罗茨风机自控逻辑_罗茨风机

罗茨风机自控逻辑：优化罗茨风机控制逻辑保障安全运行

　　山东锦工有限公司是一家专业生产罗茨风机、罗茨鼓风机等机械设备公司，位于有“铁匠之乡”之称的山东省章丘市相公镇，近年来，锦工致力于新产品的研发，新产品双油箱罗茨鼓风机、水冷罗茨鼓风机、油驱罗茨鼓风机、低噪音罗茨鼓风机，赢得了市场好评和认可。此类产品已广泛应用于电力、污水处理、环保、化工、钢铁、建材、农药、制药等行业。产品和服务远销全国各地及东南亚，深受客户好评。

　　我公司现有2台660MW机组，锅炉、汽轮机、发电机都是上海电气集团产品。锅炉型号SG2021/25.4-M988型，配置2台型号为FAF16.6-12.5-1送风机、2台型号为SAF35.5-20-2引风机、2台型号为JGR450罗茨风机，每台风机带50%负荷。三锦工机都是山东锦工产品，引风机和罗茨鼓风机电机采用滑动轴承，润滑油需求量较大，所以每台引风机和罗茨风机配备了一台润滑油站和一台液压油站。润滑油流程为：润滑油泵（两台，一用一备）→单向阀→滤网（两只，一用一备）→冷油器（两台，一用一备）→风机轴承箱、电机轴瓦。液压油流程为：液压油泵（两台，一用一备）→压力调节阀→滤网（两只，一用一备）→液压缸。送风机电机采用滚动轴承，每台送风机配备了一台液压-润滑联合油站，将液压油站和润滑油站合二为一。油站配套厂家是上海利安公司。在运行中发现风机有些逻辑不合理，在2021年发生过一次因喘振误报警造成#1炉A引风机跳闸，机组被迫降负荷运行。一台风机跳闸后，炉膛负压波动很大，极可能造成停炉。油系统在运行中也存在油压无法监视，逻辑不合理现象。

　　二、风机润滑油系统控制与保护的存在问题

　　1、引风机和罗茨风机电机轴承温度超过95℃，延时6秒跳闸风机。但所有的轴承只有1个温度测点，一旦测点损坏，会误跳闸风机。

　　2、引风机及罗茨风机当润滑油泵全停时，延时5秒跳闸风机，延时时间过短，运行人员和维护人员来不及检查处理。

　　3、引风机和罗茨风机润滑油压力低于0.18MPa延时10秒跳闸风机。

　　4、送引风机、罗茨风机喘振大延时3秒跳闸风机。

　　5、所有风机的润滑油站和液压油站只有就地压力表，没有压力变送器将油压传送到DCS，运行人员对这些重要风机的油压监视不到，查看油压只能通过现场检查，风机备用油泵的启动都是由压力开关控制。

　　6、引风机和罗茨风机液压油泵全停延时10秒跳闸风机

　　三、优化风机运行控制、保护的解决方案

　　1、在机组运行中，我们发现只有一个温度测点保护动作就跳闸风机的风险较大，就将所有电机轴承温度高跳闸风机的测点由跳闸保护测点改为监视测点，发现电机轴承温度高时立即安排人员到现场测量温度，若温度的确达到跳闸值立刻手动停用风机，如果测点误报警，联系热控人员检查处理。

　　2、引风机及罗茨风机润滑油泵全停时，延时5秒跳闸风机，这一逻辑很不合理。引风机和罗茨风机电机轴瓦带有甩油环，当轴瓦不进油时，电机厂家保证轴瓦还可以安全运行半小时，2021年4月用#1炉B罗茨风机电机轴瓦做实验，轴瓦断油2小时，轴瓦温度从45℃升高至54℃，升温不超过10℃，原低于轴瓦报警温度75℃。为了防止风机主轴承在短时缺少润滑油时烧坏，咨询上海鼓风机厂。该厂技术人员告：风机轴承箱上有9或12个温度测点，每个轴承有三个温度测点，当任一轴承三个温度测点有两个测点温度显示高于90℃，延时3秒跳闸风机，主要以轴承温度为风机跳闸条件，对风机润滑油泵全停延时无具体时间要求。根据现场试验和厂家意见，结合现场情况，我公司将引风机和罗茨风机润滑油泵全停延时5秒跳闸风机的逻辑改为延时15分钟跳闸风机，15分钟足够运行人员到现场检查、处理和热控人员更改逻辑。若风机主轴承温度超过90℃，

