當檢測到壓力低時自動啟動。這樣可以避免因PLC故障時兩臺油泵全部停止而造成機組損壞。

4 效果

高爐鼓風機系統(tǒng)經(jīng)過改造后，大大提高了運行的穩(wěn)定性。機組的誤停機次數(shù)得到了有效的控制，為高爐的穩(wěn)定、順行、高產(chǎn)提供了可靠保障。經(jīng)統(tǒng)計，經(jīng)過對高爐鼓風機進行運行優(yōu)化后，每年可減少高爐故障休風時間約360分鐘，增產(chǎn)約2000噸，同時，因故障休慢風減少后大大促進了高爐的操作優(yōu)化和降成本工作，間接效益明顯。