羅茨風機自控邏輯：優(yōu)化羅茨風機控制邏輯保障安全運行

　　山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產羅茨風機、羅茨鼓風機等機械設備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來，錦工致力于新產品的研發(fā)，新產品雙油箱羅茨鼓風機、水冷羅茨鼓風機、油驅羅茨鼓風機、低噪音羅茨鼓風機，贏得了市場好評和認可。此類產品已廣泛應用于電力、污水處理、環(huán)保、化工、鋼鐵、建材、農藥、制藥等行業(yè)。產品和服務遠銷全國各地及東南亞，深受客戶好評。

　　我公司現有2臺660MW機組，鍋爐、汽輪機、發(fā)電機都是上海電氣集團產品。鍋爐型號SG2021/25.4-M988型，配置2臺型號為FAF16.6-12.5-1送風機、2臺型號為SAF35.5-20-2引風機、2臺型號為JGR450羅茨風機，每臺風機帶50%負荷。三錦工機都是山東錦工產品，引風機和羅茨鼓風機電機采用滑動軸承，潤滑油需求量較大，所以每臺引風機和羅茨風機配備了一臺潤滑油站和一臺液壓油站。潤滑油流程為：潤滑油泵（兩臺，一用一備）→單向閥→濾網（兩只，一用一備）→冷油器（兩臺，一用一備）→風機軸承箱、電機軸瓦。液壓油流程為：液壓油泵（兩臺，一用一備）→壓力調節(jié)閥→濾網（兩只，一用一備）→液壓缸。送風機電機采用滾動軸承，每臺送風機配備了一臺液壓-潤滑聯(lián)合油站，將液壓油站和潤滑油站合二為一。油站配套廠家是上海利安公司。在運行中發(fā)現風機有些邏輯不合理，在2021年發(fā)生過一次因喘振誤報警造成#1爐A引風機跳閘，機組被迫降負荷運行。一臺風機跳閘后，爐膛負壓波動很大，極可能造成停爐。油系統(tǒng)在運行中也存在油壓無法監(jiān)視，邏輯不合理現象。

　　二、風機潤滑油系統(tǒng)控制與保護的存在問題

　　1、引風機和羅茨風機電機軸承溫度超過95℃，延時6秒跳閘風機。但所有的軸承只有1個溫度測點，一旦測點損壞，會誤跳閘風機。

　　2、引風機及羅茨風機當潤滑油泵全停時，延時5秒跳閘風機，延時時間過短，運行人員和維護人員來不及檢查處理。

　　3、引風機和羅茨風機潤滑油壓力低于0.18MPa延時10秒跳閘風機。

　　4、送引風機、羅茨風機喘振大延時3秒跳閘風機。

　　5、所有風機的潤滑油站和液壓油站只有就地壓力表，沒有壓力變送器將油壓傳送到DCS，運行人員對這些重要風機的油壓監(jiān)視不到，查看油壓只能通過現場檢查，風機備用油泵的啟動都是由壓力開關控制。

　　6、引風機和羅茨風機液壓油泵全停延時10秒跳閘風機

　　三、優(yōu)化風機運行控制、保護的解決方案

　　1、在機組運行中，我們發(fā)現只有一個溫度測點保護動作就跳閘風機的風險較大，就將所有電機軸承溫度高跳閘風機的測點由跳閘保護測點改為監(jiān)視測點，發(fā)現電機軸承溫度高時立即安排人員到現場測量溫度，若溫度的確達到跳閘值立刻手動停用風機，如果測點誤報警，聯(lián)系熱控人員檢查處理。

