一种同轴机组工艺运行安全控制系统的制作方法

本实用新型属于透平压缩机领域，涉及含有电动机的同轴机组，具体涉及一种同轴机组工艺运行安全控制系统。

背景技术：

高炉鼓风机是高炉生产的重要组成部分，随着高炉工艺能量回收机组技术的发展，高炉炼铁系统高炉鼓风机与高炉煤气余压透平同轴机组得到了快速发展和应用，即电动机和高炉煤气能量回收透平机同轴系布置，共同驱动高炉鼓风机。透平机回收的能量直接用于驱动鼓风机，减小能量转换环节，节能效益明显效益，机组技术已广泛应用。电动机采用异步电动机或同步电动机，能量回收透平机在机组在线实现切入和退出。

高炉鼓风机与高炉煤气余压透平同轴机组，存在运行中煤气透平机重故障停机退出，电动机负载突然增加，导致电动机受损或机组停机，造成高炉系统安全事故问题发生。当透平机因故障突然跳停(动作时间约0.5秒左右)，透平机承担的负载，需由电动机弥补，电动机的负载突增，对其寿命、安全性影响巨大，尤其对于同步电动机，现有技术能力，负载瞬时增加100％，存在励磁机超电流，电动机运转失歩风险，会因电动机电气故障，致使机组停机，影响高炉炼铁工艺系统的生产安全，甚至造成工艺重大事故，产生巨大经济损失。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种同轴机组工艺运行安全控制系统，进一步提高同轴机组工艺运行过程中的安全性。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案予以实现：

一种同轴机组工艺运行安全控制系统，包括同轴机组，所述的同轴机组包括鼓风机，鼓风机的一端通过齿轮箱与电动机同轴相连，鼓风机的另一端通过变速离合器与透平机同轴相连，电动机和透平机为鼓风机提供动力；

还包括鼓风机上的鼓风机静叶控制单元和/或鼓风机上的防喘阀控制单元，透平机分别与鼓风机静叶控制单元和防喘阀控制单元相连；

所述的鼓风机静叶控制单元包括与透平机相连的静叶伺服控制器，静叶伺服控制器的输入端与安装在静叶伺服油缸上的静叶位置变送器相连，静叶伺服控制器的输出端与电液伺服阀相连，电液伺服阀与静叶伺服油缸相连，静叶伺服油缸驱动鼓风机静叶调整角度；

所述的防喘阀控制单元包括与透平机相连的防喘振控制器，防喘振控制器的输入端分别与差压变送器、热电阻和压力变送器相连，防喘振控制器的输出端与防喘振阀相连；所述的差压变送器和热电阻设置在所述的鼓风机的入口管路上，所述的压力变送器设置在所述的鼓风机的出口管路上；所述的防喘振阀安装在与所述的鼓风机的出口管路并列的防喘振管路上。

本实用新型还具有如下技术特征：

所述的鼓风机为轴流式压缩机。

所述的电动机为同步电动或异步电动机。

所述的透平机为煤气余压透平机。

本实用新型与现有技术相比，具有如下技术效果：

(ⅰ)本实用新型通过联锁鼓风机静叶控制以及防喘振阀门开度控制，在透平故障停机瞬间，降低电动机负载增加量，确保机组平稳过渡，实现同轴机组因透平重故障退出，鼓风机不停机的一种工艺运行安全控制技术，确保机组平稳运行，高炉炼铁工艺系统生产安全。

(ⅱ)本实用新型结合高炉炼铁系统工艺运行需求，并对高炉鼓风机的性能和工况调节特性通过分析研究，提出了一种同轴机组工艺运行安全控制技术。鼓风机作为高炉系统的核心设备，必须保证工作的连续性，规避一切可能造成鼓风机的停机风险，以确保高炉炼铁工艺系统的稳定运行。

(ⅲ)本实用新型通过减小静叶角度，能够降低鼓风机负荷，高炉鼓风机的负荷可以减小约故障时的15％，对于高炉系统，风量有所下降，风压仍维持原有压力，不会对高炉系统造成影响。

(ⅳ)本实用新型通过增加防喘振阀开度，能够降低鼓风机负荷，防喘振阀动作，进入高炉系统的风量减小，风压会有降低，对高炉工艺有一个波动影响，但不会对高炉系统造成损失。

(ⅴ)本实用新型通过既减小静叶角度又增加防喘振阀开度，避免静叶突减，带来的风机喘振风险。使高炉鼓风机负荷减小到故障时的20％～25％，使电动机负荷由透平停机故障前增加100％，变为增加50％～60％，大大降低电动机负荷巨增量，规避电动机失歩停机风险，既保证了电动机设备安全，同时保证高炉系统的安全连续生产。

附图说明

图1为同轴机组的结构示意图。

图2为同轴机组工艺运行安全控制系统的结构示意图。

图中各个标号的含义为：1-鼓风机，2-齿轮箱，3-电动机，4-变速离合器，5-透平机，6-鼓风机静叶控制单元，7-防喘阀控制单元，8-高炉煤气，9-空气；

101-入口管路，102-出口管路，103-防喘振管路；

601-静叶伺服控制器，602-静叶位置变送器，603-电液伺服阀，604-静叶伺服油缸；

701-防喘振控制器，702-差压变送器，703-热电阻，704-压力变送器，705-防喘振阀。

以下结合实施例对本实用新型的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

需要说明的是，本实用新型中的所有设备和部件，如无特殊说明，全部均采用现有技术中已知的设备和部件。

遵从上述技术方案，以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。

实施例1：

遵从上述技术方案，本实施例给出一种同轴机组工艺运行安全控制系统，如图1和图2所示，包括同轴机组，同轴机组包括鼓风机1，鼓风机1的一端通过齿轮箱2与电动机3同轴相连，鼓风机1的另一端通过变速离合器4与透平机5同轴相连，电动机3和透平机5为鼓风机1提供动力；

