炉顶控制系统

炉顶控制系统（精选十篇）

炉顶控制系统 篇1

“TRT”, 是指高炉煤气余压回收透平发电机组, 简称为节能装置, 英文全称“Top pressure Recovery Turbine Unit”, 节能主要是不消耗能源而是利用高炉炉顶煤气压力通过透平膨胀机驱动发电机做功。透平机械 (即涡轮机械) 泛指具有叶片或叶轮的动力机械。然后发电机将机械能转变为电能然后输送给电网, 将高炉煤气产生的气体压力和热能转换为电能达到回收、节能、环保的目的。TRT发电装置和高炉煤气流量和压力息息相关。当前, 高炉煤气采用干法除尘能提高发电量40%, 并且和温度有很大关联, 一般温度升高10%促使透平机做功提高10%, 促使TRT发电装置的发电量, 其装置效益显著, 是当前最经济节能环保发电装置, 并可代替减压阀组调节稳定炉顶压力。

2 TRT装置系统组成和工艺流程

2.1 TRT的基本结构

透平主机是典型的TRT系统装置主要构件, 由以下部件构成。定子:定子主要包括机壳, 机壳是透平机最重要的承压部件、静叶及静叶可调机构, 静叶可调部件主要由伺服油缸、导向环、静叶轴承、滑块、调节缸、叶片承缸、曲柄、盘车装置等。转子:转子由各级动叶、主轴组成、隔叶块, 叶片沿圆周方向装入主轴的叶根槽内, 两个叶片之间用隔叶块定位。滑动轴承。轴端密封。透平轴端主油泵, 正常运转时供轴承润滑用油。喷水装置:设有一定的喷嘴冲洗流道, 防止积灰堵塞。焊接结构的底座:确保机体膨胀的自由性, 保障转子和定子间隙。监测保护装置。

2.2 TRT工作原理

TRT工作原理是把高压的高炉煤气在减压阀组前引出, 并经过TRT进口处的阀门, 然后进入透平入口, 经过导流器使气体转成轴向进入静叶, 在动叶及静叶组成的流道中的气体不断做功, 转化为动能促使转子旋转, 从而转子带动联轴器的电机转动而发电, 做功后的气体压力和温度逐渐降低, 并经过扩压器进行扩压, 待被压达到一定值, 经排气涡壳流出透平, 经过填料脱水器后进入煤气管网。

2.3 TRT工艺流程

TRT装置在高炉煤气工艺流程:高压煤气经过重力除尘器、经干法除尘器, 进入TRT系统装置, 所产生的没气经由TRT入口蝶阀、入口插板阀、 (调速阀) 、快切阀, 进入透平机膨胀做功, 促进电机发电。TRT系统装置一般和减压阀组是并联设置, 为减小炉顶压力波动或者促进平稳做功, 通常设有旁通管及旁通阀, 一旦TRT系统紧急停机时, 达到与减压阀之间的稳定运行。经过做功后的煤气再送到用户或者高炉煤气柜。经系统产生的发电装置再经变电所与电网相连, 高炉及TRT系统运行正常时, 发电机向电网送电, 高炉休风时, 从电网吸收电能。TRT工艺装置流程图如图1所示。

3 炼铁高炉TRT系统高炉顶压力调节及PID控制

3.1 炉顶压力调节

TRT工艺装置是高炉控制系统运行中保证高炉炉顶压力稳定的主要因素, TRT系统装置与减压阀组并列运行时, 高炉原有炉顶压力设定值和TRT炉顶压力调节器的炉顶压力测量值是经高炉PLC控制的同一测量值。经实践证明:TRT功率和高炉炉顶压力一起参与控制, 不改动固有的高炉炉顶压力, 经过减压阀组控制回路, 在复合控制回路中引入了回馈运算的方式;同时, 将该控制回路的设定值送入TRT炉顶压力调节器, 经炉顶压力偏差计算, 使其与高炉原有的炉顶压力相当, 从而作为TRT装置的炉顶压力调节器的设定值, 便于自动跟随高炉的设定值, 奠定了设定权仍在高炉, 仅仅是增加了一个调节器控制TRT系统的可调静叶或调速阀, 从而实现自动控制炉顶压力, 在高炉没有操作或者没有变化的状况下, 通过TRT装置控制高炉炉顶压力, 同样也可通过减压阀组控制, 或者两者同时进行参与控制, 将上述四个调节信号通过一低值选择器选出其低能级的信号输入伺服放大器, 伺服放大器通过控制电-液转换器, 再通过液压驱动机构控制调速阀或可调静叶的开度。从而做到了功率控制和炉顶压力控制的无扰切换。炉顶压力调节回路如图2所示。