　　3、3、引风机和罗茨风机润滑油压力低于0.18MPa延时10秒跳闸风机，我们认为延时太短，运行人员来不及处理风机就已跳闸，根据上一条的理由，也已改成延时15分钟跳闸风机。

　　4、每台风机只有一个喘振测点，2021年曾经发生一次#1炉A引风机喘振误报警跳闸风机，机组RB动作，险些造成机组停机的事故。风机发生喘振时，会出现流量、风压的大幅度波动，引起风机及管路系统周期性的剧烈振动，并伴有强烈的噪声。风机振动、电流、风压在DCS上都有监视点，振动>10mm/s时风机跳闸。运行人员可以根据振动、电流及风压变化判断风机是否真正发生喘振。现将风机喘振大延时3秒跳闸风机的保护取消，改为声光报警。在此保护取消后，又发生几次风机喘振大误报警，但风机参数正常，事后热控人员检查是喘振测点有故障。如不解除此保护，又会造成几次风机跳闸事故。

　　5、原风机液压油站和润滑油站都没有压力变送器，运行人员无法监视油压，备用油泵启动和油泵跳闸都是由压力开关传送信号来完成，如果压力开关损坏，可能造成风机误跳闸。为防止此类现象发生，我公司在液压油和润滑油管路上各加一只压力变送器。将液压油和润滑油压力远传至DCS，并将油泵电流也传至DCS，运行人员在集控室可以监控到油泵运行状态。为防止压力开关损坏导致风机误跳闸，我们将压力变送器显示油压与压力开关信号做“与”逻辑关系，当“油压低低”压力开关信号发出，并且压力继电器显示压力确实低于设定跳闸压力时，风机才会跳闸。

　　6、原逻辑中当罗茨鼓风机和引风机液压油泵全停时，延时10秒跳闸风机。通过一段时间运行后，我认为此逻辑不合理。当液压油泵全停时，液压油无压力，只要将该风机切为手动控制，风机不操作动叶，液压缸伺服阀进回油口都被盖住，液压缸中的油只会从伺服阀与阀套之间的间隙流出，此间隙一般只有0.01-0.02mm，漏流量很小，风机可以保持较长时间的稳定运行。在2021年101C修中将此跳闸保护取消，改为声光报警。2021年7月，我公司#1炉A罗茨风机两台液压油泵全停，电气人员检查处理后，很快恢复了电源。由于取消了跳闸保护，没有影响风机正常运行。

　　四、结束语

　　风机的润滑油和液压油系统的逻辑在机组运行一段时间后根据现场风机运行和试验情况进行优化，取消风机轴瓦温度高跳闸风机的保护，延长润滑油压力低和润滑油泵全停跳闸风机的延时时间，将风机喘振保护由跳闸保护改为报警保护，油系统加装压力变送器。通过这些改造，风机运行状况良好，没有发生因保护误动作造成风机跳闸现象。

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　　(来自：罗茨风机，罗茨鼓风机，罗茨真空泵，回转式鼓风机，回转风机，

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罗茨风机自控逻辑：罗茨风机工作原理3个重点3张图完美解读！

　　罗茨风机属于容积式回转风机，主要的动力来源为电机、柴油机或者电机柴油混合式， 选型的主要参数有风量、压力、转速、电机功率等，今天要和大家分享的知识是其工作原理，该文会从罗茨风机的结构形式、工作原理、注意事项等方面，为大家详细讲解罗茨风机的工作原理。

　　1、结构形式

　　一台普通的三叶罗茨风机，主要由两部分构成：驱动机和机头，驱动机是风机的动力来源，可以是电机也可以是柴油机，机头是罗茨风机的主要工作组件，通过有规律的运转，以达到气体输送的目的。

　　想要了解罗茨风机的工作原理，必须对罗茨风机的机头结构有充分的了解，机头的主要组成部分有：墙板、机壳、主动叶轮、从动叶轮、主动从动齿轮、主副油箱、轴承等，为了大家对罗茨风机的结构有清洗的认知，小编特意整理了一份结构图供大家参考，如下所示：

　　2、工作原理

　　罗茨风机有两个叶轮（图二，圈中部分），在电机带动下，两个叶轮会相向转动，当叶轮转过进气口之后，两个叶轮和墙板及机壳之间会形成一个密封的腔室，叶轮继续转动，密封腔室里面的空气会被压入排气口，如此反复经过进气口和排气口，将外界空气输送至目的地。

