石鋼公司軸流壓縮機EPU應(yīng)用實踐

李 紳  時永海

（石鋼公司煉鐵廠  河北  石家莊  050000）

摘  要：高爐鼓風(fēng)用軸流壓縮機是煉鐵過程中的核心動力設(shè)備，其工作性能與穩(wěn)定性對高爐生產(chǎn)至關(guān)重要。在高爐風(fēng)機控制策略中，采用科學(xué)、先進的控制方法，不僅可以更有效地保證機組的安全和穩(wěn)定，同時可以使風(fēng)機性能范圍有所擴大，在提高風(fēng)量的同時盡最大減少不必要的放風(fēng)能耗，對高爐安全穩(wěn)定和節(jié)能降耗起到顯著的促進作用。研究EPU（Economy&Performance Upgrade）對高爐風(fēng)機喘振控制實踐，實現(xiàn)了對高爐鼓風(fēng)機安全穩(wěn)定運行，減少了鼓風(fēng)機放風(fēng)量，促進風(fēng)機節(jié)能降耗，改善了鐵前成本電耗指標。

關(guān)鍵詞：軸流壓縮機；EPU；防喘線；喘振控制；節(jié)能降耗

Application Practice of EPU in Axial Compressor of Shi Steel Company

Li Shen，Shi Yong-hai

(Shi Steel Company，iron works,shijiazhuang,hebei,05000, author: Li Shen,E-mail: lishen_1986@126.com)

Abstract：The axial flow compressor used in blast furnace blast blast is the core power equipment in the process of iron making. In the blast furnace fan control strategy, the scientific and advanced control method can not only guarantee the safety and stability of the unit, but also expand the performance range of the fan, while increasing the wind volume and minimizing unnecessary air discharge energy consumption, play a significant role in promoting the safety and stability of the blast furnace and energy conservation. In this paper, we study the control practice of EPU(Economy & performance Upgrade) to blast furnace fan surge, realize the safe and stable operation of blast furnace blower, reduce the amount of air discharge, promote energy saving, improve the pre-iron cost consumption index.

Key words：Axial flow compressor; EPU; Airline; Strain control; Energy conservation

1 前言

高爐是鋼鐵企業(yè)的核心設(shè)備，高爐鼓風(fēng)用軸流壓縮機是重要的動力裝置，壓縮機的工作狀況直接影響高爐的產(chǎn)量和質(zhì)量。目前國內(nèi)的高爐壓縮機控制方式，采用的是運算靈活的PLC（可編程控制器）。硬件的控制技術(shù)不斷發(fā)展，而軟件的控制方式發(fā)展相對滯后，從最初的儀表控制中采用PID調(diào)節(jié)，折算計算機等簡單的運算，雖然有所改進，但是整體的控制工藝，尤其是風(fēng)機控制核心功能——防喘振控制并沒有較大發(fā)展。為了滿足高爐的工藝要求，對高爐鼓風(fēng)壓縮機的控制將更加嚴格，在高爐鼓風(fēng)壓縮機控制策略中，采用科學(xué)、先進的控制方法，不僅可以更有效地保證機組的安全和穩(wěn)定，同時可以使風(fēng)機性能范圍有所擴大，在提提高風(fēng)量的同時盡最大減少不必要的放風(fēng)能耗，對高爐安全穩(wěn)定和節(jié)能降耗起到顯著的促進作用。研究EPU（Economy&Performance Upgrade）對高爐風(fēng)機喘振控制實踐，實現(xiàn)了對高爐鼓風(fēng)機安全穩(wěn)定運行，減少了鼓風(fēng)機放風(fēng)量，促進風(fēng)機節(jié)能降耗，改善了鐵前成本電耗指標。

2 煉鐵廠現(xiàn)有風(fēng)機狀況

2.1 高爐鼓風(fēng)機配置狀況

石鋼公司煉鐵廠現(xiàn)有5臺高爐鼓風(fēng)機，其中3臺AV系列的軸流壓縮機，2臺離心風(fēng)機，正常使用3臺，兩臺備用。每月電耗占整個煉鐵工序70%左右。由此可見，對于煉鐵廠來說，在高爐鼓風(fēng)機上降低電耗空間較大。