　　2、引風機及羅茨風機潤滑油泵全停時，延時5秒跳閘風機，這一邏輯很不合理。引風機和羅茨風機電機軸瓦帶有甩油環(huán)，當軸瓦不進油時，電機廠家保證軸瓦還可以安全運行半小時，2021年4月用#1爐B羅茨風機電機軸瓦做實驗，軸瓦斷油2小時，軸瓦溫度從45℃升高至54℃，升溫不超過10℃，原低于軸瓦報警溫度75℃。為了防止風機主軸承在短時缺少潤滑油時燒壞，咨詢上海鼓風機廠。該廠技術人員告：風機軸承箱上有9或12個溫度測點，每個軸承有三個溫度測點，當任一軸承三個溫度測點有兩個測點溫度顯示高于90℃，延時3秒跳閘風機，主要以軸承溫度為風機跳閘條件，對風機潤滑油泵全停延時無具體時間要求。根據現場試驗和廠家意見，結合現場情況，我公司將引風機和羅茨風機潤滑油泵全停延時5秒跳閘風機的邏輯改為延時15分鐘跳閘風機，15分鐘足夠運行人員到現場檢查、處理和熱控人員更改邏輯。若風機主軸承溫度超過90℃，

　　3、3、引風機和羅茨風機潤滑油壓力低于0.18MPa延時10秒跳閘風機，我們認為延時太短，運行人員來不及處理風機就已跳閘，根據上一條的理由，也已改成延時15分鐘跳閘風機。

　　4、每臺風機只有一個喘振測點，2021年曾經發(fā)生一次#1爐A引風機喘振誤報警跳閘風機，機組RB動作，險些造成機組停機的事故。風機發(fā)生喘振時，會出現流量、風壓的大幅度波動，引起風機及管路系統(tǒng)周期性的劇烈振動，并伴有強烈的噪聲。風機振動、電流、風壓在DCS上都有監(jiān)視點，振動>10mm/s時風機跳閘。運行人員可以根據振動、電流及風壓變化判斷風機是否真正發(fā)生喘振?，F將風機喘振大延時3秒跳閘風機的保護取消，改為聲光報警。在此保護取消后，又發(fā)生幾次風機喘振大誤報警，但風機參數正常，事后熱控人員檢查是喘振測點有故障。如不解除此保護，又會造成幾次風機跳閘事故。

　　5、原風機液壓油站和潤滑油站都沒有壓力變送器，運行人員無法監(jiān)視油壓，備用油泵啟動和油泵跳閘都是由壓力開關傳送信號來完成，如果壓力開關損壞，可能造成風機誤跳閘。為防止此類現象發(fā)生，我公司在液壓油和潤滑油管路上各加一只壓力變送器。將液壓油和潤滑油壓力遠傳至DCS，并將油泵電流也傳至DCS，運行人員在集控室可以監(jiān)控到油泵運行狀態(tài)。為防止壓力開關損壞導致風機誤跳閘，我們將壓力變送器顯示油壓與壓力開關信號做“與”邏輯關系，當“油壓低低”壓力開關信號發(fā)出，并且壓力繼電器顯示壓力確實低于設定跳閘壓力時，風機才會跳閘。

　　6、原邏輯中當羅茨鼓風機和引風機液壓油泵全停時，延時10秒跳閘風機。通過一段時間運行后，我認為此邏輯不合理。當液壓油泵全停時，液壓油無壓力，只要將該風機切為手動控制，風機不操作動葉，液壓缸伺服閥進回油口都被蓋住，液壓缸中的油只會從伺服閥與閥套之間的間隙流出，此間隙一般只有0.01-0.02mm，漏流量很小，風機可以保持較長時間的穩(wěn)定運行。在2021年101C修中將此跳閘保護取消，改為聲光報警。2021年7月，我公司#1爐A羅茨風機兩臺液壓油泵全停，電氣人員檢查處理后，很快恢復了電源。由于取消了跳閘保護，沒有影響風機正常運行。

　　四、結束語

　　風機的潤滑油和液壓油系統(tǒng)的邏輯在機組運行一段時間后根據現場風機運行和試驗情況進行優(yōu)化，取消風機軸瓦溫度高跳閘風機的保護，延長潤滑油壓力低和潤滑油泵全停跳閘風機的延時時間，將風機喘振保護由跳閘保護改為報警保護，油系統(tǒng)加裝壓力變送器。通過這些改造，風機運行狀況良好，沒有發(fā)生因保護誤動作造成風機跳閘現象。

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羅茨風機自控邏輯：羅茨風機工作原理3個重點3張圖完美解讀！