3.2 PID控制算法

PID是比例 (P) 、积分 (I) 、微分 (D) 控制算法的简称, PID是比例PID参数整定以调整比例P为主, 以积分时间I的调整为辅, 对于D一般不做调整, 这样保证了参数调整的简洁和实用数的物理意义, PID控制原理简单来说可以手动调节炉温去理解, PID控制器输出中的积分项与当前的误差值和过去历次误差值的累加值成正比, 显然积分相对比较滞后, 对系统控制不稳定, 一旦积分系数设置不当, 会对现场生产设备造成严重损害, 严重会导致停产。其比例项没有延迟。一旦出现误差, 比例部分会立竿见影, 起到理想的效果。积分一般结合比例或微分一起应用, 这样就组成PI或PID控制器, 生产应用中很少单独应用。PID控制器是一个综合的调试过程, 其参数相互影响, 实际生产过程中应根据现场设备状况进行多次调整, 以便达到设备的稳定运行的目的。

4 结语

TRT装置控制在高炉炉顶压力工艺中的应用, 提高了炉顶压力系统的稳定性, 可以代替减压阀组调节稳定炉顶压力, 具有节能减排, 资源回收利用多方面效益, 创造了一定的社会价值。

参考文献

[1]郭敏.高炉TRT控制系统的研究与设计[D].西安:西安工业大学, 2010.

[2]陈凯.高炉炉顶余压回收透平装置中控制器的设计[D].西安:西安工业大学, 2012.

炉顶控制系统 篇2

摘 要：高炉主要功能是生产铁水供社会使用，而想要低成本高效益的生产，就需要高水平的操作技术和条件才能实现，想要实现这样的工艺水平，就必须在掌握好一定的冶炼知识的同时，增强操作的技术含量，用技术支撑整个产业的发展。自动控制以及逐渐进入人们的生

关键词：计算机技术论文发表,发表计算机网络技术论文,计算机技术与发展论文投稿

我国以前是农业大国，工业发展起步较发达国家晚，发展能力也远远落后于部分资本主义国家。机械制造技术是组成工业的重要部分。高炉的发展与革新在一定程度上决定了能源利用率的提高，高炉操作中，炉顶布料是一个可以控制的重要因素。因此，要在研究高炉布料的同时，还要全面应用自动控制技术于操作过程中，达到提高效益和效率的目的。高炉布料的种类不同，控制方法不同，都会使最终结果不同，所以要研究出最佳的方案来解决这一问题。

1 高炉炉顶设备特点

高炉炉顶设备包括很多设置，如今都在向自动化方向发展，起初是钟式的炉顶装料设备为第一代高炉炉顶设备，现在有些小的作坊仍然沿用着这种古老的方式，这种方式主要问题就是寿命较短。之后随着不断的工艺发展和进步，产生了钟阀式的炉顶装料设备，这种设备可以承受高压的.作用，但也存在许多缺点，比如资金消耗大，设备不灵活等。为了减少资金与能源的消耗与利用，研制出了第三代的无料钟炉顶的装料设备。该设备布料相对灵活，设备体积减小，很好维修，取得很大进步设备图见图1。

2 高炉炉顶布料自动控制系统特点

现代社会，计算机网络系统已经深入生活的各个方面。工业中的自动控制操作得到广泛实行。手工操作已经远远不能够满足各种工艺要求。因此，高炉冶炼的自动化设备在检测方面和系统控制方面都有着重要的作用，高炉炉顶布料系统也不例外。手工作坊产量少，质量不达标，更是会污染环境，所以都会逐渐被时代淘汰。如今的高炉设备逐步走向大型化，工艺也逐步走向自动化。

2.1 高炉炉顶布料自动控制系统软件特点

软件程序主要是使用PLC程序进行编程，主要控制炉顶布料和炉顶装料两个部分。其中，炉顶装料主要是控制焦炭和烧结矿之类的入炉原料，从皮带运送到高炉的顶部，并倒到相应的受料罐之中，向称量罐装料，最后用一定压力压实，完成整个过程。此外，炉顶布料的自控主要就是探尺到料线之后，进行提尺，打开密阀，将料流调节阀打开到设定的开度，炉料就会流到布料的溜槽上。自动控制系统主要通过称量罐的称重系统发出清空的信号，就及时关闭物料料流的调节阀以及下密封阀装置，使炉顶布料设备准备下一次的装料过程。

