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(fēng)機(jī)在穩(wěn)定運(yùn)行方面存在的缺陷，通過(guò)在技術(shù)和管理手段進(jìn)行優(yōu)化，大大降低了高爐鼓風(fēng)機(jī)的誤停機(jī)次數(shù)，為高爐的穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

關(guān)鍵詞  高爐 鼓風(fēng)機(jī) 穩(wěn)定 優(yōu)化

1 前言

高爐鼓風(fēng)機(jī)是高爐的“心臟”，它不僅向高爐送風(fēng)，以保證高爐中燃燒的焦炭和噴吹的燃料所需的氧氣，同時(shí)提供足夠的的風(fēng)壓，以克服送風(fēng)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(fēng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，是保證高爐長(zhǎng)期穩(wěn)定高效運(yùn)行的關(guān)鍵。

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

表1 柳鋼高爐鼓風(fēng)機(jī)配套清單

2 存在缺陷

高爐鼓風(fēng)機(jī)由電機(jī)（蒸汽機(jī)）、風(fēng)機(jī)、軸系監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、防喘振系統(tǒng)、（汽水調(diào)節(jié)系統(tǒng)）、閥門(mén)系統(tǒng)、潤(rùn)滑油系統(tǒng)、動(dòng)力油系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)組成。運(yùn)行過(guò)程主要存在以下缺陷：

2.1 儀表信號(hào)失靈

高爐鼓風(fēng)機(jī)是高速運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，需配套完善的儀表檢測(cè)系統(tǒng)以保證機(jī)組的安全運(yùn)行，包括振動(dòng)、溫度、壓力等儀表均參與了機(jī)組的聯(lián)鎖保護(hù)控制，如圖1所示為高爐鼓風(fēng)機(jī)的關(guān)鍵儀表分布圖。

大量監(jiān)控儀表的使用，也給機(jī)組帶來(lái)了高誤跳的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)以往的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，儀表信號(hào)失靈是引起機(jī)組誤跳的最主要原因。常見(jiàn)的儀表故障包括：

（1）振動(dòng)位移檢測(cè)信號(hào)失真。表2所示為柳鋼高爐鼓風(fēng)機(jī)使用的振動(dòng)檢測(cè)儀表型號(hào)規(guī)格一覽表。

表2 高爐鼓風(fēng)機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀表一覽表

電渦流傳感器的常見(jiàn)故障主要是連接線浸油、松動(dòng)或磨損引起信號(hào)失真；此外，振動(dòng)位移監(jiān)控探頭經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用而未進(jìn)行任何標(biāo)定的情況下，也存在示值不準(zhǔn)的隱患，如果機(jī)組已處于異常狀態(tài)而未能及時(shí)監(jiān)控，將會(huì)造成事故擴(kuò)大化，產(chǎn)生設(shè)備損壞等嚴(yán)重后果。

（2）軸系溫度檢測(cè)失靈。參與聯(lián)鎖的溫度點(diǎn)包括風(fēng)機(jī)進(jìn)氣側(cè)/排氣側(cè)支撐軸溫、風(fēng)機(jī)推力瓦溫度、電機(jī)（汽機(jī)）軸承溫度、電機(jī)定子溫度，檢測(cè)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(dòng)、電阻損壞等。

（3）動(dòng)力油和潤(rùn)滑油壓力檢測(cè)失真。包括壓力開(kāi)關(guān)和壓力變送器，壓力開(kāi)關(guān)故障主要是長(zhǎng)期使用后元器件老化，設(shè)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(hù)程序不合理

（1）控制程序在設(shè)計(jì)時(shí)采用儀表單點(diǎn)聯(lián)鎖保護(hù)，當(dāng)任何一塊儀表失靈即造成機(jī)組跳機(jī)，而任何設(shè)備都有其使用壽命，很難能夠避免儀表?yè)p壞失靈現(xiàn)象，因此，單點(diǎn)保護(hù)存在非常大的誤停機(jī)隱患。

（2）控制程序設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有對(duì)剔除儀表測(cè)量值失真范圍，未能避免因儀表檢測(cè)值失真的引起的誤跳。如風(fēng)機(jī)的推力瓦溫度，一般示值在0-130℃以?xún)?nèi)，當(dāng)溫度失靈時(shí)，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(jī)組仍然停機(jī)。

