羅茨鼓風(fēng)機(jī)控制設(shè)計(jì)：羅茨鼓風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　原標(biāo)題：羅茨鼓風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)羅茨鼓風(fēng)機(jī)、羅茨真空泵、回轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)等機(jī)械設(shè)備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來(lái)，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨風(fēng)機(jī)、水冷羅茨風(fēng)機(jī)、油驅(qū)羅茨風(fēng)機(jī)、低噪音羅茨風(fēng)機(jī)，贏得了市場(chǎng)好評(píng)和認(rèn)可。

　　羅茨風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)從根本上解決了羅茨風(fēng)機(jī)大啟動(dòng)力矩而配用大功率電機(jī)的問(wèn)題，節(jié)能效果非常顯著。能夠解決羅茨風(fēng)機(jī)低負(fù)荷運(yùn)行，羅茨風(fēng)機(jī)開(kāi)度當(dāng)板小而引起的風(fēng)紀(jì)震動(dòng)問(wèn)題，使羅茨鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行更加穩(wěn)定。閉環(huán)控制系統(tǒng)的建立使控制更加穩(wěn)定裝置操作更加平穩(wěn)；另外羅茨風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的降低大大提高了羅茨風(fēng)機(jī)軸承的使用壽命。提高了設(shè)備運(yùn)行時(shí)間，延長(zhǎng)了設(shè)備的檢修周期。

　　2.變頻調(diào)速裝置在羅茨風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用

　　羅茨風(fēng)機(jī)的流量，運(yùn)行壓力，軸功率這三個(gè)基本參數(shù)與轉(zhuǎn)速的運(yùn)算公式極其復(fù)雜，同時(shí)羅茨風(fēng)機(jī)類負(fù)荷隨環(huán)境變化參數(shù)也隨之變化。在工程中一般根據(jù)羅茨風(fēng)機(jī)的運(yùn)行曲線，進(jìn)行大致的參數(shù)運(yùn)算，通過(guò)改變羅茨風(fēng)機(jī)的管網(wǎng)特性曲線來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)羅茨風(fēng)機(jī)的風(fēng)量的調(diào)節(jié)；通過(guò)改變羅茨風(fēng)機(jī)葉片的角度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)羅茨風(fēng)機(jī)的風(fēng)量調(diào)節(jié)；通過(guò)改變羅茨風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)羅茨風(fēng)機(jī)的風(fēng)量調(diào)節(jié)。

　　取代老式的依靠擋板改變流量的方式，達(dá)到節(jié)能的效果；精確地調(diào)節(jié)速度和流量，保證工藝質(zhì)量；接受計(jì)算機(jī)的模擬或數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行實(shí)時(shí)控制；動(dòng)態(tài)性能好，可實(shí)現(xiàn)“軟”啟動(dòng)。變頻裝置的特性保證了電機(jī)啟動(dòng)和加速時(shí)具有消除啟動(dòng)對(duì)電機(jī)的沖擊，可以提高電機(jī)和機(jī)械的使用壽命。

　　3.變頻調(diào)速技術(shù)

　　3.1變頻調(diào)速的基本原理

　　對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制時(shí)，希望電動(dòng)機(jī)的主磁通Фm保持額定值不變。磁通太弱，電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載能力下降，磁通太強(qiáng)，形成過(guò)飽和，將引起勵(lì)磁電流波形畸變。由上可見(jiàn),Фm值由e1和fl共同決定，對(duì)e1和fl進(jìn)行適當(dāng)控制，就可以使氣隙磁通Фm保持額定值不變。分兩種：基頻以下的恒磁通變頻調(diào)速，即從電機(jī)額定頻率f調(diào)速；基頻以上的弱磁通變頻調(diào)速。