2.2 高炉炉顶布料自动控制系统监控特点

现在的机械制造技术离不开自动化进程，而许多自动化进程是由计算机控制的，计算机网络可以控制机房机器的各项运行，对车间的运行以及一些人为不好操作的机器进行运营，高炉炉顶布料的各项操作需要进行一定的监控，以往的监控都是通过人力进行的，而自动控制下的监控主要形式是监控人员通过各种监控设备与仪器传递的画面进行实时的观测，肉眼不能测得的地方，可以用监控设备代替，这样不仅提高了监控的准确率，还节省了人力物力，取得良好的效果。

2.3 高炉炉顶布料自动控制系统警报功能

监测过程中一旦出现问题，自动控制系统的监视画面就会有报警显示，相关人员可以根据提示对设备仪器的问题部位进行及时抢修，防止造成生产损失;与此同时，警报的次数与记录将会由系统打印出来留有记录，以供之后的使用。

2.4 高炉炉顶布料自动控制系统数据处理与统计

高炉炉顶布料控制系统是针对不同信号源以及不同的工艺生产流程，进行多重改进与修正的，主要有压力称量补偿和I/O信号数字滤波处理。炉顶布料的控制过程中有许多需要测量的参数，需要进行一定的实时记录，记录之后再对其与历史的趋势之间进行比较，得出具体的结论，这将成为接下来布料的角度测量的依据与指导，所以，控制系统记录的数据将存有一些参数。此外，一些数据还可以利用软件被画成相应的趋势曲线，进行一定的分析。

2.5 高炉炉顶布料自动控制系统系统安全设置

软件具有安全功能，可以设置不同的密码权限浏览不同的监控画面。在炉顶布料监控系统中共设置三个权限，分别为工程师权限、管理员权限和操作工权限。不同的权限的人员分别具有各自的账号和密码，对应着在监控画面中能操作的设备。

2.6 高炉炉顶布料自动控制系统实时、历史趋势图

“玉炉顶”还是“玉帽顶” 篇3

关于此类器物的功用及定名、时代等问题，明万历年间已有不同观点。刊于万历十九年(1591)的高濂《遵生八笺》中提及炉顶与帽顶同时代并存，但未谈及两者各自的形制及区别。万历时期的举人沈德符《万历野获编》卷二十六则记载：

今又珍玉帽顶，其大有至三寸，高有至四寸者，价比三十年前加十倍，以其可作鼎彝盖上嵌饰也。问之，皆日：‘此宋制。’又有云：‘宋人尚未辨此，必唐物也。’竟不晓此乃故元时物。元时，除朝、会后，王公贵人具戴大帽，视其顶之花样为等威。尝见有九龙，而一龙正面者，则元主所自御也。当时，俱西域国手所做，至贵者值数千金。本朝还我华装，此物斥不用。无奈为估客所昂，一时竞珍之。且不知典故，其耳食者，从而和之，亦可哂矣。

考古出土的元明“玉顶饰”

为叙述清晰，暂籽此类玉器称为“顶饰”。传世玉器中此类器物众多，各文物收藏单位几乎均有此类藏品，本文仅用就此类玉器的考古出土物以讨论，不涉及传世品。

一、上海青浦区北庙村任明墓，任明生于元世祖至元二十三年(1286)，卒于元惠帝至正十一年(1351)，曾任赣州路总管府事。此墓出土一件玉顶饰(图一)，高4.6厘米，底径3.84.6厘米，镂空雕刻荷塘、水草、鹭鸶为饰。

二、浙江省海宁市智标塔地官出土一件玉顶饰(图二)，高3.6厘米，底宽3.2厘米，镂空雕刻荷塘、水草、鹭鸶为饰。地宫中伴出物有“嘉定通宝”、“至正通宝”大钱，因此将地宫年代定为元末。

三、北京西城区元大都遗址出土1件玉顶饰(图三)，高3.5厘米，宽3.7厘米，镂空雕刻荷塘、水草、鹭鸶为饰。

四、四川省成都市利民巷元代窖藏，出土玉顶饰3件，均镂空雕刻荷塘、水草、鹭鸶为饰。分别高4.4厘米，宽3，3厘米(图四)；高4.2厘米，宽4厘米(图五)；高4.5厘米，宽3.1厘米(图六)。