　　羅茨風機屬于容積式回轉風機，主要的動力來源為電機、柴油機或者電機柴油混合式， 選型的主要參數有風量、壓力、轉速、電機功率等，今天要和大家分享的知識是其工作原理，該文會從羅茨風機的結構形式、工作原理、注意事項等方面，為大家詳細講解羅茨風機的工作原理。

　　1、結構形式

　　一臺普通的三葉羅茨風機，主要由兩部分構成：驅動機和機頭，驅動機是風機的動力來源，可以是電機也可以是柴油機，機頭是羅茨風機的主要工作組件，通過有規(guī)律的運轉，以達到氣體輸送的目的。

　　想要了解羅茨風機的工作原理，必須對羅茨風機的機頭結構有充分的了解，機頭的主要組成部分有：墻板、機殼、主動葉輪、從動葉輪、主動從動齒輪、主副油箱、軸承等，為了大家對羅茨風機的結構有清洗的認知，小編特意整理了一份結構圖供大家參考，如下所示：

　　2、工作原理

　　羅茨風機有兩個葉輪（圖二，圈中部分），在電機帶動下，兩個葉輪會相向轉動，當葉輪轉過進氣口之后，兩個葉輪和墻板及機殼之間會形成一個密封的腔室，葉輪繼續(xù)轉動，密封腔室里面的空氣會被壓入排氣口，如此反復經過進氣口和排氣口，將外界空氣輸送至目的地。

　　葉輪與葉輪、葉輪與墻板、葉輪與機殼之間會存在一定的間隙，該間隙有固定標準和誤差，誤差過大會產生其他相應的故障問題。在葉輪經過排氣口時，在管道前方壓力的作用下，會將部分氣體通過間隙泄漏至外界，這樣的泄漏，我們稱之為內泄漏。

　　羅茨風機的具體的工作原理流程請看下圖：

　　3、注意事項

　　羅茨風機屬于容積式風機，所以，在運轉起來之后，風量基本不會發(fā)生變化，當前方壓力稍有變化時，也能夠持續(xù)進行空氣輸送。

　　在長期使用之后，羅茨風機的風量會發(fā)生變化，多為風量減小，引起的主要原因是：葉輪與葉輪間隙、葉輪與墻板間隙、葉輪與機殼間隙發(fā)生了變化，造成內泄漏增大，進而影響羅茨風機的風量。

　　為了保證羅茨風機正常工作運轉，風機的其他組件也起到了非常重要的作用，如：軸承、齒輪等，配合工作的組件出現了異常故障，對風機的運轉也會造成很大的影響。所以，后期使用維護中，不僅要對重要組件進行細致維護，其他的配合組件也要定期進行養(yǎng)護！

　　羅茨風機的工作原理很簡單，輔助一些圖片，我們能夠對其工作原理有清洗的認知，在理解羅茨風機的工作原理時，首先要掌握其基本結構，然后再去掌握其運轉原理，這樣就能夠很好的掌握羅茨風機的工作原理了。

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羅茨風機自控邏輯：羅茨風機自動化檢測控制系統(tǒng)

　　原標題：羅茨風機自動化檢測控制系統(tǒng)

　　山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產羅茨鼓風機、羅茨真空泵、回轉風機等機械設備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來，錦工致力于新產品的研發(fā)，新產品雙油箱羅茨風機、水冷羅茨風機、油驅羅茨風機、低噪音羅茨風機，贏得了市場好評和認可。

　　本系統(tǒng)共有三種運行方式可供選擇，即“就地”、“遠控”、“自動”；在觸摸屏上我們可以選擇就地或遠控兩種方式。

　　在我們的集控室羅茨風機供電界面上有一個自動/半自動轉換開關，當我們在觸摸屏上設置了遠控方式時，此開關才會有效，當我們選擇自動時，羅茨風機進入自動運行狀態(tài)，此時，不管是現場觸摸屏，還是集控室，都不能進行控制，只能進行監(jiān)測羅茨風機的運行參數：當我們選擇半自動時，羅茨風機進入半自動運行方式，此時，可以用集控室的控制終端進行控制；當我們把現場觸摸屏打到就地時，就只能進行現場的觸摸控制。

