张洪波 谢庆生 李明亮 罗 君

（柳州钢铁股份有限公司炼铁厂）

摘 要 介绍了柳钢高炉鼓风机在稳定运行方面存在的缺陷，通过在技术和管理手段进行优化，大大降低了高炉鼓风机的误停机次数，为高炉的稳定运行提供了保障。

关键词  高炉 鼓风机 稳定 优化

1 前言

高炉鼓风机是高炉的“心脏”，它不仅向高炉送风，以保证高炉中燃烧的焦炭和喷吹的燃料所需的氧气，同时提供足够的的风压，以克服送风系统和料柱的阻损，使高炉保持一定的炉顶压力。因此，高炉鼓风机的稳定运行，是保证高炉长期稳定高效运行的关键。

目前柳钢共有7座高炉，使用的高炉鼓风机包括电拖风机和蒸汽轮机，具体配套清单如表1所示。

表1 柳钢高炉鼓风机配套清单

2 存在缺陷

高炉鼓风机由电机（蒸汽机）、风机、轴系监测系统、防喘振系统、（汽水调节系统）、阀门系统、润滑油系统、动力油系统、自动控制系统组成。运行过程主要存在以下缺陷：

2.1 仪表信号失灵

高炉鼓风机是高速运转设备，需配套完善的仪表检测系统以保证机组的安全运行，包括振动、温度、压力等仪表均参与了机组的联锁保护控制，如图1所示为高炉鼓风机的关键仪表分布图。

大量监控仪表的使用，也给机组带来了高误跳的风险。根据以往的运行经验，仪表信号失灵是引起机组误跳的最主要原因。常见的仪表故障包括：

（1）振动位移检测信号失真。表2所示为柳钢高炉鼓风机使用的振动检测仪表型号规格一览表。

表2 高炉鼓风机振动监测仪表一览表

电涡流传感器的常见故障主要是连接线浸油、松动或磨损引起信号失真；此外，振动位移监控探头经过长时间使用而未进行任何标定的情况下，也存在示值不准的隐患，如果机组已处于异常状态而未能及时监控，将会造成事故扩大化，产生设备损坏等严重后果。

（2）轴系温度检测失灵。参与联锁的温度点包括风机进气侧/排气侧支撑轴温、风机推力瓦温度、电机（汽机）轴承温度、电机定子温度，检测元件采用Pt100热电阻，失灵的原因主要是电阻振断、线路浸油或磨损、线路松动、电阻损坏等。

（3）动力油和润滑油压力检测失真。包括压力开关和压力变送器，压力开关故障主要是长期使用后元器件老化，设定值漂移；压力变送器故障主要是受线路干扰或供电电源不稳定引起。

2.2 联锁保护程序不合理

（1）控制程序在设计时采用仪表单点联锁保护，当任何一块仪表失灵即造成机组跳机，而任何设备都有其使用寿命，很难能够避免仪表损坏失灵现象，因此，单点保护存在非常大的误停机隐患。

（2）控制程序设计时没有对剔除仪表测量值失真范围，未能避免因仪表检测值失真的引起的误跳。如风机的推力瓦温度，一般示值在0-130℃以内，当温度失灵时，温度突然显示3276.7℃，明显可以判断是热电阻损坏引起，但是机组仍然停机。

2.3 伺服控制系统故障

风机的伺服控制系统主要是静叶控制。控制原理图如图2所示。

静叶伺服控制系统故障，造成风机静叶无法控制，高炉风压波动，无法正常给高炉加减风，这时则必须停机处理。静叶传感器出现的故障较多，故障原因包括传感器内部电位器磨损、接线端螺丝松动、内部电路板损坏等，尤其是传感器内部电位器磨损情况出现较多，故障现象是，静叶打开至某一常用角度时，刚开始出现小幅频繁波动，然后波动幅度不断增大，严重影响高炉送风压力的稳定性。

2.4 防喘阀故障

防喘阀常见故障包括：

（1）因防喘阀的安装位置振动大，经常把阀门定位器内部线圈支架诊断，造成防喘阀自动打开无法关闭，高炉减风，这种故障出现最多。

（2）压缩空气压力不足时，防喘阀也会自动打开无法关闭。

（3）防喘阀气路堵塞，阀门无法正常动作。

（4）阀位传感器或阀门定位器损坏，阀门操作失灵。

2.5 PLC模块烧坏

因部分PLC的DI/DO模块未使用中间继电器进行隔离，容易使模块串入高压电，造成模块烧坏。影响较小时仅烧坏模块通道，影响较大时甚至把CPU、机架烧坏，引起机组跳机，高炉休风或慢风。经常出现的故障主要是电动阀门的开关到位信号，因接近开关短路或线路短路，将220V交流电串入了DI模块，引起模块损坏或CPU损坏等事故。