2.2 風(fēng)機運行現(xiàn)狀

以石鋼同軸BPRT機組中，高爐鼓風(fēng)軸流壓縮機AV56-13來說，該風(fēng)機為石鋼2#1080m3高爐送風(fēng)，機組年平均設(shè)計供風(fēng)流量為2765m3/min，年平均大氣壓力0.098Mpa（A），入口溫度14.6℃，出口壓力0.48Mpa（A）。正常工況下，送風(fēng)流量為：2400~2600m3/min，送風(fēng)壓力0.360~0.370Mpa。高爐正常生產(chǎn)過程中，為了保證壓縮機的正常運轉(zhuǎn)，風(fēng)機喘振閥始終保持16%~28%之間的開度，始終控制工況點距離防喘線有一段距離，這樣是保證了機組的安全，但是造成風(fēng)機風(fēng)量有一部分被放空。分析風(fēng)機放空運行原因，在于工控點靠近防喘調(diào)節(jié)線時，擔(dān)心風(fēng)機因快速進入喘振區(qū)而造成工況震蕩發(fā)生放風(fēng)事故發(fā)生。同時也不希望因工況點撞到防喘線而進入防喘振調(diào)節(jié)動作，該動作會在正常送風(fēng)時引起管道壓力波動。為了安全生產(chǎn)，人為控制喘振閥一定開度，配合靜葉角度，使工況點向右移動（如圖1常規(guī)調(diào)節(jié)方法），遠離防喘調(diào)節(jié)線。另外固定防喘線的作用，使控制系統(tǒng)不能準確預(yù)測喘振點，這樣會形成事故隱患，為了確保安全，也需要人為將防喘閥打開一定角度，使工況點遠離防喘線，同樣也造成一定的能量損失。

3 改造工作內(nèi)容

3.1 改造前分析

   針對當(dāng)前防喘振定為不準，不能反應(yīng)真正的性能極限；工況點接近防喘振線的時候快速放空，造成管網(wǎng)壓力突然間波動；調(diào)節(jié)過程采用PID調(diào)節(jié)產(chǎn)生震蕩，出現(xiàn)事故隱患；防喘閥長期放空造成浪費；手/自動低選造成調(diào)節(jié)飽和。找出以上風(fēng)機運行控制存在問題，從提高風(fēng)機性能，節(jié)能降耗為目的，采用陜鼓公司研發(fā)的節(jié)能增效控制軟件EPU（Economy&Performance Upgrade）可以很好的解決現(xiàn)狀存在問題。該軟件可以在不改變硬件配置的情況下關(guān)閉放風(fēng)閥門，降低放風(fēng)造成的能源消耗，并可以提高壓縮機利用的性能空間，提高送風(fēng)壓力和流量。

3.2  EPU改造優(yōu)點

3.2.1 更高性能空間和安全控制過程

由于EPU性能曲線分析建立的全新數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上對每一條工況條件下的性能曲線作出精確補償，得到可靠的性能曲線。有了準確可靠的性能數(shù)據(jù)，就可以將壓縮機的性能發(fā)揮到最大，比起以往的固定性能曲線，效率至少提高10%。由此應(yīng)用EPU控制軟件，可以大幅提高壓縮機可利用性能空間，給高爐帶來更高的產(chǎn)量和更低的消耗。

我們熟知風(fēng)機運行中最重要的是安全，這也是進行軟件改造的最基本要求。EPU控制軟件通過科學(xué)合理的控制算法，充分利用仿真的基礎(chǔ)上增強了對安全性的考慮。大家知道風(fēng)機的性能隨著季節(jié)溫度而變化，如圖2，夏季和冬季分別用紅色和藍色表示。如果喘振測量在冬季，在目前補償方式下，喘振線不變化，保持在冬季位置，當(dāng)進入夏季時，實際喘振線已經(jīng)到了紅線位置，如果仍用冬季藍線去調(diào)，工況點將很有可能進入喘振區(qū)域，而EPU控制軟件中，科學(xué)的線性補償將喘振線做出動態(tài)，保證隨時可以找到壓縮機的運行極限，保證了機組安全、高性能的工作運行。