　　叶轮与叶轮、叶轮与墙板、叶轮与机壳之间会存在一定的间隙，该间隙有固定标准和误差，误差过大会产生其他相应的故障问题。在叶轮经过排气口时，在管道前方压力的作用下，会将部分气体通过间隙泄漏至外界，这样的泄漏，我们称之为内泄漏。

　　罗茨风机的具体的工作原理流程请看下图：

　　3、注意事项

　　罗茨风机属于容积式风机，所以，在运转起来之后，风量基本不会发生变化，当前方压力稍有变化时，也能够持续进行空气输送。

　　在长期使用之后，罗茨风机的风量会发生变化，多为风量减小，引起的主要原因是：叶轮与叶轮间隙、叶轮与墙板间隙、叶轮与机壳间隙发生了变化，造成内泄漏增大，进而影响罗茨风机的风量。

　　为了保证罗茨风机正常工作运转，风机的其他组件也起到了非常重要的作用，如：轴承、齿轮等，配合工作的组件出现了异常故障，对风机的运转也会造成很大的影响。所以，后期使用维护中，不仅要对重要组件进行细致维护，其他的配合组件也要定期进行养护！

　　罗茨风机的工作原理很简单，辅助一些图片，我们能够对其工作原理有清洗的认知，在理解罗茨风机的工作原理时，首先要掌握其基本结构，然后再去掌握其运转原理，这样就能够很好的掌握罗茨风机的工作原理了。

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罗茨风机自控逻辑：罗茨风机自动化检测控制系统

　　原标题：罗茨风机自动化检测控制系统

　　山东锦工有限公司是一家专业生产罗茨鼓风机、罗茨真空泵、回转风机等机械设备公司，位于有“铁匠之乡”之称的山东省章丘市相公镇，近年来，锦工致力于新产品的研发，新产品双油箱罗茨风机、水冷罗茨风机、油驱罗茨风机、低噪音罗茨风机，赢得了市场好评和认可。

　　本系统共有三种运行方式可供选择，即“就地”、“远控”、“自动”；在触摸屏上我们可以选择就地或远控两种方式。

　　在我们的集控室罗茨风机供电界面上有一个自动/半自动转换开关，当我们在触摸屏上设置了远控方式时，此开关才会有效，当我们选择自动时，罗茨风机进入自动运行状态，此时，不管是现场触摸屏，还是集控室，都不能进行控制，只能进行监测罗茨风机的运行参数：当我们选择半自动时，罗茨风机进入半自动运行方式，此时，可以用集控室的控制终端进行控制；当我们把现场触摸屏打到就地时，就只能进行现场的触摸控制。

　　罗茨风机监测系统的硬件设计

　　罗茨鼓风机自动控制原理

　　监测系统由各类传感器、电量变送器、工控机和其他外围设备组成，系统结构如下所示，各环节的设计充分考虑矿井含尘、潮湿、气流脉动的恶劣通风环境，以及其他电器设备的电磁干扰。 在各类传感器选型除了满足精度的基础上，也极其注重设备的抗干扰性能。

　　罗茨风机参数的监测

　　通过以上的分析可知，为了达到主通罗茨风机性能在线监测的目的，应实时在线监测以下主要参数：平均流速、矿井负压、罗茨鼓风机入口静压、电机有功功率、电流、电压、气体密度，转速等。根据以上参数可求得罗茨风机的各项性能指标，再根据相似原理换算至规定状态下即可绘制通罗茨风机的性能曲线。

　　罗茨鼓风机监测系统的软件设计

　　可编程逻辑控制器的罗茨风机自动监控设计

　　整个系统按照功能可以分为三大部分：信号检测部分、数据采集处理部分、上位机和触摸屏部分。

　　电机振动参数由安装在罗茨风机轴承上的速度传感器及变换器传送至PLC的模拟量模块。

　　温度监测部分是由内置在电机的PT100热电阻传感器和变送器、智能仪表（温度巡检仪）构成，多路电机温度参数在控制柜巡回显示，同时温度巡检仪与PLC进行通信，将参数上传。

　　压差参数是由相应的压差和负压传感器传送给PLC的模拟量模块进行处理。

　　电气参数由安装在各开关柜内的智能综保单元与PLC以通讯的方式进行信息传送，同时对电机的控制命令也经由综保单元实现，传送的电气参数有电压、电流、功率、功率因数、频率等多种参数。