　　3.2 u/f控制

　　主電路中逆變器采用BJT，用PWM方式進(jìn)行控制。逆變器的控制脈沖發(fā)生器同時(shí)受控于頻率指令f和電壓指令U，而f和U之間的關(guān)系是由U/f曲線發(fā)生器決定的。這樣經(jīng)PWM控制之后，變頻器的輸出頻率與輸出電壓之間的關(guān)系就，就是U/f曲線發(fā)生器所確定的關(guān)系。轉(zhuǎn)速的改變是靠改變頻率的設(shè)定值來(lái)實(shí)現(xiàn)的。電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速要根據(jù)負(fù)載的大小，即轉(zhuǎn)差率的大小來(lái)決定。負(fù)載變化時(shí)，在f不變的條件下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速將隨負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化而變化，故它常用于速度精度要求不十分嚴(yán)格或負(fù)載變動(dòng)較的場(chǎng)合。U/f控制是轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)控制，無(wú)需速度傳感器，控制電路簡(jiǎn)單，負(fù)載可以是通用標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)，所以通用性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)性好，是目前通用變頻器產(chǎn)品中使用較多的一種控制方式。

　　3.3 轉(zhuǎn)差頻率控制

　　根據(jù)速度傳感器的檢測(cè)，可以求出轉(zhuǎn)差頻率△f，再把它和速度設(shè)定值f相疊加，以該疊加值作為逆變器的頻率設(shè)定值f1*，就實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)差補(bǔ)償。這種實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)差補(bǔ)償?shù)拈]環(huán)控制方式稱為轉(zhuǎn)差頻率控制方式。與U/f控制方式相比，其調(diào)速精度大為提高。但是使用速度傳感器求取轉(zhuǎn)差頻率，要針對(duì)具體電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性調(diào)整控制參數(shù)，因而這種控制方式的通用性差。

　　4.系統(tǒng)自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)

　　4.1控制系統(tǒng)的工作原理

　　本系統(tǒng)是用單片機(jī)控制的變頻器實(shí)現(xiàn)的羅茨風(fēng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。其主要硬件是MSC8051單片機(jī)，變頻器，壓力變送器，羅茨風(fēng)機(jī)。該系統(tǒng)中單片機(jī)起到控制器的作用，變頻器和羅茨風(fēng)機(jī)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通過(guò)設(shè)置在羅茨鼓風(fēng)機(jī)負(fù)壓側(cè)的壓力變送器得到系統(tǒng)的反饋信號(hào)，并且將其轉(zhuǎn)化成了標(biāo)準(zhǔn)的電流或者電壓信號(hào)，再經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號(hào)傳送到單片機(jī)，然后由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)PI壓力調(diào)節(jié)，顯示功能。最后輸出控制量，作為變頻器的模擬量給定信號(hào)，由變頻器輸出SPWM調(diào)制的頻率可調(diào)的電壓來(lái)控制羅茨風(fēng)機(jī)電動(dòng)的轉(zhuǎn)速。從而整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。達(dá)到準(zhǔn)確控制，節(jié)能的目的。

　　4.2 控制器的硬件設(shè)計(jì)

　　單片機(jī)：選用MCS-8051單片機(jī)，由于本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的是羅茨風(fēng)機(jī)的簡(jiǎn)單調(diào)速系統(tǒng)，所以系統(tǒng)不要求有復(fù)雜的控制功能。因此本系統(tǒng)選用最小系統(tǒng)，不需要對(duì)單片機(jī)的進(jìn)行外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。由于8051單片機(jī)的輸入輸出口數(shù)目的限制，所以系統(tǒng)擴(kuò)展了并行通信口8255A作為A/D，D/A的接口芯片。系統(tǒng)還具有簡(jiǎn)單的鍵盤(pán)輸入和顯示作用，通過(guò)8279控制鍵盤(pán)和顯示器。

　　變頻器：變頻器選用西門(mén)子公司的Ec01-110k13kw 變頻器。

　　變送器：選用BYD-8系列壓力變送器。

　　鍵盤(pán)顯示部分是用單片機(jī)控制8279鍵盤(pán)顯示電路，由小鍵盤(pán)和6個(gè)8段數(shù)碼LED組成?？梢酝ㄟ^(guò)鍵盤(pán)對(duì)系統(tǒng)的PI的參考量進(jìn)行預(yù)制，這樣使系統(tǒng)增加了很的可移植行和方便了系統(tǒng)的調(diào)試。本系統(tǒng)還可以隨時(shí)跟蹤顯示羅茨風(fēng)機(jī)負(fù)壓側(cè)的壓力，方便了操作人員對(duì)系統(tǒng)監(jiān)控。

