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摘要：針對新鋼熱連軋廠1#、2#加熱爐燃燒系統兩臺并聯運行的供風風機，由于所需風量和風壓發生變化時，會影響調節閥進風大小，造成助燃空氣過剩，浪費了大量的能源，本文對風機負荷平衡進行了技術攻關，重點是調整風壓的調節程序及風門開度前饋控制。經過攻關，達到了預期的節能效果。

關鍵詞：雙風機并聯運行；風壓控制；變頻器

新鋼集團公司熱連軋廠1#、2#加熱爐燃燒系統，設計由兩臺風機給1個加熱爐供風，共4臺風機。系統采用風機進風口調節風壓和風量的設計。1#、2#加熱爐燃燒系統每臺風機的出風口都設置有1個電動切斷閥，當風機停用時自動關閉，以防止空氣倒灌入風機，而需要風機啟動時又能快速打開。原加熱爐燃燒系統所需風量和風壓發生變化時，由助燃風機的入口調節閥對系統風量和風壓進行調節，因為風機為工頻滿負荷運行，依靠調節閥控制進風的大小，仍然會引起助燃空氣過剩，造成燃燒不充分，只能進行放散，不僅浪費了大量的能源，而且對大氣也造成一定的污染。

1存在的問題

2015年公司為減少能源浪費，對助燃風機進行了變頻器控制系統改造，引進了廣州智光公司的“高壓智能變頻節電系統”，對熱連軋廠2座加熱爐助燃風機進行了節能改造，該產品運用“功率裂變”與高壓“再生”技術，主要應用于風機、泵類負載場合。但這次設備技術改造完成后，試生產就發現不能滿足節能要求，當變頻器控制系統對風機進風口調節風壓和風量時，熱負荷一波動，風機就出現串風、喘振現象，根本無法根據風壓進行頻率自動調節，為了維持生產，熱連軋廠只能把變頻器的頻率一直設定在50Hz上運行，改造項目遲遲無法投入運行。

2問題分析

（1）兩臺型號相同的風機并聯后，最大風量可達到兩風機總風量的90%左右。風機的性能曲線和管網特性曲線的交點稱為工作點，風機運行的工作點應該在穩定的區域，兩臺性能相同的風機并聯工作，他們的性能曲線可能基本相同，但它們的管網特性曲線也非常重要。分析發現，1#風機的直管段比2#的長4米多，2臺風機的管網特性不相同，風機的工作點相差很大。兩臺性能相差很大的風機并聯工作，容易引起倒灌和喘振現象。如圖一所示。圖一助燃風機工藝圖（2）助燃風機采用變頻調節風機風量，對于離心式風機來講，風機的風量與轉速成正比，風機的風壓與轉速的平方成正比，風機的軸功率與轉速的立方成正比。如果風機轉速降一倍，提供的風量也降一倍，風壓會變為原來的1/4，轉矩將變為用來的1/8。轉矩減小將使風機運行的工作點進入不穩定區。圖二中所示的曲線1在低速時的負載轉矩比額定轉矩小很多，如果用風量大幅度調整必然會引起風機進入性能不穩定區。

3兩臺風機負荷平衡攻關經過分析

2臺風機并聯運行，只要是熱負荷發生變化（特別是變小），兩臺風機各自的工作點就發生變化，進入到不穩定區。壓力高的風會向壓力小的風機一邊倒流，使能力小的風機不但不能送風反而灌風，因而依靠頻率PID調節風壓就顯得太單調，不能滿足工藝控制要求了，因此我們采取了以下攻關措施對風機負荷平衡進行了攻關。（1）修改風壓自動調節程序，根據燃燒所需風量，進行速度分程控制（見表一）。表一風量與風壓給定值對照表在熱負荷不同的情況下，單純運用風壓控制不能滿足控制要求，還需要考量用風量，把各段支管的風量進行累加作為總的用風量。用風量不同，變頻器風壓PID調節自動調節的給定也不同，同時用風量也作為入口風門調節的依據。（2）對各燒嘴助燃空氣閥位的手動給定進行斜坡控制。加熱爐操作人員習慣在減風過程中，直接把閥位由90%減到10%，這樣會引起用風量和風壓激烈波動，自動控制系統無法正常調整過來，從而打破了2臺風機的負荷平衡狀態。只要在程序中把空氣閥位的手動給定進行斜坡控制，在不影響操作人員習慣的基礎上，減少人為操作引起的激烈熱負荷變化，風壓控制的擾動減小，系統更加穩定。（3）風門開度前饋控制。在急劇減風情況下，風機容易產生憋壓和灌風，這就需要應用入口調節閥的開度進行前饋控制，用風量一減少就直接把風門開度調到設定值（見表二），不需要經過自動調節系統，提高了響應速度。表二風量與入口調節閥開度對照表通過控制程序的優化，對用風量的變化率進行監控，用風量一減少就直接把風門開度調到對照表中的設定閥位，不需經過PID計算，提高了響應速度。控制入口閥門的大小直接就控制了風量和風壓，避免風機的工作點運行到不穩定區。正常工況下，變頻器和調節閥都在PID調節。（4）風壓的過程值和給定值都經過開方處理后，作為轉速PID調節的給定和過程值進行控制，控制的精度更好。（5）對P參數進行量化給定，當熱負荷的變化率不同時P參數也不同。

4結束語

在冶金系統耗能設備中，針對不同的工藝情況做到精細化控制，生產效益就有很大的提升空間，加熱爐雙風機變頻器改造后通過控制系統優化，節能效果達到40%，實現了節能改造的預期目標。

作者:蔡建輝 黃光輝 陳衛軍 王淑華 單位:新鋼集團公司

參考文獻

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