五、吉林省扶余市风华乡班德古城，从该城的出土遗物看，始建辽金时期，至明、清时期仍沿用，是处较大的居住址。曾出土一件玉顶饰(图七)，通高6厘米，长5～6厘米，底宽4.8厘米，镂空雕刻荷塘、水草、鹭鸶为饰。 六、湖北省钟祥市明梁庄王墓，据墓志可知梁庄王明正统六年(1442)薨，王妃景泰二年(1451)薨。此墓出土2件金嵌宝镶玉顶。一件通高6.3厘米，底径5.9～6.6厘米，镂空雕刻云龙纹(图八)；另一件通高7厘米，底径7～7.8厘米，镂空雕刻龙穿花纹饰(图九)。

七、上海市松林区西林塔，根据置于天、地宫的砖刻所记和《松林府志》所载可知，西林塔地官建成于明正统十年(1445)、天宫建于正统十三年(1448)，铜宝瓶为清道光十年(1830)换置。共出土1件青金石顶饰、10件玉顶饰。

1青金石质，通高2.8厘米，宽2.7厘米，底座长3.9厘米，镂空雕刻鸳鸯、荷莲纹(图十)。

2高4.2厘米，底径3.8厘米，镂空雕刻荷塘、水草、鹭鸶为饰(图十一)。

3高3厘米，底径1.7～2.7厘米，镂空雕刻荷塘、水草、鹭鸶为饰(图十二)。

4高3.5厘米，底径2.1～3.1厘米，镂空雕刻荷塘、水草、鹭鸶为饰(图十三)。

5高3.1厘米，底径3～4.4厘米，内层为完整的玉核，外层镂空雕琢螭虎灵芝为饰(图十四)。

6高3.5厘米，底径2.5～5厘米，内层为完整的玉核，外层镂空雕琢螭虎灵芝为饰(图十五)。

7高3厘米，底径2～2.9厘米，镂空雕刻柞树林、灵芝、双鹿，即所谓“秋山玉”(图十六)。

8高2.8厘米，底径2.1～3.2厘米，镂空雕刻荷塘、水革、鹭鸶为饰(图十七)。 9高2.5厘米，底径2～2.5厘米，镂空雕刻水草、鹭鸶为饰(图十八)。

八、江西省九江市锁江楼塔，明万历十四年(1586年)修建。出土一件玉顶饰(图十九)，高4.8厘米，长5.3厘米，宽4.2厘米，内层为完整的玉核，外层镂空雕琢螭虎灵芝为饰。

九、江西省南城县明益宣王墓，益宣王朱翊鈏万历三十一年(1603)薨。该墓出土一件玉顶饰(图二十)，高4.2厘米，长5.3厘米，宽3.3厘米，镂空雕刻鸳鸯、荷莲为饰。

十、江西省南昌县明墓出土一件玉顶饰(图二十一)，高1.7厘米，长3.8厘米，宽4.2厘米，浮雕蟠龙为饰。

元明玉帽顶的使用情况

元《通制条格》卷九《衣服·服色》记载：

延祐元年十二月，钦奉圣旨节该：喻内外百司大小官吏军民诸色人等，朕临宝御，立志俭勤，思与普天，同臻至治。比年以来，所在士民，靡丽相尚，尊卑混淆，僭礼费财，朕所不取。贵贱有章，益明国制，俭奢中节，可阜民财。命中书省定立服色等第于后：一、蒙古人并不在禁限，及见当怯薛诸色人等亦不在禁限，唯不许服龙风文。龙谓五爪贰角者。……一、庶人除不得服赭黄，唯许服暗花苎丝、丝蚰、绫罗、毛毳，帽笠不许饰用金玉，靴不得裁制花样。首饰许用翠花并金钗、婢各一事，唯耳环用金珠碧句，余并用银。酒器许用银壶瓶、台盏、盂镟，余并禁止。帐幕用纱绢，不得赭黄。车舆黑油、齐头、平顶、阜幔。……一、诸乐艺人等服用，与庶人同。凡承应妆扮之物，不拘上侧。……一、服色等第，上得兼下，下不得僭上。…

可知元代依然延续前代以服色等第“明国制，辨尊卑”的政治制度。

山西省洪洞县广胜寺水神庙明应王殿南壁东侧壁画(图二十二)表现的是一出生动的元杂剧，有“泰定元年四月”(1324)的题记。前排五人为演员，果然“承应妆扮之物不拘上例”；后排五人为乐师，着生活装，也即“与庶人同”的服用，其中三位男性乐师均戴大帽，帽顶半圆钮形饰物均清晰可见。 辽宁省凌源县富家屯一号墓墓室东壁的游乐图(图二十三)，左部墓主人帽顶饰以桃状红缨，后立侍从和左侧琴师虽帽饰不同，但帽顶均可见与上图相同的半圆钮形饰物。