　　4.3系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)軟件是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵組成部分，軟件的質(zhì)量直接關(guān)系到整個(gè)控制系統(tǒng)的效率和性能。根據(jù)控制系統(tǒng)的目標(biāo)需求，對(duì)控制軟件的功能進(jìn)行合理的劃分，再采用模塊化的設(shè)計(jì)原則，確定各個(gè)模塊所要完成的功能，整個(gè)控制軟件完成數(shù)據(jù)的輸入，顯示以及PI調(diào)整功能。整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)不但起到了控制作用而且充當(dāng)簡(jiǎn)單的上下位機(jī)作用。

　　PI控制器可以使原系統(tǒng)更加穩(wěn)定準(zhǔn)確，環(huán)節(jié)P用來(lái)使系統(tǒng)快速的動(dòng)作，但遺憾的是有余差存在；積分控制可以消除余差，但是容易使系統(tǒng)的控制過(guò)程產(chǎn)生震蕩，且時(shí)間延遲很長(zhǎng)，被控變量波動(dòng)幅度也很大。應(yīng)用PI控制，可以很好的改善以上單獨(dú)使用的不足，使系統(tǒng)控制變的準(zhǔn)確。雖然PI控制還存在很多不足，但是在本系統(tǒng)中，由于對(duì)壓力的控制要求不是十分的嚴(yán)格，所以應(yīng)用PI控制就可以很好的完成控制要求。對(duì)于PI控制器的參數(shù)整定有多種方法，如：臨界比例度法，衰減曲線法，PID歸一參數(shù)法等方法。但是在工業(yè)中最長(zhǎng)使用的是經(jīng)驗(yàn)法。這種方法是工人師傅幾十年操作經(jīng)驗(yàn)的積累，逐步的反復(fù)的試湊，最后得到控制器的適合參數(shù)。在PI控制器的設(shè)計(jì)上，本系統(tǒng)采用了積分分離法防止積分的飽和。

　　5.小結(jié)

　　本文系統(tǒng)的介紹了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程。首先討論了各種羅茨鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)方法以及他們各自的特點(diǎn)，而突出了變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)。然后系統(tǒng)的說(shuō)明了變頻器的原理以及分類，根據(jù)各方面的比較選擇該系統(tǒng)所用到的電壓型變頻器，根據(jù)所用的頻器的基礎(chǔ)上，確定變頻器的相關(guān)參數(shù)。最后根據(jù)在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)上的仿真，完成控制器的軟件設(shè)計(jì)。

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羅茨鼓風(fēng)機(jī)控制設(shè)計(jì)：羅茨鼓風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)規(guī)劃 –

　　增壓器增壓末端與進(jìn)氣歧管之間的距離較之前的設(shè)計(jì)大幅縮短，這一顯著提升歸功于水冷中冷器的應(yīng)用，熱傳遞效率更高的鋁制水冷中間冷卻器將增壓空氣的高溫，通過(guò)更短的距離，更迅速地降溫。這一設(shè)計(jì)上的革新，使3.0TFSI的油門(mén)響應(yīng)更加迅猛。quattro帶運(yùn)動(dòng)模式的差速器鎖當(dāng)所有的崎嶇和彎道都化于平坦，您將體驗(yàn)到平衡感帶來(lái)的征服感。羅茨鼓風(fēng)機(jī)消聲器是一種管式消聲器，它由許多個(gè)消音單元（消音管）組成，消音內(nèi)管壁鉆有許多小孔，里面填充有消音材料，減少氣流激發(fā)殼壁震動(dòng)而產(chǎn)生輻射音，在外殼上設(shè)有加強(qiáng)筋，同時(shí)本身帶有支座，以便安裝。