2.3 伺服控制系統(tǒng)故障

風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)靜葉無(wú)法控制，高爐風(fēng)壓波動(dòng)，無(wú)法正常給高爐加減風(fēng)，這時(shí)則必須停機(jī)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(dòng)、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(kāi)至某一常用角度時(shí)，剛開(kāi)始出現(xiàn)小幅頻繁波動(dòng)，然后波動(dòng)幅度不斷增大，嚴(yán)重影響高爐送風(fēng)壓力的穩(wěn)定性。

2.4 防喘閥故障

防喘閥常見(jiàn)故障包括：

（1）因防喘閥的安裝位置振動(dòng)大，經(jīng)常把閥門(mén)定位器內(nèi)部線圈支架診斷，造成防喘閥自動(dòng)打開(kāi)無(wú)法關(guān)閉，高爐減風(fēng)，這種故障出現(xiàn)最多。

（2）壓縮空氣壓力不足時(shí)，防喘閥也會(huì)自動(dòng)打開(kāi)無(wú)法關(guān)閉。

（3）防喘閥氣路堵塞，閥門(mén)無(wú)法正常動(dòng)作。

（4）閥位傳感器或閥門(mén)定位器損壞，閥門(mén)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(jìn)行隔離，容易使模塊串入高壓電，造成模塊燒壞。影響較小時(shí)僅燒壞模塊通道，影響較大時(shí)甚至把CPU、機(jī)架燒壞，引起機(jī)組跳機(jī)，高爐休風(fēng)或慢風(fēng)。經(jīng)常出現(xiàn)的故障主要是電動(dòng)閥門(mén)的開(kāi)關(guān)到位信號(hào)，因接近開(kāi)關(guān)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(jī)的冷凝水液位檢測(cè)失靈，使用的磁翻板液位計(jì)出現(xiàn)卡阻，反饋信號(hào)失真，造成汽機(jī)真空度不足，聯(lián)鎖保護(hù)停機(jī)。

（2）控制系統(tǒng)電源跳閘，UPS失靈或電池耗盡，風(fēng)機(jī)跳閘。

（3）長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)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(shù)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(shè)計(jì)時(shí)，要求設(shè)計(jì)儀表專(zhuān)用電纜槽架，防止與高壓電纜共同敷設(shè)在同一電纜槽架；對(duì)于在用的系統(tǒng)，則通過(guò)給儀表電纜增加鍍鋅管與高壓電纜進(jìn)行隔離，并增加儀表專(zhuān)用接地，使關(guān)鍵儀表實(shí)現(xiàn)可靠接地。

（2）提高儀表的使用壽命。根據(jù)常見(jiàn)的故障現(xiàn)象，對(duì)儀表的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，如風(fēng)機(jī)的止推軸溫多次因?yàn)檩S瓦振動(dòng)引起熱電阻損壞，在熱電阻的選型和訂貨時(shí)，提高了對(duì)抗震性、電纜的耐磨和防浸油能力方面的要求。同時(shí)通過(guò)增加了備用點(diǎn)，在聯(lián)鎖程序設(shè)計(jì)時(shí)即可采用多點(diǎn)保護(hù)的方式。

（3）壓力儀表檢測(cè)方面，動(dòng)力油和潤(rùn)滑油壓力各采用兩個(gè)壓力開(kāi)關(guān)和兩臺(tái)壓力變送器進(jìn)行檢測(cè)，鑒于壓力變送器更可靠，在聯(lián)鎖程序設(shè)計(jì)時(shí)則必須保證至少有一臺(tái)壓力變送器參與聯(lián)鎖保護(hù)，從而大大提高了壓力檢測(cè)儀表的穩(wěn)定性。

3.1.2 優(yōu)化控制程序

（1）聯(lián)鎖停機(jī)方案修改。根據(jù)原聯(lián)鎖保護(hù)程序存在的缺陷，對(duì)原控制方案進(jìn)行修改，修改方案如表3所示。

表3 高爐鼓風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖保護(hù)控制方案

（2）增加儀表正常范圍的判斷程序，當(dāng)出現(xiàn)儀表失靈時(shí)自動(dòng)退出聯(lián)鎖程序。如溫度檢測(cè)，當(dāng)溫度變化超過(guò)10℃/秒時(shí)，則判斷為溫度檢測(cè)異常，自動(dòng)屏蔽該點(diǎn)的聯(lián)鎖保護(hù)，同時(shí)聲光報(bào)警，由崗位工聯(lián)系儀表工現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)檢查。