据上述材料可推断，元代虽帽笠样式不同，但帽笠顶部均有饰物，而帽顶饰的材质则成为辨尊卑的标志之一。根据庶人“帽笠不许饰用金玉”，可知玉帽顶非庶人可用。同样根据《通制条格》“定服色等第”中涉及金玉的有职官(命妇)首饰、器皿、鞍辔，首饰、器皿一品至三品均“许用金玉”，但“鞍辔，一品许饰以金玉，二品、三品饰以金，四品、五品饰以银，六品以下并饰以錀石铜铁”的记载，可推断元代用玉的品级高于用金。《朝鲜李朝实录中的中国史料》前编卷上《甲辰十三年，1364年》：“秋七月丁亥，吴王张

士诚遣周仲瞻来献玉缨、玉顶子，彩段四十匹”，可知元末张士诚送给朝鲜国王的礼物中就有玉帽顶。

《原本老乞大》 (《朝鲜时代汉语教课史丛刊》，汪维辉编，中华书局，2005年)，经学者考证“乞大”即“契丹”，应成书于元。《原本老乞大》在描写一个“舍人公子”按四时穿衣服“头上戴的帽子，好水獭毛毡儿、貂皮簷儿，琥珀珠儿西番莲金顶子一这般一个帽子结褁二十锭钞。又有单桃牛尾笠子、玉珠儿羊脂玉顶子一这般笠子通结褁三十锭钞有。又有裁帛暗花芝丝帽儿、云南毡海青帽儿、青毡钵笠儿、又有貂鼠簷儿皮帽，上头都有金顶子，又有红玛瑙珠儿。”凸现帽上的“羊脂玉顶子”，用以说明合人的富贵，同时也证明了玉帽顶的存在。同书在描写高丽商人准备购买贩运回高丽的货物中有“桃尖棕帽儿一百个，琥珀顶子一百副”，正是由于服色等第的禁限，这一百副琥珀顶子才进入了这张反映大宗庶民用品货物清单，同样可作为庶人“帽笠不许饰用金玉”的佐证。

经学者考证成书于14世纪中叶的《朴通事》保留了丰富的元代社会生活信息。“午门外前看操马去来。夜来两个含人操马，一个合人打扮的，……江西十分上等真结综帽儿上，缀着上等玲珑羊脂玉顶儿，又是个鹚口翎儿。……又有一个合人打扮的，……八瓣儿铺翠真言字妆金大帽上，指头来大紫鸦忽顶儿，傍边插孔雀翎儿。……”(《朴通事谚解》卷上，朝鲜·佚名，朝鲜京城帝国大学法文学部影印《葵章阁丛书》本，1933年)。此段文献非常珍贵，不仅明确写明两位贵胄子弟戴的大帽、棕帽均有玉或宝石帽顶，而且在帽顶侧旁均插有翎羽为饰，特别是其中一人的帽顶居然就是“上等玲珑羊脂玉顶儿”，不仅是玉质帽顶，而且还是镂空雕饰的。

与此条文献相互印证的则是旧存故宫南薰殿历代帝王像中的N元代帝王像册页，其中的元成宗、元文宗像(图二十四、图二十五)所带帽顶制式与上述文献描述无异。

《明史-舆服志》洪武时期定制文武官常服云：

札部言近奢侈越制。诏申禁之，仍参酌汉、唐之制，颁行遵守。凡职官，一品、=品用杂色文绮、绫罗、彩绣，帽顶、帽珠用玉；三品至五品用杂色文绮、绫罗，帽顶用金，帽珠除玉外，随所用；六品至九品用杂色文绮、绫罗，帽顶用银，帽珠玛瑙、水晶、香木。

同篇洪武六年定制：

庶人帽，不得用顶，帽珠止许水晶、香木。 上述两条文献说明了以下史实：首先，由元入明服饰恢复汉唐之制，但元代帽笠顶部使用顶饰装饰的制度得以延续，并且与前代相同，玉质帽顶的等级依然高于金质。其次，相对元代对蒙古人服饰等第几无禁限不同，明代仅一品官员以上方许用玉帽顶，同时禁止庶人用帽顶。