　　PLC模块软件设计

　　PLC的监控程序包括系统监控程序和用户监控程序两部分。由于考虑到罗茨鼓风机运行的重要性，采用了三级操作模式，即手动操作开关、就地触摸屏控制、上位机遥控操作，其中对于罗茨风机的启停操作也运用了两种方式，一种通过CP340给综保装置发遥控命令，利用综保装置的遥信状态当作反校模式；另一种是通过DO模块直接接线到高压开关的合分向继电器线圈，这样确保了罗茨风机高压开关操作的可靠性。

　　CP340模块与多台综保装置通过RS485接口利用其自定义的协议进行问答式通讯，考虑到电气量的特殊性，我们在设置相隔150M与每台综保装置循环进行通信；另一块CP340模块也通过RS485接口利用其自定义协议与温度巡检仪进行通信，考虑到温度参数变化的迟缓性及合理分配CUP的资源，设置循环通信时间为5分钟。整个系统中延时及分析判断的中间状态都在PLC内部完成，充分利用了PLC的内部资源。

　　用PLC实现罗茨风机的自动控制

　　本系统采用了分块程序结构编程，分块程序是指把一个工程的全部任务分成多个任务模块，每个模块的控制任务则根据具体情况编写相应的子程序进行处理，在程序执行过程中，CPU不断扫描主程序OB1碰到子程序调用指令就转移到相应的子程序中执行。分块程序虽然结构复杂一点，但是可以把一个复杂的控制任务分解成多个简单的控制任务，分块程序有利于程序员编写，而且程序调试起来也比较简单。

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罗茨风机自控逻辑：罗茨鼓风机自动控制系统

　　原标题：罗茨鼓风机自动控制系统

　　山东锦工有限公司是一家专业生产罗茨风机、罗茨鼓风机等机械设备公司，位于有“铁匠之乡”之称的山东省章丘市相公镇，近年来，锦工致力于新产品的研发，新产品双油箱罗茨鼓风机、水冷罗茨鼓风机、油驱罗茨鼓风机、低噪音罗茨鼓风机，赢得了市场好评和认可。此类产品已广泛应用于电力、污水处理、环保、化工、钢铁、建材、农药、制药等行业。产品和服务远销全国各地及东南亚，深受客户好评。

　　高炉罗茨鼓风机在炼铁生产中是一重要的子系统，该系统控制的好坏直接影响到送风的质量，从而关系到高炉生铁的产量和能耗。

　　一、系统介绍及主要设计参数

　　武钢7#高炉罗茨鼓风机设计使用的是MAN TURBO公司的AV90-15机组。该机组由10KV ABB同步电机通过增速齿轮箱带动轴流罗茨鼓风机。该机组还有如下的辅助系统：润滑油和控制油单元，动力油单元，顶轴单元，盘车单元，进气过滤器单元等。

　　二、自动控制系统构成

　　TURBOLOG DSP BASIC/4为主控制器站，采集处理所有I/O信号。TURBOLOG PROTECT中的COMPACT/M3为冗余喘振监测（逆流保护）系统，并带有VOTER CARD REL2002（紧急停机保护选择系统）和喘振计数器，使用TURWIN可进行编程和强制调试。TURBOLOG DSP PROVISET为支持人机界面的计算机系统，提供实时监控、趋势记录、通讯功能。风机监控系统使用BENTLY NEVADA 3600 。建有一个操作站和一个工程师站。

　　三、系统控制功能及原理

　　整个机组的控制系统有以下几大部分：连续控制、逻辑控制及操作监视管理等。连续控制功能有送风流量/压力调节系统、风机防喘振调节系统。逻辑控制系统有机组启动步骤联锁系统、逆流保护系统、重故障紧急停机联锁系统、供辅设施控制系统、送风与拨风控制系统等。

　　（一）重故障紧急停机联锁控制

　　为保障机组的安全运行，设有相应的停机联锁保护，如果满足其中一个条件，就要进行联锁保护停机。这些条件为：（1）按下急停按钮，（2）风机轴位移过大（+/-0.6MM），（3）持续逆流，（4）润滑油压力过低（低于0.8bar），（5）主电机跳闸。

　　（二）防喘振控制

　　1．控制原理

　　轴流风机运行在不同的风压时，都有严格的吸入风量限制范围，低于该限则发生喘振。喘振时出风压力和流量急速地升降，会听到喘气般的声音，风机的空气温度会急速上升，所以应绝对避免风机在喘振区工作。通过控制防喘阀，防喘振控制系统使风机的操作点始终保持在稳定范围内，不受过程流量和压力的约束。防喘控制是独立的，但它的功能在某些过程会受到限制。如在机组启动和停止时防喘阀是处在故障安全位全开位的。