3.1.3 增加了撥風(fēng)系統(tǒng)

通過(guò)增加撥風(fēng)系統(tǒng)，當(dāng)一座高爐出現(xiàn)風(fēng)機(jī)跳閘時(shí)，可從另外一座高爐的風(fēng)機(jī)進(jìn)行撥風(fēng)，防止出現(xiàn)高爐灌渣等事故擴(kuò)大化。

3.2 管理手段優(yōu)化

（1）重新優(yōu)化高爐鼓風(fēng)機(jī)崗位操作規(guī)程，要求對(duì)撥風(fēng)系統(tǒng)等項(xiàng)目進(jìn)行定期試驗(yàn)，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(qiáng)了點(diǎn)檢管理。設(shè)計(jì)了崗位工、儀表工和專(zhuān)業(yè)三級(jí)點(diǎn)檢本，崗位工點(diǎn)檢頻次是1次/班，儀表工點(diǎn)檢為1次/周，專(zhuān)業(yè)點(diǎn)檢為2次/月。同時(shí)在監(jiān)控畫(huà)面上，添加了所有與聯(lián)鎖保護(hù)參數(shù)相關(guān)的變量曲線圖，并設(shè)計(jì)了點(diǎn)檢畫(huà)面，每2小時(shí)自動(dòng)聲光報(bào)警，要求崗位工定期觀察各關(guān)鍵參數(shù)的運(yùn)行趨勢(shì)，一旦發(fā)現(xiàn)有波動(dòng)或失靈現(xiàn)象，及時(shí)通知儀表工或技術(shù)人員到場(chǎng)處理。

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

（4）加強(qiáng)了檢修期間的定檢維護(hù)工作。設(shè)計(jì)了定檢項(xiàng)目表，包括定期吹灰、接線端子緊固、靜葉和旁通動(dòng)作試驗(yàn)、聯(lián)鎖程序試驗(yàn)等內(nèi)容。

（5）定期對(duì)傳感器進(jìn)行檢定和標(biāo)定。包括振動(dòng)、溫度、壓力儀表。

（6）制定了高爐鼓風(fēng)機(jī)PLC程序管理規(guī)定，程序修改需專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人同意后方可執(zhí)行，關(guān)鍵程序修改時(shí)需廠領(lǐng)導(dǎo)審批通過(guò)后方可操作，嚴(yán)禁隨意修改控制程序。

3.3 防事故擴(kuò)大化措施

（1）各個(gè)模擬量模塊和數(shù)字量模塊均采用單獨(dú)空開(kāi)供電。這樣可以避免因?yàn)橐粋€(gè)模塊故障造成的模塊大面積停電事故。

（2）在DI/DO模塊的進(jìn)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(kāi)關(guān)，正常工作下，由接有UPS的一路市電進(jìn)行供電，當(dāng)該路市電停電，且UPS電池耗盡之后，自動(dòng)切換至另一路市電，確保電源的長(zhǎng)期穩(wěn)定供電。另外，增加了市電停電聲光報(bào)警，使操作工能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)供電異常，及時(shí)采取相關(guān)措施，防止事故擴(kuò)大化。

（4）油泵供電改造。將動(dòng)力油和潤(rùn)滑油的工作油泵和備用油泵分別采用兩組電源進(jìn)行供電，同時(shí)在操作規(guī)程上對(duì)油泵控制方式進(jìn)行修改，在啟動(dòng)油站時(shí)，將一臺(tái)泵打至現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)方式強(qiáng)制啟動(dòng)，另一臺(tái)打至遠(yuǎn)程自動(dòng)，當(dāng)檢測(cè)到壓力低時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)。這樣可以避免因PLC故障時(shí)兩臺(tái)油泵全部停止而造成機(jī)組損壞。

4 效果

高爐鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)改造后，大大提高了運(yùn)行的穩(wěn)定性。機(jī)組的誤停機(jī)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(jì)，經(jīng)過(guò)對(duì)高爐鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行運(yùn)行優(yōu)化后，每年可減少高爐故障休風(fēng)時(shí)間約360分鐘，增產(chǎn)約2000噸，同時(shí)，因故障休慢風(fēng)減少后大大促進(jìn)了高爐的操作優(yōu)化和降成本工作，間接效益明顯。