明梁庄王墓共出土4件金镶宝石(图二十六一二十九)、2件金镶玉石帽顶，其形制与现藏中国国家博物馆的《明宪宗元宵行乐图》(图三十)、《明宪宗调禽图》(图三十一)中明宪宗所戴帽上帽顶完全一致，可知在此时玉质帽顶依然还是实用物。

明杜堇《九歌图》自题： “明癸巳中秋念即一日隗台陆谨写于娄文山云泉山房”，依杜堇生平，考此图当作于明成化九年(1473)。虽是白描，但人-物刻画细致生动。其中以三位手执枪戟的将士表现“国殇”(图三十二)，三人均戴大帽，帽顶形制宛若梁庄王墓出土物，由此推知明成化时期人们仍旧熟知帽顶形制和使用方法。《明史·舆服志》载：“(正德)十三年，(上)车驾还京，传旨，俾迎候者用曳撤、大帽、鸾带”，即御旨要百官迎驾时戴“大帽”，可见此时大帽仍在使用，作为辨品级的各质帽顶应同样在使用。

据《明史·舆服志》记载： (嘉靖)七年既定燕居法服之制，阁臣张璁因言：“品官燕居之服未有明制，诡异之徒，竞为奇服以乱典章。乞更法古玄端，别为简易之制，昭布天下，使贵贱有等。”帝因复制《忠静冠服图》颁礼部，敕谕之曰：“祖宗稽古定制，品宫朝祭之服，各有等差。第常人之情，多谨于明显，怠于幽独。古圣王慎之，制玄端以为燕居之服。比来衣服诡异，上下无辨，民志何由定。朕因酌古玄端之制，更名‘忠静’，庶几乎进思尽忠，退思补过焉。朕已著为图说，如式制遣。在京许七品以上官及八品以上翰林院、国子监、行人司，在外许方面官鹰各府堂官、州县正堂、儒学教官服之。武官止都督以上。其余不许滥服。”札部以图说颁布天下，如敕奉行。按忠静冠仿古玄冠，冠匡如制，以乌纱冒之，两山俱列于后。冠顶仍方中微起，三梁各压以金线，边以金缘之。四品以下，去金，缘以浅色丝线。忠静服仿古玄端服，色用深青，以芝丝纱罗为之。三品以上云，四品暇下素，缘以蓝青，前后饰本等花样补子。深衣用玉色。素带，如古大夫之带制，青表绿缘边井里。素履，青绿绦结。白袜。

正是由于嘉靖七年这一纸诏令，使得正德末年还正常使用的大帽逐渐不再使用，帽顶也随之逐渐退出其本身的使用舞台。

是“玉帽顶”而非“玉炉顶”

综上所述，笔者认为，玉顶饰在元代普遍作为玉帽顶使用，特别是在蒙古人中曾广泛使用，因此雕琢的各式玉帽顶数量众多。由元入明，帽笠式样有所改变，玉帽顶仅限于梁庄王、益宣王这样的王公贵戚或一品以上朝官方能使用，庶民只能用帽珠而禁用帽顶，更遑沦是玉帽顶。因此元代遗留下的玉帽顶一部分秘藏或供奉于寺庙佛塔，这就可以合理解释四川利民巷和浙江省海宁市智标塔、上海松林区西林塔、江西省九江市锁江楼塔均有玉帽顶出土，甚至是集中出土；而一部分流散于市的玉帽顶，特别是嘉靖七年“既定燕居法服之制”后，玉帽顶逐渐丧失了原本的实用功能，至万历时期已多“作鼎彝盖上嵌饰”，甚至在万历晚期已经不知其原为何物，因此才出现了“玉炉顶”的称谓。

从上述考古出土玉帽顶的纪年情况可知，其最早出土于元至正十一年(1351)的墓葬，最晚出土于明万历三十一年(1603)的墓葬。有专家认为，传世玉帽顶中如故宫旧藏镂雕山林人物纹帽顶、镂雕神鸟纹帽顶、镂雕春水玉帽顶、镂雕荷鹭神龟纹帽顶，以及出土物如吉林省扶余市风华乡班德古城荷莲鹭鸶玉帽顶、上海市松林区西林塔那件青金石荷莲鸳鸯帽顶为辽金或南宋之物，但至今未在明确为辽金或南宋的墓葬、佛塔天地宫甚至遗址同期地层中出土过玉帽顶，同时代文献中也未提及使用玉帽顶，因此笔者对于判定上述之物为辽金、南宋持保留意见。