　　X型系列風(fēng)機(jī)消聲器是一種阻性消音器.當(dāng)聲波在多孔的吸聲材料中運(yùn)動(dòng)時(shí),將引起材料細(xì)孔或間隙的空氣分子振動(dòng),使一部分聲能由于孔的摩擦和粘滯阻力的作用，聲能轉(zhuǎn)化為熱能，從而使聲波衰減。 FX型系列風(fēng)機(jī)消聲器適用于通風(fēng)機(jī)的消聲，就其安裝位置不同可分為兩種，F(xiàn)X/A型為兩端帶有法蘭盤(pán)，適宜于消聲器后面與管道相連，通常以防止城市的噪音污染為目的時(shí)，設(shè)在羅茨鼓風(fēng)機(jī)后面。

羅茨鼓風(fēng)機(jī)控制設(shè)計(jì)：羅茨鼓風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)

　　山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)羅茨風(fēng)機(jī)、羅茨鼓風(fēng)機(jī)等機(jī)械設(shè)備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來(lái)，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨鼓風(fēng)機(jī)、水冷羅茨鼓風(fēng)機(jī)、油驅(qū)羅茨鼓風(fēng)機(jī)、低噪音羅茨鼓風(fēng)機(jī)，贏得了市場(chǎng)好評(píng)和認(rèn)可。此類產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于電力、污水處理、環(huán)保、化工、鋼鐵、建材、農(nóng)藥、制藥等行業(yè)。產(chǎn)品和服務(wù)遠(yuǎn)銷(xiāo)全國(guó)各地及東南亞，深受客戶好評(píng)。

　　高爐羅茨鼓風(fēng)機(jī)在煉鐵生產(chǎn)中是一重要的子系統(tǒng)，該系統(tǒng)控制的好壞直接影響到送風(fēng)的質(zhì)量，從而關(guān)系到高爐生鐵的產(chǎn)量和能耗。

　　一、系統(tǒng)介紹及主要設(shè)計(jì)參數(shù)

　　武鋼7#高爐羅茨鼓風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)使用的是MAN TURBO公司的AV90-15機(jī)組。該機(jī)組由10KV ABB同步電機(jī)通過(guò)增速齒輪箱帶動(dòng)軸流羅茨鼓風(fēng)機(jī)。該機(jī)組還有如下的輔助系統(tǒng)：潤(rùn)滑油和控制油單元，動(dòng)力油單元，頂軸單元，盤(pán)車(chē)單元，進(jìn)氣過(guò)濾器單元等。

　　二、自動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)成

　　TURBOLOG DSP BASIC/4為主控制器站，采集處理所有I/O信號(hào)。TURBOLOG PROTECT中的COMPACT/M3為冗余喘振監(jiān)測(cè)（逆流保護(hù)）系統(tǒng)，并帶有VOTER CARD REL2002（緊急停機(jī)保護(hù)選擇系統(tǒng)）和喘振計(jì)數(shù)器，使用TURWIN可進(jìn)行編程和強(qiáng)制調(diào)試。TURBOLOG DSP PROVISET為支持人機(jī)界面的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，提供實(shí)時(shí)監(jiān)控、趨勢(shì)記錄、通訊功能。風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)使用BENTLY NEVADA 3600 。建有一個(gè)操作站和一個(gè)工程師站。

　　三、系統(tǒng)控制功能及原理

　　整個(gè)機(jī)組的控制系統(tǒng)有以下幾大部分：連續(xù)控制、邏輯控制及操作監(jiān)視管理等。連續(xù)控制功能有送風(fēng)流量/壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)防喘振調(diào)節(jié)系統(tǒng)。邏輯控制系統(tǒng)有機(jī)組啟動(dòng)步驟聯(lián)鎖系統(tǒng)、逆流保護(hù)系統(tǒng)、重故障緊急停機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)、供輔設(shè)施控制系統(tǒng)、送風(fēng)與撥風(fēng)控制系統(tǒng)等。