　　风机的特性曲线，即风机进风压力与排风压力比POUT/PIN与进风体积流量QIN的关系曲线。1-6号曲线对应与不同的静叶角度，每条曲线都有一个最高点，而连接最高点的虚线即是风机的喘振线。喘振线的是通过对风机做喘振试验，实测出风机4种进入喘振状态下的进风压力PIN、排风压力POUT、进风温度TIN、喉部压差△PIN等参数，根据它们的函数关系得到的。为防止风机进入喘振工况区，确保风机安全运行，将防喘线平行下移3%、6.4%、9.72%得到三条同样形状的曲线作为防喘振调节系统的安全运行线、喘振预报线、防喘线。

　　其安全运行线的方程近似为：

　　POUT/PIN=a+bQ2IN/TIN

　　QIN进风流量，a b风机系数

　　QIN2=K2△PIN/? ?PINM/zRTIN

　　K比例系数，M气体分子量，z气体压缩因子，R气体常数

　　△PIN=r(POUT-aPIN)/bK2，r=M/zR为常数

　　只有当△PIN=r(POUT-aPIN)/bK2时，风机才不会喘振。

　　2．控制方法

　　系统的工作原理是：风机喉部压差△PIN、进风压力PIN、排风压力POUT、进风温度TIN的PV值，经测量变送后送入折线函数单元FX，作为防喘调节系统的输入，系统按防喘线的函数关系计算后得出给定值SP，与排气压力POUT的PV值比较，当PV值达到报警值时，系统发出报警信号；当PV值达到或超过放空值时，防喘振调节系统起调节作用，经PID计算后得到相应的值，控制放风阀的开度，使放风阀打开，工况点重新回到放空线以下运行；若放空

　　阀开启仍不能使工况点回到放空线以下，工况继续恶化，当PV值达到紧急放风值时，计算机输出信号使电动放风阀快速开启，实行紧急放风.系统流程如图3-3。

　　由于放风量变化范围大，而且要求动作快，设置了主、副放风阀。副放风阀采用快速反应的小型阀，以求防风的平稳，只有在紧急状态时才启动主放风阀。这应实行分程控制，分程的取值范围，视工艺要求而定。

　　3．逆流保护

　　逆流是罗茨风机喘振的前兆，逆流保护可作为防喘控制的一项附属保护措施。当喘振发生且超过了防喘调节器的范围，逆流保护控制逻辑将调节罗茨鼓风机防止喘振状态的进一步升级。在机组启动完毕，并且静叶已经打开到一定角度，机组已处于正常工作状态时，风机喉部压差如果小于1.5kPa，逻辑系统立即产生喘振报警，若再持续3s时间后信号仍未消失，系统在逆流报警的同时，进行逆流保护，机组自动进入安全运行状态，安全运行结果是：（1）放风阀快速全开，（2）静叶退回最小角，使风量减少，风压降低，（3）逆止阀强行关闭.若再持续6s时间内逆流信号仍未消失，则逻辑系统在?持续逆流?紧急报警的同时，联锁紧急停机。

　　（三）送风流量/压力控制

　　风机的送风流量和压力由过程负荷决定。正常情况下，过程量的大小是通过改变由伺服阀控制的静叶角度来调节的。通过选择目标风量，系统可不依据过程负荷自动调节静叶角度，以达到目标风量。正常生产时，高炉要求定风量控制，以保证炉内平衡。当热风炉换炉或高炉人工坐料时，需要比平时更多的风量。为了补偿增加的流量（由于管路负荷的下降），流量控制自动切换到定风压控制，系统增加静叶角度来补偿压力损失。过程完毕，系统自动返回到流量控制，静叶角度也降低到先前的初始流量设定点。

　　风量调节的工作原理是：进风管温度、压力和进风压差经补正计算后得出实际风量值PV与目标风量值SP进行比较，经PID计算后得到相应的值，输出给伺服阀，控制静叶角度的改变。风压调节与流量调节的工作原理相同，直接采集风压值PV与目标风压值SP进行偏差计算，经PID运算进行调节。为了保证两控制方式之间的无扰动切换，在系统中设置输出跟踪功能，使处于非工作状态的控制器输出跟踪工作状态的输出，即在进行风量控制时，风压的输出值跟踪定风量的值，反之亦然。

　　该计算机控制系统保证了机组的稳定高效运转，同时保证了紧急情况下高炉的生产。

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