炉顶控制系统 篇4

高炉炼铁是目前钢铁生产中能耗最多的工序, 占整个生产能耗的70%～80%, 因此, 高炉炼铁工序节能降耗是实现钢铁企业降本增效的关键。利用高炉煤气行程中的特性变化实现二次能源再生 (即TRT余压发电) , 是高炉炼铁生产中高效回收能源的一种有效途径。

“高炉炉顶压差发电 (TRT) ”为钢铁行业鼓励建设项目, 该装置利用高炉炉顶的煤气压力能和气体余热, 通过透平膨胀做功而带动发电机发电, 可回收在高炉调压阀组因强制节流和形成噪音而白白消耗掉的能量, 同时又可大大提高高炉的生产特性和煤气的使用效率。因此, 加速推广应用高炉煤气余压回收透平发电装置, 在降低钢铁企业生产成本, 节能降耗, 减少环境污染等方面, 都有着可观的经济效益和社会效益[1]。

本研究主要探讨高炉炉顶余压透平发电控制研究与应用。

1TRT工艺流程

高炉TRT工艺流程如图1所示。从高炉送出的煤气经除尘后, 送到余压透平发电装置和减压阀组。在进入减压阀组之前转入TRT进口管, 经入口蝶阀 (或启动阀) 、全封闭入口插板阀、紧急切断阀和可调静叶进入透平膨胀做功, 透平带动发电机发电。膨胀后的煤气经过全封闭出口插板阀, 送到减压阀组后的煤气主管道上。这样TRT与减压阀组就形成并联关系。在入口插板阀与出口插板阀之间, 旁通管及快速旁通阀与TRT并联, 作为TRT紧急停机时TRT与减压阀之间的平稳过渡, 以确保高炉炉顶压力不产生大的波动。从TRT和减压阀组出来的低压煤气被送到高炉煤气柜和用户。TRT的运行工况有:启动、正常运行、电动运行、正常停机、紧急停机。TRT在能量回收方式上分为:部分回收方式、平均回收方式和全部回收方式;在操作方式上分为:手动、自动 (半自动) 、全自动[2,3]。

2TRT系统控制

2.1TRT控制基本原理

由于高炉炉顶压力不稳定, 会引起炉内反应的剧烈波动。当炉压高于额定值时, 会使炉内煤气气流分布不均, 引起崩料, 严重时会损坏设备;而当炉内压力低于额定值时, 会引起炉内煤气体积增大、气流压力损失增大、煤气流速上升、炉喉磨损严重, 更有甚者, 会引起炉顶设备事故。因此, 用于能量回收的TRT设备, 投入运行的先决条件是在任何情况下均能保证炉压稳定, 即在TRT设备启动、运行和紧急停车时都不能引起炉压过大的波动。TRT的控制功能主要包括启动联锁控制、自动升速控制、调整顶压控制、正常停机控制和紧急停机控制等[4]。

2.2炉顶压力调节及控制

高炉炉顶压力控制系统按其结构可分为TRT设备启动、运行和紧急停车3种控制系统。

2.2.1 正常投运

TRT系统不改变原有炉顶压力—减压阀组控制回路, 只在原有系统上并联1个调节回路, 用以控制TRT系统中的可调静叶。在不改变高炉操作的情况下, TRT系统利用可调静叶实现自动控制炉顶压力。正常机组在“投运→并网→升功率”过程中, 炉顶压力由高炉煤气侧计算机控制;升功率结束后, TRT与减压阀组并列运行, 送入TRT侧的炉顶压力测量值与高炉顶压控制回路的测量值为同一信号;同时将高炉顶压控制回路的设定值减去1个允许的偏差 (0～3 kPa) 后, 作为TRT炉顶压力调节回路的设定值, 这样TRT端取得了高炉顶压的实际控制权, 高炉顶压的设定权仍在高炉。TRT启动投入运行步骤如图2所示。升速过程主要由控制系统调节启动阀、入口电动蝶阀、透平静叶之间协同动作, 使转速按一定的升速曲线自动升至并稳定在目标值, 以保证发电机并网发电顺利进行[5]。

2.2.2 正常停机

正常停机时与启动过程相反, TRT侧炉顶压力调节回炉的设定值为高炉顶压设定值加上1个偏差 (0～3 kPa) , 这样该控制系统将控制可调静叶慢慢关小。由于高炉侧炉顶压力调节回路始终处于自动控制等待状态, 可调静叶缓慢关闭的同时, 迫使减压阀组逐渐打开。TRT正常停机既为炉顶压力控制, 又为减负荷控制。随着可调静叶慢慢关小, 减压阀组慢慢打开, 高炉端取得了高炉顶压的实际控制权。当发电机功率达到工艺要求的解列值时, 发出解列信号, 经人工确认后, 使发电机与电网解列, 同时自动关闭紧急切断阀和可调静叶, 系统停机结束。