圖2  冬、夏季節(jié)喘振線

3.2.2更科學(xué)、合理的喘振調(diào)節(jié)

在防喘振調(diào)節(jié)方面，EPU控制技術(shù)摒棄了常規(guī)控制中多數(shù)采用的PID調(diào)節(jié)，采用自主研發(fā)的EPU調(diào)節(jié)模塊。這個模塊對工況點狀況做綜合計算分析，根據(jù)分析結(jié)果確定其危險性，并得出響應(yīng)速度。同時還將工藝容量、阻力等因素作為參數(shù)進入調(diào)節(jié)模型中，有針對性的發(fā)出輸出變化信號。這樣避免了常規(guī)調(diào)節(jié)所引起的雙向震蕩和超量調(diào)節(jié)問題，可以實現(xiàn)慢速波動慢速調(diào)節(jié)，快速波動快速響應(yīng)的特點。使工況點可以各加貼近防喘線，擴大可利用的空間范圍。EPU調(diào)節(jié)響應(yīng)分為快速、穩(wěn)定響應(yīng)階段，在擾動產(chǎn)生的初期快速反應(yīng)，確保風(fēng)機工況迅速回調(diào)；穩(wěn)定調(diào)節(jié)階段，根據(jù)初始調(diào)節(jié)后的工況進行判斷、預(yù)測并調(diào)節(jié)，確保調(diào)節(jié)過程的穩(wěn)定性和安全性。

3.23節(jié)能、環(huán)保、降耗

常規(guī)操作控制時是盡量使工況點遠離防喘線，避免撞到防喘線而造成快速大量放風(fēng)。一般做法將靜葉角度適當(dāng)加大，然后喘振閥打開一定角度，使工況點向下并遠離防喘振線，這樣的操作必然會造成浪費，一部分風(fēng)量通過喘振閥放空，同時也使得風(fēng)機工況范圍減小。EPU控制工藝允許工況點接近或貼線運行，因此操作的時候，根據(jù)高爐的需求調(diào)節(jié)靜葉角度，工況點沿防喘線移動達到需要的壓力，此時防喘閥完全可以關(guān)閉或在5%以下，因而節(jié)約了以往被放風(fēng)的風(fēng)量，減小靜葉開度降低了電機電耗。操作對比見圖3。

圖3 操作對比

   壓縮機在運行過程中，喘振閥的關(guān)閉或微開，消除原來放風(fēng)時產(chǎn)生的大噪音，對環(huán)境有了良好的改善。

3.24 其它實用功能

除了以上重要功能外，EPU還有首發(fā)追憶、溫度斷線保護，變化率限幅和信號濾波、信息列表、自動報表、長歷史趨勢等功能，這些功能可以協(xié)助操作者對一些非正常狀態(tài)進行分析，也可以避免誤操作的可能性。

4 應(yīng)用后效果

表1所記錄數(shù)據(jù)是AV56壓縮機改造前、后1個月內(nèi)運行機組數(shù)據(jù)值。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出，應(yīng)用EPU控制軟件操作后，風(fēng)機工況運行工況發(fā)生了較大變化：風(fēng)機靜葉角度平均減小了15°，防喘閥位開度平均減小了27°，電機電流平均降低了85A，功率平均降了低了1470Kw.h，如果按每度電0.5元計算，每年減少的電耗為1470*0.5*24*350=609萬。

表1石鋼AV56壓縮機EPU改造后喘振等參數(shù)

5 結(jié)語

從使用效果上看，高爐鼓風(fēng)用軸流壓縮機通過EPU控制軟件實踐后，實現(xiàn)了風(fēng)機和高爐工藝的整體安全性能的提高，拓寬了

風(fēng)機運行范圍，簡化了操作，有效的減低了喘振放風(fēng)量，達到了節(jié)能減排的控制目標。在同類型高爐配套壓縮機控制系統(tǒng)中，EPU

軟件完全可以代替原來PID喘振調(diào)節(jié)控制模式，值得推廣和廣泛應(yīng)用的節(jié)能、環(huán)�？�

制技術(shù)。