在炼铁生产中，鼓风机送风能力的大小及发挥情况是高炉能否高产的关键。瑞士苏尔寿风机在我国现行的风机系统中处于性能和技术绝对**地位。它具有机构精密、效率高、送风特性好、运行稳定等优点，但控制系统要求严格、与之相关联的被控对象较多。以前，进口的苏尔寿风机控制系统均采用DCS加常规控制仪表进行控制，系统造价高，可靠性取决于调节控制仪表。而我国目前开发的风机控制系统仍很不完善，系统运行的高低主要取决于开发人员本身对系统的了解和对风机性能的理解，往往会由于人员失误造成一些问题。因此，用户有完善、规范高炉鼓风机控制系统的强烈要求。本文探讨瑞士AV63 12型轴流式高炉鼓风机的PLC控制。
1风机系统构成可以看出，对于鼓风机系统，空气在经过滤风室之后进入鼓风机。鼓风机对其做功后将其从排风管道排出，排风管道分成3路分别通向防喘振阀、电动放风阀和主风门。当机组处于正常的工作情况时，防喘振阀和电动放风阀都处于关闭状态，风机排出的空气由主风门通向高炉。若风机工作点进入了防喘控制，控制系统将打开防喘振阀进行放风，以降低风机的出口压力，使风机的工作点远离喘振边界。防喘阀分为大阀和小阀，大小防喘阀为分程控制方式。当两个防喘振阀均出现故障，不能正常工作时，操作人员用手动控制电动放风阀完成放风操作。风机的静叶角度执行机构为一台伺服装置完成推动静叶角度旋转的操作。
2控制系统的结构设计高炉压缩机控制站硬件选用西门子S7 400系列高端PLC.工程师站（ ES）和操作员站（ OS）选用西门子工业PC机并在Windows2000下安装西门子WinCC人机界面平台软件、西门子工业以太网卡CP1613.交换机选用西门子工业以太网交换机OSM ITP62.控制系统结构示意图如所示。
3控制功能实现3. 1定风量/定风压调节系统3. 1. 1静叶可调概念全静叶可调式轴流压缩机的叶片组由多级旋转叶片（称为动叶）和若干级静止叶片（称为静叶）组成。静叶与动叶之间的夹角称为静叶角度，静叶可调是指静叶角度可以通过控制系统来调整。例如： AV 63 12全静叶可调式轴流压缩机的静叶角度在14 79之间可调。静叶角度越小，压缩机的出口风量、风压越小，拖动压缩机的主电机的负载越轻。为了减小主电机的启动电流，要求启动时压缩机的静叶角度为14 ，因此14也称为压缩机启动角度。但是静叶角度
在14 22之间时，压缩机的运行处于一种气动不稳定状态，这对机组的运行很不利，所以在压缩机组启动完毕后应尽快地将静叶角度调至22 ，这一过程称为静叶释放。当压缩机组向高炉正常供风时，静叶角度根据工艺需要在22 79之间连续可调，因此22也称为压缩机*小工作角。
静叶释放后若无停机状态发生，静叶角度无法调至22以下，这是为保证机组安全运行而设置的。
3. 1. 2静叶伺服系统轴流压缩机对风量和风压的调节是通过调整压缩机静叶角度的变化来实现的。静叶角度的调节回路由内环控制和外环控制形成的串级回路组成，如所示。外环部分通过PLC内部的PID调节控制器完成；内环部分包括静叶位置变送器、静叶伺服控制器和静叶伺服机构。
通过调节静叶角度的变化，可按工艺状态的要求增降压缩机的出力，在工艺对风量要求不大时，压缩机的负荷也随之降低，没有因放空运行造成的能源浪费，节能作用十分明显。
伺服控制器：在内环控制部分，静叶伺服控制器通过比较来自位置变送器和PLC的控制信号，发出伺服指令信号驱动静叶伺服机构，推动静叶承缸按指定方向动作，从而完成对压力和风量的稳定控制。
PLC内部回路：在外环控制部分，操作人员可选择定压力或定流量控制、手动或自动控制，按照工艺需要对目标值进行设定，由PID调节器完成对压力或流量的自动调节。
