风机液力耦合器调速在炼钢厂的应用

封卓

摘 要：布袋除尘风机被广泛应用于炼钢生产工艺的烟气除尘中。布袋除尘风机一般都是利用液力耦合器对风机进行调速驱动的。以涟钢210转炉厂为研究对象，根据用户点在炼钢各生产环节中除尘需求的差异，应用液力耦合器的风机自动调速功能对风机风力进行调控，从而有效地降低了电机的输出功率，提高了除尘效果，实现了节能环保的目标。

关键词：布袋除尘；液力耦合器；连锁控制；节能环保

中图分类号：TH137.331 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）13-0032-02

1 概述

布袋除尘风机以其对细微粉尘收集的效率高和适应性强，可收集不同性质的粉尘，以及结构简单、工作稳定等特点被广泛应用于建材、冶金、化工等行业。其工作原理是尘粒在绕过滤布纤维时，因惯性力作用与纤维碰撞而被拦截，使含尘烟气经过导流系统后均匀地进入除尘器本体的滤布纤维过滤区过滤，净化后的烟气由风口直接排出。液力耦合器作为除尘风机的动力传输设备，它又被称为液力联轴器。液力联轴器内局部充满工作液体，当泵轮在原动机带动下旋转时，工作液体便会被泵轮叶片驱动，在离心力的作用下，工作液体沿泵轮工作腔的曲面流向涡轮，同时产生切向力；当泵轮内的工作液体流到涡轮腔时，由切向力推动涡轮叶片，这样，涡轮便会得到转矩。所以，液力耦合器是一种非刚性的连轴器，它连接着原动机的输出轴和风机动力输入轴，利用液体与泵轮、涡轮叶片之间的相互作用而产生动力矩，从而将原动机的力矩传送到风机上去，通过调整机构和力矩的传送，进而达到调节风机转速的目的。

2 布袋除尘工艺及设备简介

涟钢210转炉厂的2座210 t转炉共设计了3台布袋除尘风机，分别为二次除尘风机、混铁炉脱硫除尘风机和精炼炉除尘风机。单台风机设计风量1 200 000 m3/h，液力耦合器型号为YOTCP-1250，风机电机型号为YKK800-8 10 kV、2 500 kW，电动执行器型号为ZH1600-K，控制采用西门子PLC.3台布袋除尘风机传动液力耦合器利用电动执行器调节传输力矩，进而调整风机转速，达到控制风力调整吸入的烟气量的目的。

3 现状及改进措施

3.1 现状

自210转炉厂投产以来，3台布袋除尘风机长期处于高速运行的状态，无法根据生产节奏来调节风机转速，需要人工通知操作人员进行升速、降速控制，不能实时控制，所以，除尘效果差，容易造成环境污染。由于不同岗位的操作人员之间的沟通不到位，长期存在不能及时升速的问题，使得用户点除尘吸力不够，导致烟气不能及时被抽走，进而造成环境污染。

3.2 改进措施

针对上述情况，我厂对3台布袋除尘风机的调速方式进行了控制优化，通过自动化控制程序对除尘风机的转速进行实时调节，以达到根据用户使用情况实时调节风速、节能和及时抽走烟气的目的。

3.2.1 转炉二次除尘

将转炉分为兑铁、冶炼、出钢三个阶段，使除尘阀门与相应的冶炼阶段进行连锁控制。将转炉的氧枪PLC与除尘PLC建立通讯连接，将转炉除尘阀状态数据发送至转炉二次除尘PLC，由转炉二次除尘PLC再根据炉前阀门的开关状态和使用个数实时控制、调节风机转速。

3.2.2 混铁炉脱硫除尘

建立脱硫PLC、混铁炉PLC与混铁炉脱硫除尘PLC的通讯连接，将3个脱硫站的搅拌位除尘阀门开关信号与扒渣位除尘阀门开关信号、混铁炉兑铁和出铁时的除尘阀门的开关信号和8#高炉兑铁时的除尘阀门开关信号传送至混铁炉脱硫除尘PLC，混铁炉脱硫除尘PLC根据混铁炉脱硫区域除尘阀门的开关状态和阀门、开关的个数实时控制、调节风机转速。

因为混铁炉出铁阀门管径大和脱硫除尘效果不佳，所以，在这几个阀门信号到来时，人为增加了阀门的计算个数。例如，出铁除尘阀开时，按两个除尘阀门打开进行计算。

3.2.3 精炼除尘

精炼炉允许高压合闸的信号在画面制作按钮，限制每一炉钢只允许操作一次，并保持信号持续一炉钢的时间。然后，建立精炼PLC与精炼除尘PLC的通讯连接，将允许高压合闸作为精炼炉准备生产的信号发送至精炼除尘PLC.

由于精炼皮带上料时同样会产生大量的烟尘，所以，需要建立精炼皮带上料PLC与精炼除尘PLC之间的通讯连接，把精炼皮带上料的运行信号发送至精炼除尘PLC.精炼除尘PLC根据信号判断精炼炉是否生产，在生产的前6 min，烟气量产生较大时，使风机处于高速运转的状态之后降速，再根据2座精炼炉的状态配合给出不同的风机速度。

3.2.4 程序控制优化

以上自动控制和风机转速优化都是通过西门子PLC程序控制实现的自动连锁，通过对各个用户端状态的实时判断来操控风机的转速。由于3台布袋除尘都采用的是液力耦合器调速，因此，只有通过对液力耦合器点动执行器的调节来控制风机转速。然而在实践过程中发现，在转炉生产节奏紧张时，各个除尘阀门的动作比较频繁，因此，调速也相对频繁。在频繁的升速、降速过程中，高压电机经常存在过流现象，并且频繁的升速、降速也容易损坏设备。针对这一情况，我们采用分步、分阶段加减速的控制方式，对液力耦合器、执行器的给定是每隔3 s只增加0.1的输出值，这样大大减少了调速过程中的电流冲击，同时，也减少了因电流过大导致高压设备跳闸而影响生产的事故发生。

4 效果

实现3台布袋除尘风机速度与各个用户端阀门的连锁控制比以往人为调速更为实时、准确，这大大节省了人力成本，同时，还避免了因升速不及时造成的环境污染，并且使得风机不再长时间处于高速运行的状态。这样做，不仅保护了设备，还延长了设备的使用寿命。设备经过改进后，各个用户点的除尘效果得到了明显的改善。

5 结束语

液力耦合器控制风机调速已在很多场合被广泛采用，然而液力耦合器在调速范围和调速精度等问题上与变频器调速相比还存在一定差距。最新的除尘风机设计越来越趋向于使用高压变频器进行变频调速，但是，由于高压变频器价格昂贵，操作维护复杂成为了阻碍其推广的重要原因。因此，我们在利用现有液力耦合器调速的方式下，对其控制方式进行优化，使其最大限度地发挥出调速和节能的效果。

参考文献

[1]王鸿合，张斌.布袋除尘器技术及其应用[J].吉林电力，2004（5）.

[2]杨晓凤，李开峰.浅谈液力联轴器的使用[J].科技信息（科学教研），2008（23）.

〔编辑：白洁〕

Abstract： Dust bag fans are widely used in steel production processes in flue dust. Dust bag fan usually use hydraulic coupling for speed on the fan drive. In LIANGANG 210 converter plant for the study， the difference in steelmaking dust needs of the production processes according to the user point of application of hydraulic coupling automatic fan speed control function to regulate wind turbine， thus effectively reducing the output of the motor power， improved dust effects， to achieve energy saving targets.

Key words： dust bag； hydraulic coupling； chain of control； energy saving