　　（一）重故障緊急停機(jī)聯(lián)鎖控制

　　為保障機(jī)組的安全運(yùn)行，設(shè)有相應(yīng)的停機(jī)聯(lián)鎖保護(hù)，如果滿足其中一個(gè)條件，就要進(jìn)行聯(lián)鎖保護(hù)停機(jī)。這些條件為：（1）按下急停按鈕，（2）風(fēng)機(jī)軸位移過(guò)大（+/-0.6MM），（3）持續(xù)逆流，（4）潤(rùn)滑油壓力過(guò)低（低于0.8bar），（5）主電機(jī)跳閘。

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　　1．控制原理

　　軸流風(fēng)機(jī)運(yùn)行在不同的風(fēng)壓時(shí)，都有嚴(yán)格的吸入風(fēng)量限制范圍，低于該限則發(fā)生喘振。喘振時(shí)出風(fēng)壓力和流量急速地升降，會(huì)聽(tīng)到喘氣般的聲音，風(fēng)機(jī)的空氣溫度會(huì)急速上升，所以應(yīng)絕對(duì)避免風(fēng)機(jī)在喘振區(qū)工作。通過(guò)控制防喘閥，防喘振控制系統(tǒng)使風(fēng)機(jī)的操作點(diǎn)始終保持在穩(wěn)定范圍內(nèi)，不受過(guò)程流量和壓力的約束。防喘控制是獨(dú)立的，但它的功能在某些過(guò)程會(huì)受到限制。如在機(jī)組啟動(dòng)和停止時(shí)防喘閥是處在故障安全位全開(kāi)位的。

　　風(fēng)機(jī)的特性曲線，即風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)壓力與排風(fēng)壓力比POUT/PIN與進(jìn)風(fēng)體積流量QIN的關(guān)系曲線。1-6號(hào)曲線對(duì)應(yīng)與不同的靜葉角度，每條曲線都有一個(gè)最高點(diǎn)，而連接最高點(diǎn)的虛線即是風(fēng)機(jī)的喘振線。喘振線的是通過(guò)對(duì)風(fēng)機(jī)做喘振試驗(yàn)，實(shí)測(cè)出風(fēng)機(jī)4種進(jìn)入喘振狀態(tài)下的進(jìn)風(fēng)壓力PIN、排風(fēng)壓力POUT、進(jìn)風(fēng)溫度TIN、喉部壓差△PIN等參數(shù)，根據(jù)它們的函數(shù)關(guān)系得到的。為防止風(fēng)機(jī)進(jìn)入喘振工況區(qū)，確保風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行，將防喘線平行下移3%、6.4%、9.72%得到三條同樣形狀的曲線作為防喘振調(diào)節(jié)系統(tǒng)的安全運(yùn)行線、喘振預(yù)報(bào)線、防喘線。

　　其安全運(yùn)行線的方程近似為：

　　POUT/PIN=a+bQ2IN/TIN

　　QIN進(jìn)風(fēng)流量，a b風(fēng)機(jī)系數(shù)

　　QIN2=K2△PIN/? ?PINM/zRTIN

　　K比例系數(shù)，M氣體分子量，z氣體壓縮因子，R氣體常數(shù)

　　△PIN=r(POUT-aPIN)/bK2，r=M/zR為常數(shù)

　　只有當(dāng)△PIN=r(POUT-aPIN)/bK2時(shí)，風(fēng)機(jī)才不會(huì)喘振。

　　2．控制方法

　　系統(tǒng)的工作原理是：風(fēng)機(jī)喉部壓差△PIN、進(jìn)風(fēng)壓力PIN、排風(fēng)壓力POUT、進(jìn)風(fēng)溫度TIN的PV值，經(jīng)測(cè)量變送后送入折線函數(shù)單元FX，作為防喘調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸入，系統(tǒng)按防喘線的函數(shù)關(guān)系計(jì)算后得出給定值SP，與排氣壓力POUT的PV值比較，當(dāng)PV值達(dá)到報(bào)警值時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)；當(dāng)PV值達(dá)到或超過(guò)放空值時(shí)，防喘振調(diào)節(jié)系統(tǒng)起調(diào)節(jié)作用，經(jīng)PID計(jì)算后得到相應(yīng)的值，控制放風(fēng)閥的開(kāi)度，使放風(fēng)閥打開(kāi)，工況點(diǎn)重新回到放空線以下運(yùn)行；若放空