还包括鼓风机上的鼓风机静叶控制单元6和鼓风机上的防喘阀控制单元7，透平机5分别与鼓风机静叶控制单元6和防喘阀控制单元7相连；

鼓风机静叶控制单元6包括与透平机5相连的静叶伺服控制器601，静叶伺服控制器601的输入端与安装在静叶伺服油缸604上的静叶位置变送器602相连，静叶伺服控制器601的输出端与电液伺服阀603相连，电液伺服阀603与静叶伺服油缸604相连，静叶伺服油缸604驱动鼓风机静叶调整角度；

防喘阀控制单元7包括与透平机5相连的防喘振控制器701，防喘振控制器701的输入端分别与差压变送器702、热电阻703和压力变送器704相连，防喘振控制器701的输出端与防喘振阀705相连；差压变送器702和热电阻703设置在鼓风机1的入口管路101上，压力变送器704设置在鼓风机1的出口管路102上；防喘振阀705安装在与鼓风机1的出口管路102并列的防喘振管路103上。

本实施例中，优选的，鼓风机1为轴流式压缩机。电动机3为同步电动或异步电动机。透平机5为煤气余压透平机。

本实施例中，差压变送器702和热电阻703，用于鼓风机喉部差压测量，热电阻703用于鼓风机入口管路温度的测量；压力变送器704，用于鼓风机出口管路压力的测量。防喘振阀705，用于鼓风机出口管线紧急放风，防喘振阀705既具备良好调节特性，又具备快速全开功能。

实施例2：

本实施例给出一种同轴机组工艺运行安全控制方法，同轴机组采用与实施例1相同的同轴机组；该方法包括以下步骤：

当同轴机组正常运行时，按照正常的同轴机组工艺运行，鼓风机1正常运行；

当同轴机组中的透平机5重故障停机时，透平机5联锁鼓风机1上的鼓风机静叶控制单元6，使得鼓风机静叶的角度在同轴机组正常运行时鼓风机静叶的角度的基础上减小一个鼓风机静叶安全调整角度，从而降低电动机3负荷增加量，鼓风机1依然安全运行。

本实施例中，鼓风机静叶控制单元6采用与实施例1相同的鼓风机静叶控制单元。

本实施例中，鼓风机静叶安全调整角度为10～15°之间。

实施例3：

本实施例给出一种同轴机组工艺运行安全控制方法，同轴机组采用与实施例1相同的同轴机组；该方法包括以下步骤：

当同轴机组正常运行时，按照正常的同轴机组工艺运行，鼓风机1正常运行；

当同轴机组中的透平机5重故障停机时，透平机5联锁鼓风机1上的防喘阀控制单元7，使得防喘振阀的开度在同轴机组正常运行时防喘振阀的开度的基础上增加一个防喘振阀安全调整开度，从而降低电动机3负荷增加量，鼓风机1依然安全运行。

本实施例中，防喘阀控制单元7采用与实施例1相同的防喘阀控制单元。

本实施例中，防喘振阀安全调整开度为5％～10％之间。

本实施例中，当防喘振阀为多个时，选择其中大通径的一个防喘振阀增加一个防喘振阀安全调整开度。

实施例4：

本实施例给出一种同轴机组工艺运行安全控制方法，同轴机组采用与实施例1相同的同轴机组；该方法包括以下步骤：

当同轴机组正常运行时，按照正常的同轴机组工艺运行，鼓风机1正常运行；

当同轴机组中的透平机5重故障停机时，透平机5既联锁鼓风机1上的鼓风机静叶控制单元6，又联锁鼓风机1上的防喘阀控制单元7，使得鼓风机静叶的角度在同轴机组正常运行时鼓风机静叶的角度的基础上减小一个鼓风机静叶安全调整角度，且使得防喘振阀的开度在同轴机组正常运行时防喘振阀的开度的基础上增加一个防喘振阀安全调整开度，从而降低电动机3负荷增加量，鼓风机1依然安全运行。

本实施例中，鼓风机静叶控制单元6采用与实施例1相同的鼓风机静叶控制单元。

本实施例中，鼓风机静叶安全调整角度为10～15°之间。

本实施例中，防喘阀控制单元7采用与实施例1相同的防喘阀控制单元。

本实施例中，防喘振阀安全调整开度为5％～10％之间。

本实施例中，当防喘振阀为多个时，选择其中大通径的一个防喘振阀增加一个防喘振阀安全调整开度。

需要说明的是，鼓风机静叶控制单元6的具体控制方法采用本领域常规的鼓风机静叶控制方法即可。

需要说明的是，防喘阀控制单元7的具体控制方法采用本领域常规的防喘阀控制方法即可。

需要说明的是，透平跳停前，实际运行工况复杂多变，如果未能实现按实施例2至4预设的参数，实现稳定运行，则同轴机组会进入原有的保护系统，喘振保护或者逆流保护，实现机组“安全运行”，及高炉鼓风机切出高炉供风工艺，进入最低负荷，放空运行。此时可立即手动操作，切入高炉系统，及时恢复高炉供风，快速实现高炉系统安全运行。