2.6 其它故障

（1）蒸汽轮机的冷凝水液位检测失灵，使用的磁翻板液位计出现卡阻，反馈信号失真，造成汽机真空度不足，联锁保护停机。

（2）控制系统电源跳闸，UPS失灵或电池耗尽，风机跳闸。

（3）长时间运行后，油液不合格造成静叶控制油路堵塞，静叶不受控。

3 优化方法

3.1 技术改造

3.1.1 仪表稳定性改造

（1）提高仪表的抗干扰能力。在新系统设计时，要求设计仪表专用电缆槽架，防止与高压电缆共同敷设在同一电缆槽架；对于在用的系统，则通过给仪表电缆增加镀锌管与高压电缆进行隔离，并增加仪表专用接地，使关键仪表实现可靠接地。

（2）提高仪表的使用寿命。根据常见的故障现象，对仪表的结构进行改造，如风机的止推轴温多次因为轴瓦振动引起热电阻损坏，在热电阻的选型和订货时，提高了对抗震性、电缆的耐磨和防浸油能力方面的要求。同时通过增加了备用点，在联锁程序设计时即可采用多点保护的方式。

（3）压力仪表检测方面，动力油和润滑油压力各采用两个压力开关和两台压力变送器进行检测，鉴于压力变送器更可靠，在联锁程序设计时则必须保证至少有一台压力变送器参与联锁保护，从而大大提高了压力检测仪表的稳定性。

3.1.2 优化控制程序

（1）联锁停机方案修改。根据原联锁保护程序存在的缺陷，对原控制方案进行修改，修改方案如表3所示。

表3 高炉鼓风机联锁保护控制方案

（2）增加仪表正常范围的判断程序，当出现仪表失灵时自动退出联锁程序。如温度检测，当温度变化超过10℃/秒时，则判断为温度检测异常，自动屏蔽该点的联锁保护，同时声光报警，由岗位工联系仪表工现场确认检查。

3.1.3 增加了拨风系统

通过增加拨风系统，当一座高炉出现风机跳闸时，可从另外一座高炉的风机进行拨风，防止出现高炉灌渣等事故扩大化。

3.2 管理手段优化

（1）重新优化高炉鼓风机岗位操作规程，要求对拨风系统等项目进行定期试验，并定期抽查岗位工的操作熟练程度，防止出现误操作现象。

（2）加强了点检管理。设计了岗位工、仪表工和专业三级点检本，岗位工点检频次是1次/班，仪表工点检为1次/周，专业点检为2次/月。同时在监控画面上，添加了所有与联锁保护参数相关的变量曲线图，并设计了点检画面，每2小时自动声光报警，要求岗位工定期观察各关键参数的运行趋势，一旦发现有波动或失灵现象，及时通知仪表工或技术人员到场处理。

（3）定期对油液进行检验，如不合格及时换油，确保伺服控制系统正常工作。

（4）加强了检修期间的定检维护工作。设计了定检项目表，包括定期吹灰、接线端子紧固、静叶和旁通动作试验、联锁程序试验等内容。

（5）定期对传感器进行检定和标定。包括振动、温度、压力仪表。

（6）制定了高炉鼓风机PLC程序管理规定，程序修改需专业负责人同意后方可执行，关键程序修改时需厂领导审批通过后方可操作，严禁随意修改控制程序。

3.3 防事故扩大化措施

（1）各个模拟量模块和数字量模块均采用单独空开供电。这样可以避免因为一个模块故障造成的模块大面积停电事故。

（2）在DI/DO模块的进线端全部安装中间继电器，防止模块串电烧坏。

（3）提高PLC供电电源可靠性。增加电源冗余开关，正常工作下，由接有UPS的一路市电进行供电，当该路市电停电，且UPS电池耗尽之后，自动切换至另一路市电，确保电源的长期稳定供电。另外，增加了市电停电声光报警，使操作工能够及时发现供电异常，及时采取相关措施，防止事故扩大化。

（4）油泵供电改造。将动力油和润滑油的工作油泵和备用油泵分别采用两组电源进行供电，同时在操作规程上对油泵控制方式进行修改，在启动油站时，将一台泵打至现场手动方式强制启动，另一台打至远程自动，当检测到压力低时自动启动。这样可以避免因PLC故障时两台油泵全部停止而造成机组损坏。

4 效果

高炉鼓风机系统经过改造后，大大提高了运行的稳定性。机组的误停机次数得到了有效的控制，为高炉的稳定、顺行、高产提供了可靠保障。经统计，经过对高炉鼓风机进行运行优化后，每年可减少高炉故障休风时间约360分钟，增产约2000吨，同时，因故障休慢风减少后大大促进了高炉的操作优化和降成本工作，间接效益明显。