　　閥開(kāi)啟仍不能使工況點(diǎn)回到放空線以下，工況繼續(xù)惡化，當(dāng)PV值達(dá)到緊急放風(fēng)值時(shí)，計(jì)算機(jī)輸出信號(hào)使電動(dòng)放風(fēng)閥快速開(kāi)啟，實(shí)行緊急放風(fēng).系統(tǒng)流程如圖3-3。

　　由于放風(fēng)量變化范圍大，而且要求動(dòng)作快，設(shè)置了主、副放風(fēng)閥。副放風(fēng)閥采用快速反應(yīng)的小型閥，以求防風(fēng)的平穩(wěn)，只有在緊急狀態(tài)時(shí)才啟動(dòng)主放風(fēng)閥。這應(yīng)實(shí)行分程控制，分程的取值范圍，視工藝要求而定。

　　3．逆流保護(hù)

　　逆流是羅茨風(fēng)機(jī)喘振的前兆，逆流保護(hù)可作為防喘控制的一項(xiàng)附屬保護(hù)措施。當(dāng)喘振發(fā)生且超過(guò)了防喘調(diào)節(jié)器的范圍，逆流保護(hù)控制邏輯將調(diào)節(jié)羅茨鼓風(fēng)機(jī)防止喘振狀態(tài)的進(jìn)一步升級(jí)。在機(jī)組啟動(dòng)完畢，并且靜葉已經(jīng)打開(kāi)到一定角度，機(jī)組已處于正常工作狀態(tài)時(shí)，風(fēng)機(jī)喉部壓差如果小于1.5kPa，邏輯系統(tǒng)立即產(chǎn)生喘振報(bào)警，若再持續(xù)3s時(shí)間后信號(hào)仍未消失，系統(tǒng)在逆流報(bào)警的同時(shí)，進(jìn)行逆流保護(hù)，機(jī)組自動(dòng)進(jìn)入安全運(yùn)行狀態(tài)，安全運(yùn)行結(jié)果是：（1）放風(fēng)閥快速全開(kāi)，（2）靜葉退回最小角，使風(fēng)量減少，風(fēng)壓降低，（3）逆止閥強(qiáng)行關(guān)閉.若再持續(xù)6s時(shí)間內(nèi)逆流信號(hào)仍未消失，則邏輯系統(tǒng)在?持續(xù)逆流?緊急報(bào)警的同時(shí)，聯(lián)鎖緊急停機(jī)。

　?。ㄈ┧惋L(fēng)流量/壓力控制

　　風(fēng)機(jī)的送風(fēng)流量和壓力由過(guò)程負(fù)荷決定。正常情況下，過(guò)程量的大小是通過(guò)改變由伺服閥控制的靜葉角度來(lái)調(diào)節(jié)的。通過(guò)選擇目標(biāo)風(fēng)量，系統(tǒng)可不依據(jù)過(guò)程負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)靜葉角度，以達(dá)到目標(biāo)風(fēng)量。正常生產(chǎn)時(shí)，高爐要求定風(fēng)量控制，以保證爐內(nèi)平衡。當(dāng)熱風(fēng)爐換爐或高爐人工坐料時(shí)，需要比平時(shí)更多的風(fēng)量。為了補(bǔ)償增加的流量（由于管路負(fù)荷的下降），流量控制自動(dòng)切換到定風(fēng)壓控制，系統(tǒng)增加靜葉角度來(lái)補(bǔ)償壓力損失。過(guò)程完畢，系統(tǒng)自動(dòng)返回到流量控制，靜葉角度也降低到先前的初始流量設(shè)定點(diǎn)。