3. 2防喘振调节系统喘振是透平机械的固有特性，是压缩机在低流量的条件下，叶片上产生气流脱离形成的脉动流，与出口管网的气容和气阻之间形成的振荡现象。轴流压缩机发生的喘振危害远远大于其它类型压缩机，主要表现在以下几个方面：①由于动静叶之间的间隙很小，喘振时，引起过大的振动会损坏叶片等元件。②气流脉动和机内温度上升会危及叶片和内缸。③流量和压力的大幅振荡会导致压缩机从正的流量特性跃变到负的流量特性，使运行不稳定，压缩机进入逆流工况。根据上述情况，必须禁止轴流压缩机进入喘振工况。
3. 2. 1防喘振控制的意义高炉在炼铁过程中的供风要求和炉况变化会导致附属管网与机内流量和压力的变化，当机内气流在低流量条件下，风机将运行至喘振区。这时在风机的叶栅上产生气流脱离而形成脉动流，并与附属管网的气容和气阻之间形成自激振荡现象。风机内的气流和附属管网的压力和流量脉动可能发展成增幅振荡，形成周期性的气流倒流和排出气体压力急剧下降，并产生巨大的吼叫声和急剧的温升，即喘振。喘振时气流的冲击传递给叶片，在轴上产生交变的应力，引起轴剧振。由于动静叶栅之间的间隙很小，此时所引起的过大机械振动会损坏叶片等机件，气流脉动和机内温升也会危及叶片与内缸；流量和压力的大幅度振荡会导致风机从正的流量特性跃变到负的流量特性上运行，使风机进入逆流工况，因此必须设置防喘振控制。
3. 2. 2全静叶可调式轴流压缩机的防喘振控制原理及方法由于喘振的根源是由于排气压力过高引起的，机组发生喘振时对应的排气压力称为喘振压力，同一型号的静叶可调式轴流压缩机根据制造、安装地点、安装精度、进气温度、大气压力等原因，喘振压力会发生变化，另外全静叶可调式轴流压缩机在不同的静叶角度下对应的喘振压力也不一样。防喘振调节的关键是防喘振控制曲线的设定，它不但影响鼓风机的安全程序，而且也影响鼓风机的运行范围和能量放空，是防喘振控制系统中的控制调节核心。
由实测出的风机喉部差压（ P）与排气压力P的函数关系得出风机的特性曲线和喘振曲线，即在不同的静叶角度（喉部差压）下，测量对应的喘振压力，一般至少测量5 7点。将测量的点用折线连接即可绘出横坐标为喉部差压，纵坐标为排气压力参数的曲线，称为该机组的喘振线。将喘振线纵坐标参数下移5% 10%得到原始该机组的防喘振线。某实测喘振线、防喘振线如所示。将喘振线纵坐标参数下移5%得到防喘振线。
3. 2. 3防喘振控制的PLC实现方法由于采取了信号故障判断措施，消除了由于信号故障引起的误放空、误停机现象。
程序中采用变常数PID调节算法，在进行防喘振调节的过程中既保证了工况点快速远离喘振区域又尽量减小了由于放空引起的压力大幅度波动。采用温度、压力补偿算法，使得防喘振控制的使用适应各种气候条件。采用防喘振调节手动/自动低选方法及相应确认提示，消除误操作可能性。该控制方法结合了全静叶可调式轴流压缩机的特点和压缩机工艺的实际要求，在可靠的保护压缩机的前提下提高了系统控制的稳定性和可靠性，是一种比较完善的全静叶可调式轴流压缩机的防喘振控制方法。
3. 2. 4防喘线计算测得进气温度T = 31 ，先将T变成0 1的数，为T MD，即T MD = （T + 50）/ = （T + 50）/ 100.补偿系数p 01 = / （273. 15 + T ） = 0. 33； p 02 = / （273. 15 + T） = 0. 73.经温度补偿T MD p 01 + p 02所得数值送入PLC进行控制。
实测喘振线为在不同静叶角度下测得排气压力P和喉部差压P .静叶角度换算公式为（静叶角度- 14 ） 100/ （ 79 - 14 ） ，将静叶角度换算成开度（ % ） ，将排气压力下移5%得到防喘线。 ST EP7防喘线是将排气压力P除以0. 6 M Pa得到0 1的数，喉部差压P除以20KPa得到0 1的数。将P ， P值（ 0 1的数）送入PLC作为ST EP7防喘线进行控制。 WinCC坐标（喘振线）是将实测排气压力和喉部差压经坐标变换得到。 （ 500- 583. 33排气压力）作为WinCC排气压力坐标， （ 100+ 25喉部差压）作为WinCC喉部差压坐标。 WinCC坐标（防喘线）是将排气压力坐标下移5%得到。测试结果及计算数据均记入。