　　羅茨風機監(jiān)測系統(tǒng)的硬件設計

　　羅茨鼓風機自動控制原理

　　監(jiān)測系統(tǒng)由各類傳感器、電量變送器、工控機和其他外圍設備組成，系統(tǒng)結構如下所示，各環(huán)節(jié)的設計充分考慮礦井含塵、潮濕、氣流脈動的惡劣通風環(huán)境，以及其他電器設備的電磁干擾。 在各類傳感器選型除了滿足精度的基礎上，也極其注重設備的抗干擾性能。

　　羅茨風機參數的監(jiān)測

　　通過以上的分析可知，為了達到主通羅茨風機性能在線監(jiān)測的目的，應實時在線監(jiān)測以下主要參數：平均流速、礦井負壓、羅茨鼓風機入口靜壓、電機有功功率、電流、電壓、氣體密度，轉速等。根據以上參數可求得羅茨風機的各項性能指標，再根據相似原理換算至規(guī)定狀態(tài)下即可繪制通羅茨風機的性能曲線。

　　羅茨鼓風機監(jiān)測系統(tǒng)的軟件設計

　　可編程邏輯控制器的羅茨風機自動監(jiān)控設計

　　整個系統(tǒng)按照功能可以分為三大部分：信號檢測部分、數據采集處理部分、上位機和觸摸屏部分。

　　電機振動參數由安裝在羅茨風機軸承上的速度傳感器及變換器傳送至PLC的模擬量模塊。

　　溫度監(jiān)測部分是由內置在電機的PT100熱電阻傳感器和變送器、智能儀表（溫度巡檢儀）構成，多路電機溫度參數在控制柜巡回顯示，同時溫度巡檢儀與PLC進行通信，將參數上傳。

　　壓差參數是由相應的壓差和負壓傳感器傳送給PLC的模擬量模塊進行處理。

　　電氣參數由安裝在各開關柜內的智能綜保單元與PLC以通訊的方式進行信息傳送，同時對電機的控制命令也經由綜保單元實現，傳送的電氣參數有電壓、電流、功率、功率因數、頻率等多種參數。

　　PLC模塊軟件設計

　　PLC的監(jiān)控程序包括系統(tǒng)監(jiān)控程序和用戶監(jiān)控程序兩部分。由于考慮到羅茨鼓風機運行的重要性，采用了三級操作模式，即手動操作開關、就地觸摸屏控制、上位機遙控操作，其中對于羅茨風機的啟停操作也運用了兩種方式，一種通過CP340給綜保裝置發(fā)遙控命令，利用綜保裝置的遙信狀態(tài)當作反校模式；另一種是通過DO模塊直接接線到高壓開關的合分向繼電器線圈，這樣確保了羅茨風機高壓開關操作的可靠性。

　　CP340模塊與多臺綜保裝置通過RS485接口利用其自定義的協(xié)議進行問答式通訊，考慮到電氣量的特殊性，我們在設置相隔150M與每臺綜保裝置循環(huán)進行通信；另一塊CP340模塊也通過RS485接口利用其自定義協(xié)議與溫度巡檢儀進行通信，考慮到溫度參數變化的遲緩性及合理分配CUP的資源，設置循環(huán)通信時間為5分鐘。整個系統(tǒng)中延時及分析判斷的中間狀態(tài)都在PLC內部完成，充分利用了PLC的內部資源。

　　用PLC實現羅茨風機的自動控制

　　本系統(tǒng)采用了分塊程序結構編程，分塊程序是指把一個工程的全部任務分成多個任務模塊，每個模塊的控制任務則根據具體情況編寫相應的子程序進行處理，在程序執(zhí)行過程中，CPU不斷掃描主程序OB1碰到子程序調用指令就轉移到相應的子程序中執(zhí)行。分塊程序雖然結構復雜一點，但是可以把一個復雜的控制任務分解成多個簡單的控制任務，分塊程序有利于程序員編寫，而且程序調試起來也比較簡單。

　　山東錦工有限公司

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羅茨風機自控邏輯：羅茨鼓風機自動控制系統(tǒng)

　　原標題：羅茨鼓風機自動控制系統(tǒng)