　　風(fēng)量調(diào)節(jié)的工作原理是：進(jìn)風(fēng)管溫度、壓力和進(jìn)風(fēng)壓差經(jīng)補(bǔ)正計(jì)算后得出實(shí)際風(fēng)量值PV與目標(biāo)風(fēng)量值SP進(jìn)行比較，經(jīng)PID計(jì)算后得到相應(yīng)的值，輸出給伺服閥，控制靜葉角度的改變。風(fēng)壓調(diào)節(jié)與流量調(diào)節(jié)的工作原理相同，直接采集風(fēng)壓值PV與目標(biāo)風(fēng)壓值SP進(jìn)行偏差計(jì)算，經(jīng)PID運(yùn)算進(jìn)行調(diào)節(jié)。為了保證兩控制方式之間的無(wú)擾動(dòng)切換，在系統(tǒng)中設(shè)置輸出跟蹤功能，使處于非工作狀態(tài)的控制器輸出跟蹤工作狀態(tài)的輸出，即在進(jìn)行風(fēng)量控制時(shí)，風(fēng)壓的輸出值跟蹤定風(fēng)量的值，反之亦然。

　　該計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)保證了機(jī)組的穩(wěn)定高效運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)保證了緊急情況下高爐的生產(chǎn)。

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　　山東省章丘市經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)

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　　(來(lái)自：羅茨風(fēng)機(jī)，羅茨鼓風(fēng)機(jī)，羅茨真空泵，三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)，回轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)，回轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)

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羅茨鼓風(fēng)機(jī)控制設(shè)計(jì)：高爐羅茨鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

　　原標(biāo)題：高爐羅茨鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

　　山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)羅茨鼓風(fēng)機(jī)、羅茨真空泵、回轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)等機(jī)械設(shè)備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來(lái)，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨風(fēng)機(jī)、水冷羅茨風(fēng)機(jī)、油驅(qū)羅茨風(fēng)機(jī)、低噪音羅茨風(fēng)機(jī)，贏得了市場(chǎng)好評(píng)和認(rèn)可。

　　高爐羅茨鼓風(fēng)機(jī)控制要求

　　高爐羅茨鼓風(fēng)機(jī)的主要性能參數(shù)有送風(fēng)量、排氣(出口)壓力、轉(zhuǎn)速、靜葉角度、效率等。描繪這些參數(shù)之間關(guān)系的曲線稱為特性曲線。從喘振邊界到阻塞線的范圍稱為穩(wěn)定工況區(qū),高爐羅茨鼓風(fēng)機(jī)必須在穩(wěn)定工況區(qū)內(nèi)工作。高爐羅茨鼓風(fēng)機(jī)控制和保護(hù)系統(tǒng)的主要作用是保證高爐正常生產(chǎn)所需的風(fēng)量或者供風(fēng)的壓力,并確保高爐羅茨鼓風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期、安全的運(yùn)行,其具體內(nèi)容和要求隨高爐羅茨鼓風(fēng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)裝置的形式而異。 大、中型高爐的高爐羅茨鼓風(fēng)機(jī)一般應(yīng)設(shè)置有以下幾種控制:保持給定風(fēng)量不變的定風(fēng)量控制,保持供風(fēng)壓力不變的定風(fēng)壓控制,防止高爐羅茨鼓風(fēng)機(jī)發(fā)生喘振、逆流、轉(zhuǎn)子軸溫超限、轉(zhuǎn)子軸位移超限、轉(zhuǎn)子軸振動(dòng)超限等保護(hù)功能,為維持系統(tǒng)正常工作的輔助設(shè)備控制功能等。

