防阻塞控制在高炉鼓风机系统中的应用

防阻塞控制在高炉鼓风机系统中的应用

本文概述了防阻塞控制在高炉鼓风机系统中的应用，并详细地介绍了阻塞的概念、防阻塞控制系统的构成原则及工作原理、防阻塞阀控制逻辑、防阻塞实验过程、防阻塞线形成过程。

标签：高炉鼓风机；阻塞；防阻塞线；喘振

在低流量范围内，气体的可压缩性产生了不稳定状态。如果送风管路中的气体压力瞬间高于压缩机的出口压力，就会使气体很快倒流，待管路中的压力下降后，气体流向恢复正常。这样周而复始就产生了喘振。阻塞同喘振一样，是轴流式压缩机固有的不正常运行工况，风机绝对禁止在阻塞工况下运行，为此，设置了防阻塞控制系统。

一、阻塞的概念

所谓阻塞就是压缩机流道内的气流速度达到了音速（340m/s），马赫数（速度与音速之比）达到或接近1，使流量达到不能再增加的临界值，从而出现的气流堵塞现象。

阻塞工况的出现，使流道有效流通面积减少，引起叶栅内气流紊乱，叶片两侧压差出现不均衡的改变，造成叶片颤振，形成疲劳断裂。气流的紊乱还会引起机器振动，排气出现低频吼声。

然而，应该说明的是，压缩机运行时出现阻塞工况的机会是很少的，一般发生在开机过程和放空阀全部放空时；其次，短时间阻塞工况运行一般不会造成叶片损坏；另外，通过对叶片（主要是末级）的特殊设计，很容易增强叶片的抗阻塞能力。

二、防阻塞控制系统的构成原则

防阻塞控制系统是针对末级叶片区的阻塞工况而设置的。阻塞线由气动计算给出，绘在风機特性图上，防阻塞线在阻塞线以上，裕度通常取5%-10%。自动控制系统的作用就是要保证风机的实际运行工况点在防阻塞线以上，而不应落到之下的区域。

FV-105是设置在主风机出口管线的防阻塞阀，当主风机实际运行工况点落到防阻塞线之下时，适当地关小此阀开度，就能使风机出口压力提高，容积流量减少，避免出现阻塞。

三、防阻塞控制系统的工作原理

XIC是比例一积分调节器，其实际值X来自压力变送器PT的输出，PT接

在主风机出口。调节器的设定值来自差压变送器PdT，它测量的是与压缩机流量成正比例关系的喉部压差ΔP1，PdT与PT可以和防喘振系统共用。通常，从压缩机的安全和工艺生产的可靠性考虑，防阻塞阀应选气关式。因而，调节器应选反作用型。压缩机喉部差压变送器输出的电信号送人调节器中，经函数运算得出防阻塞线W=f（ΔP1），一般为了简单起见，防阻塞线可以设置成一条直线，而不必像防喘振线那样由多段折线组成。设定值W与实际值之差送人比例一积分调节单元。四、防阻塞阀控制逻辑

正常情况下，压缩机的实际运行工况点在防阻塞线以上，此时所对应的出口压力是P2′，喉部差压ΔP1，设定值W=f（ΔP1），显然，X1>W。这时调节单元输出负偏差：Δe=X1-W0，反作用调节器将正向积分，增加输出电流使防阻塞阀关闭一部分，使出口压力P2由B点回升，当回升到C点时，调节器输入偏差Δe=X1-W为零，正积分输出停止，防阻塞阀的开度保持在相对应的开度上，即压缩机此时的运行点处于防阻塞线上的C点，不会落入阻塞区。

五、防阻塞实验过程

风机在准备投运时，要对风机做阻塞试验，根据实测出的风机喉部差压与排气压力的函数关系得出风机的阻塞曲线，压缩机的阻塞点都采取现场实测的方法获得，即在不同的静叶角度（喉部差压）下，测量对应的阻塞压力，一般至少测量11个点。将测量的点用折线连接形成的曲线称为机组的防阻塞线。

鼓风机MAN厂家的设计数据：压力值P2=PT105+1.013在1.000、1.400、1.650、2.545、3.500、4.710、4.750数值时对应的流量值Dp（kgm3/s2）=PDT105/0.3224为0.000、9.615、18.610、97.395、190.447、540.000、560.000。

2#风机在不同的静叶角度下得出的阻塞实验数据：压力值P2=PT105+1.013在1.000、1.400、2.3、2.71、3.3、3.53、3.75、4.446、4.74、5.085、5.3数值时对应的流量值Dp（kgm3/s2）=PDT105/0.3224为0.000、9.615、103.908、131.647、156.948、179.156、232.072、264.392、301.675、344.479、560.000。

对阻塞实验数据中的压力值修正后的数据：压力值P2=PT105+1.013在1.000、1.300、2.6、2.9、3.3、3.53、4.1、4.446、4.74、5.085、5.3，流量值不变。根据风机阻塞实验数据画出三个阻塞线。

六、防阻塞线形成过程

根据上述压力修正后阻塞实验数据：P2=（PT105+1.013），10*100，PT105为风机出口压力；Dp（kgm3/s2）=PDT105/0.3224/560*100）。

最后形成的防阻塞线数据为P2在10.0、13.0、26.0、29.0、33.0、35.3、41.0、44.46、47.4、50.085、53.0时Dp（kgm3/s2）为0.0、1.717、18.555、23.508、28.026、31.992、41.441、47.213、53.871、61.514、100.0。阻塞报警线与防阻塞线之间的裕度为1%，阻塞线与防阻塞线之间的裕度为5%；喘振线与防喘振线之间的裕

度为10%。

七、结语

阻塞是鼓风机危险地工况，防阻塞控制系统实现当风机的运行工况点碰到或者超过防阻塞线时，风机出现报警，调节阻塞阀，确保鼓风机运行点在安全运行区域；根据实验数据绘制出防阻塞线；防止了阻塞现象发生，提高了风机运行稳定性。