3. 3重要逻辑连锁控制控制系统中除了设置定风量/定风压调节控制和防喘振调节控制外，还有机组安全运行方式，启动联锁，静叶释放（电拖机组） ，自动操作，逆流、持续逆流、轴振动过大、轴位移过大、动力油压力过低、润滑油压力过低等停机联锁保护，保护压缩机组的安全。运行安全联锁是控制压缩机启/停和运行状态*为重要的关键设备，其主要控制对象为高压电气联锁（电拖机组）、可调静叶、防喘振阀快开电磁阀、逆止阀。在机组运行过程中，各种安全联锁功能按一定时序相互关联，用以实现对压缩机组的联锁控制，以保证机组的安全。另外，在PLC控制程序和上位人机界面中对每一个参控变量均设置了报警信息提示，使操作员可以快速地查找故障点，及时处理故障。
3. 3. 1机组启动的控制设置启动条件联锁控制的目的就是为了保证机组在启动前所必须具备的外部条件和内部状态全部符合要求，保证机组安全正常的开机。主要的外部条件有：润滑油温度、润滑油压力、动力油压力、静叶位置、防喘阀位置等，内部状态条件是指用于机组安全联锁的各种内部存储器的状态在开机前必须全部复位。当条件全部满足后，系统发出允许启动的信号，否则开机操作无效。
3. 3. 2紧急停机控制在机组运行过程中，若发生下列任一事故均为机组重故障，为了防止事故进一步扩大和保证整个机组的安全，必须紧急停机。联锁停机的主要外部条件有： （ 1）润滑油压力过低（三取二） ；（ 2）动力油压力过低（三取二） ； （ 3）手动紧急停机（来自电控盘） ； （ 4）软键手动紧急停机； （ 5）风机轴位移过大； （ 6）风机轴振动过大； （ 7）机组持续逆流； （ 8）主电机运行信号消失。紧急停机程序结果是将放空阀快速全开，逆止阀快关，静叶闭锁至14 .联锁停机在关闭机组驱动能源的同时，将可调静叶、逆止阀、防喘阀自动闭锁在安全位置，同时自动记录并保持造成停机的原因，以便事后查证。
3. 3. 3逆流保护逆流是轴流压缩机*危险的工况，逆流保护是轴流压缩机*为重要的保护。由于出口压力高，压缩气体不能畅通输出，则旋转机械能将其转化为热能使叶片膨胀，造成动叶和静叶的相碰而损坏轴流压缩机。防止逆流的根本措施是加强防喘振控制，阻止喘振状态进一步升级，并防止出口气体的倒流。逆流保护是通过逻辑控制和防喘振控制的密切联系，来达到预期的目的。逻辑系统根据喘振的强弱、持续时间的长短，进行综合判断处理，大致分为3个阶段实施不同的措施： （ 1）靠防喘振控制自动调节来消除； （ 2）通过安全运行程序来消除逆流工况； （ 3）万不得已的情况下实施紧急停机。在防喘振调节的作用下，在机组接近喘振时防喘振阀自动调节，可保证机组工况不至于达到喘振点。但考虑到在万一发生特殊情况下（如防喘振阀调节失灵等） ，机组也有进入喘振区的危险。设置逆流保护联锁正是出于这种预防万一的考虑，在运行过程中自动判别机组是否发生喘振和逆流，以便在确实发生喘振的情况下执行安全联锁，确保机组绝对安全。
3. 4辅助设备控制辅助设备是指各种对压缩机运行必不可少的外围设备，从保证压缩机持续运行的角度来看，这些外围设备的重要程度并不亚于机组本身。辅助设备监控主要包括：润滑油辅助油泵控制、动力油泵控制、润滑油箱加热器控制、动力油箱加热器控制、盘车机构控制、电动送风阀控制等。
4结束语开发及规范的苏尔寿AV系列风机控制系统已在杭州钢铁集团公司投入运行。运行一年多来，控制系统的性能稳定，检测精度高，保护功能完善，抗干扰能力强。特别是防喘振曲线的在线显示和控制已在风机的安全可靠和经济运行方面发挥了重要作用，达到了预期的各项。