　　控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　由于全靜葉可調(diào)式軸流壓縮機(jī)屬于大型高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備,用于高爐送風(fēng)時(shí)被稱做“高爐心臟”設(shè)備,它的運(yùn)行狀態(tài)將直接影響高爐的生產(chǎn)。因此,高爐壓縮機(jī)控制站硬件選用西門(mén)子S7-400系列高端PLC,該系列PLC具有高可靠性、強(qiáng)大的運(yùn)算能力、完善的自診斷功能、強(qiáng)大的聯(lián)網(wǎng)能力,具有CPU冗余能力等功能。工程師站(ES)和操作員站(OS)選用西門(mén)子工業(yè)PC機(jī)并在WindowsXP下安裝西門(mén)子WinCC人機(jī)界面平臺(tái)軟件、西門(mén)子工業(yè)以太網(wǎng)卡CP1613;監(jiān)控站完成畫(huà)面調(diào)用、參數(shù)修改設(shè)定、趨勢(shì)記錄、報(bào)警,報(bào)表生成與打印等功能。交換機(jī)選用西門(mén)子工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)OSM-ITP62。

　　重要功能的實(shí)現(xiàn)

　　定風(fēng)量/定風(fēng)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)

　　全靜葉可調(diào)式軸流壓縮機(jī)的葉片組由多級(jí)旋轉(zhuǎn)葉片和若干級(jí)靜止葉片組成。靜葉可調(diào)是指靜葉角度可以通過(guò)控制系統(tǒng)來(lái)調(diào)整。軸流壓縮機(jī)對(duì)風(fēng)量或風(fēng)壓的調(diào)節(jié)是通過(guò)調(diào)整壓縮機(jī)靜葉角度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。靜葉角度調(diào)節(jié)回路是由內(nèi)環(huán)控制和外環(huán)控制形成的串級(jí)回路組成,如圖2所示。

　　在壓縮機(jī)從啟動(dòng)、增速、加載到運(yùn)行過(guò)程中,隨著壓縮機(jī)工狀態(tài)的變化,控制回路在定風(fēng)量、定壓力、手動(dòng)、自動(dòng)狀態(tài)間進(jìn)行切換,這些狀態(tài)的切換在任何條件下必須是沒(méi)有擾動(dòng)的,通過(guò)軟件內(nèi)部的無(wú)擾動(dòng)切換功能,使操作人員感到輕松隨意,消除誤操作的顧慮。

　　防喘振控制

　　由于喘振的根源是由于排氣壓力過(guò)高引起的,機(jī)組發(fā)生喘振時(shí)對(duì)應(yīng)的排氣壓力稱為喘振壓力。防喘振調(diào)節(jié)的關(guān)鍵是防喘振控制曲線的設(shè)定,它不但會(huì)影響羅茨鼓風(fēng)機(jī)的安全程序,而且也會(huì)影響羅茨鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行范圍和能量放空,是防喘振控制系統(tǒng)中的控制調(diào)節(jié)核心。防喘振控制曲線由空氣壓縮比、吸風(fēng)溫度、靜葉位置、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和羅茨風(fēng)機(jī)出口風(fēng)量組成。

　　在羅茨風(fēng)機(jī)準(zhǔn)備投入運(yùn)行時(shí),由制造廠對(duì)羅茨風(fēng)機(jī)做羅茨風(fēng)機(jī)特性試驗(yàn)和喘振試驗(yàn)。根據(jù)實(shí)測(cè)出的羅茨鼓風(fēng)機(jī)喉部差壓(DP)與排氣壓力P的函數(shù)關(guān)系即可得出羅茨風(fēng)機(jī)的特性曲線和喘振曲線。

　　全靜葉可調(diào)式軸流壓縮機(jī)的喘振點(diǎn)都采取現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)獲得,即在不同的靜葉角度下,測(cè)量對(duì)應(yīng)的喘振壓力,一般至少測(cè)量5至7點(diǎn)。將測(cè)量的點(diǎn)用折線連接即可繪出橫坐標(biāo)為喉部差壓,縱坐標(biāo)為排氣壓力參數(shù)的曲線,稱為該機(jī)組的喘振線。將喘振線縱坐標(biāo)參數(shù)下移5%-10%得到該機(jī)組的防喘振線。防喘振線如圖3所示,圖中防喘振線②是將喘振線縱坐標(biāo)參數(shù)下移5%得到的。

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三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)型號(hào)是 羅茨鼓風(fēng)機(jī)的工作原理 高壓羅茨鼓風(fēng)機(jī)培訓(xùn)

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