　　山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產羅茨風機、羅茨鼓風機等機械設備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來，錦工致力于新產品的研發(fā)，新產品雙油箱羅茨鼓風機、水冷羅茨鼓風機、油驅羅茨鼓風機、低噪音羅茨鼓風機，贏得了市場好評和認可。此類產品已廣泛應用于電力、污水處理、環(huán)保、化工、鋼鐵、建材、農藥、制藥等行業(yè)。產品和服務遠銷全國各地及東南亞，深受客戶好評。

　　高爐羅茨鼓風機在煉鐵生產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的質量，從而關系到高爐生鐵的產量和能耗。

　　一、系統(tǒng)介紹及主要設計參數

　　武鋼7#高爐羅茨鼓風機設計使用的是MAN TURBO公司的AV90-15機組。該機組由10KV ABB同步電機通過增速齒輪箱帶動軸流羅茨鼓風機。該機組還有如下的輔助系統(tǒng)：潤滑油和控制油單元，動力油單元，頂軸單元，盤車單元，進氣過濾器單元等。

　　二、自動控制系統(tǒng)構成

　　TURBOLOG DSP BASIC/4為主控制器站，采集處理所有I/O信號。TURBOLOG PROTECT中的COMPACT/M3為冗余喘振監(jiān)測（逆流保護）系統(tǒng)，并帶有VOTER CARD REL2002（緊急停機保護選擇系統(tǒng)）和喘振計數器，使用TURWIN可進行編程和強制調試。TURBOLOG DSP PROVISET為支持人機界面的計算機系統(tǒng)，提供實時監(jiān)控、趨勢記錄、通訊功能。風機監(jiān)控系統(tǒng)使用BENTLY NEVADA 3600 。建有一個操作站和一個工程師站。

　　三、系統(tǒng)控制功能及原理

　　整個機組的控制系統(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)控制功能有送風流量/壓力調節(jié)系統(tǒng)、風機防喘振調節(jié)系統(tǒng)。邏輯控制系統(tǒng)有機組啟動步驟聯(lián)鎖系統(tǒng)、逆流保護系統(tǒng)、重故障緊急停機聯(lián)鎖系統(tǒng)、供輔設施控制系統(tǒng)、送風與撥風控制系統(tǒng)等。

　?。ㄒ唬┲毓收暇o急停機聯(lián)鎖控制

　　為保障機組的安全運行，設有相應的停機聯(lián)鎖保護，如果滿足其中一個條件，就要進行聯(lián)鎖保護停機。這些條件為：（1）按下急停按鈕，（2）風機軸位移過大（+/-0.6MM），（3）持續(xù)逆流，（4）潤滑油壓力過低（低于0.8bar），（5）主電機跳閘。

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　　1．控制原理

　　軸流風機運行在不同的風壓時，都有嚴格的吸入風量限制范圍，低于該限則發(fā)生喘振。喘振時出風壓力和流量急速地升降，會聽到喘氣般的聲音，風機的空氣溫度會急速上升，所以應絕對避免風機在喘振區(qū)工作。通過控制防喘閥，防喘振控制系統(tǒng)使風機的操作點始終保持在穩(wěn)定范圍內，不受過程流量和壓力的約束。防喘控制是獨立的，但它的功能在某些過程會受到限制。如在機組啟動和停止時防喘閥是處在故障安全位全開位的。

　　風機的特性曲線，即風機進風壓力與排風壓力比POUT/PIN與進風體積流量QIN的關系曲線。1-6號曲線對應與不同的靜葉角度，每條曲線都有一個最高點，而連接最高點的虛線即是風機的喘振線。喘振線的是通過對風機做喘振試驗，實測出風機4種進入喘振狀態(tài)下的進風壓力PIN、排風壓力POUT、進風溫度TIN、喉部壓差△PIN等參數，根據它們的函數關系得到的。為防止風機進入喘振工況區(qū)，確保風機安全運行，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節(jié)系統(tǒng)的安全運行線、喘振預報線、防喘線。

　　其安全運行線的方程近似為：

　　POUT/PIN=a+bQ2IN/TIN

　　QIN進風流量，a b風機系數

　　QIN2=K2△PIN/? ?PINM/zRTIN

　　K比例系數，M氣體分子量，z氣體壓縮因子，R氣體常數

　　△PIN=r(POUT-aPIN)/bK2，r=M/zR為常數

　　只有當△PIN=r(POUT-aPIN)/bK2時，風機才不會喘振。

　　2．控制方法

　　系統(tǒng)的工作原理是：風機喉部壓差△PIN、進風壓力PIN、排風壓力POUT、進風溫度TIN的PV值，經測量變送后送入折線函數單元FX，作為防喘調節(jié)系統(tǒng)的輸入，系統(tǒng)按防喘線的函數關系計算后得出給定值SP，與排氣壓力POUT的PV值比較，當PV值達到報警值時，系統(tǒng)發(fā)出報警信號；當PV值達到或超過放空值時，防喘振調節(jié)系統(tǒng)起調節(jié)作用，經PID計算后得到相應的值，控制放風閥的開度，使放風閥打開，工況點重新回到放空線以下運行；若放空

　　閥開啟仍不能使工況點回到放空線以下，工況繼續(xù)惡化，當PV值達到緊急放風值時，計算機輸出信號使電動放風閥快速開啟，實行緊急放風.系統(tǒng)流程如圖3-3。

　　由于放風量變化范圍大，而且要求動作快，設置了主、副放風閥。副放風閥采用快速反應的小型閥，以求防風的平穩(wěn)，只有在緊急狀態(tài)時才啟動主放風閥。這應實行分程控制，分程的取值范圍，視工藝要求而定。

　　3．逆流保護

　　逆流是羅茨風機喘振的前兆，逆流保護可作為防喘控制的一項附屬保護措施。當喘振發(fā)生且超過了防喘調節(jié)器的范圍，逆流保護控制邏輯將調節(jié)羅茨鼓風機防止喘振狀態(tài)的進一步升級。在機組啟動完畢，并且靜葉已經打開到一定角度，機組已處于正常工作狀態(tài)時，風機喉部壓差如果小于1.5kPa，邏輯系統(tǒng)立即產生喘振報警，若再持續(xù)3s時間后信號仍未消失，系統(tǒng)在逆流報警的同時，進行逆流保護，機組自動進入安全運行狀態(tài)，安全運行結果是：（1）放風閥快速全開，（2）靜葉退回最小角，使風量減少，風壓降低，（3）逆止閥強行關閉.若再持續(xù)6s時間內逆流信號仍未消失，則邏輯系統(tǒng)在?持續(xù)逆流?緊急報警的同時，聯(lián)鎖緊急停機。

　　（三）送風流量/壓力控制

　　風機的送風流量和壓力由過程負荷決定。正常情況下，過程量的大小是通過改變由伺服閥控制的靜葉角度來調節(jié)的。通過選擇目標風量，系統(tǒng)可不依據過程負荷自動調節(jié)靜葉角度，以達到目標風量。正常生產時，高爐要求定風量控制，以保證爐內平衡。當熱風爐換爐或高爐人工坐料時，需要比平時更多的風量。為了補償增加的流量（由于管路負荷的下降），流量控制自動切換到定風壓控制，系統(tǒng)增加靜葉角度來補償壓力損失。過程完畢，系統(tǒng)自動返回到流量控制，靜葉角度也降低到先前的初始流量設定點。

　　風量調節(jié)的工作原理是：進風管溫度、壓力和進風壓差經補正計算后得出實際風量值PV與目標風量值SP進行比較，經PID計算后得到相應的值，輸出給伺服閥，控制靜葉角度的改變。風壓調節(jié)與流量調節(jié)的工作原理相同，直接采集風壓值PV與目標風壓值SP進行偏差計算，經PID運算進行調節(jié)。為了保證兩控制方式之間的無擾動切換，在系統(tǒng)中設置輸出跟蹤功能，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，即在進行風量控制時，風壓的輸出值跟蹤定風量的值，反之亦然。

　　該計算機控制系統(tǒng)保證了機組的穩(wěn)定高效運轉，同時保證了緊急情況下高爐的生產。

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