2.2.3 紧急停机

只要任何一个紧急停机条件满足时, TRT即进入紧急停机状态。TRT紧急停机时, 1 s内关闭快速切断阀, 旁通快开阀快速打开到某一开度, 使煤气改从旁通快开阀流过, 避免高炉炉顶压力的急剧波动。此时旁通快阀的开度根据停机时的静叶开度和煤气流量运算后得出。随后TRT控制系统通过旁通阀调节高炉顶压, 配合高炉将煤气逐步转移到减压阀组, 直至完成由减压阀组来控制高炉顶压。TRT紧急停机过程如图3所示。

2.3转速控制

转速不仅关系到发电机与电网的同步和安全运行, 也关系到其它辅机的启/停问题。为可靠起见, 系统安装3套转速测量系统, 并选择其中较高信号, 作为转速测量信号送入计算机专用调节系统, 安全连锁则采用3选2方式避免信号误动作。

整个转速控制过程分3个升速阶段, 3个阶段是按不同斜率的直线组成[6]:开始时, 启动阀控制回路的设定值按照一定的速率自动增加, 由PID调节控制启动阀逐渐打开, 当转速升到某一设定值后, 入口电动蝶阀全开, 关闭启动阀, 静叶控制转速回路自动投入, 按照升速曲线继续升速, 使透平的转速升到目标值并保持稳定, 等待并网。具体过程如下:

第1阶段为启动升速段 (0～1 500 r/min) , 首先由盘车电机将转速从0 r/min升到6 r/min, 然后再由控制系统将转速升至1 500 r/min。第1阶段主要是为了检查透平是否存在异常情况, 并将转速停留在1 200 r/min处, 以等待人工确定后进入第2阶段;

第2阶段为急升阶段 (1 500 r/min～2 200 r/min) , 主要是为了快速通过共振区, 同时检查透平是否存在异常情况;

第3阶段为并网准备升速段 (2 200 r/min～3 000 r/min) , 发出信号;当转速达到2 850 r/min, 且外部条件满足时, 投励磁、升电压、自动准同期装置投运;当转速调整到3 000 r/min时, 发电机并网。

2.4升功率控制

并网后TRT系统进入升功率过程, 在此过程中, TRT和高炉的减压阀组共同控制高炉顶压, 控制系统负责调节静叶开度, 因而即可保证高炉顶压, 又可保证升功率过程顺利进行。TRT控制系统的PD调节利用高炉的顶压测量值、设定值与升速参数, 实现对静叶的控制。随着静叶开度的增大, 煤气负荷逐渐转移到TRT, 高炉的减压阀组随同逐渐关小, 完成升功率过程。

考虑到TRT运行宗旨是确保高炉安全稳定生产, 则要对传统的升功率方式进行变革, 即并网后, TRT直接投入顶压控制。由于TRT端顶压设定值与高炉顶压设定值存在3 kPa偏差, 因此静叶逐渐打开, 高炉调压阀组自动缓缓关闭, 直至全关以完成升功率过程, 且整个过程高炉顶压波动在3 kPa范围内, 小于先升功率—再投顶压控制的传统方式。

3结束语

本研究介绍的高炉炉顶余压透平发电控制系统, 在500 m3高炉投入使用后, 性能可靠、运行稳定, 可实现日均发电量为6 000 kW·h, 直接经济效益每年约一千万元。此外, 由于改善了高炉顶压特性, 为高炉稳定生产提供了有力的保证, 消除了减压阀组产生的100分贝噪音, 改善了工人生产环境, 符合国家大力提倡的节能减排政策。

参考文献

[1]杨智, 夏志友.重钢750 m3高炉TRT控制系统[J].自动化与仪表, 2007 (2) :52-55.

[2]程伯兰.高炉炼铁工艺及计算[M].北京:冶金工业出版社, 1991.

[3]王树青.工业过程控制工程[M].北京:化学工业出版社, 2002.

[4]高尚敏, 杨春节, 宋执环.TRT系统过程控制研究[J].电站系统工程, 2007, 23 (5) :58-60.

[5]刘峰, 魏晓东, 杨学峰.高炉TRT控制工艺及实现[J].重型机械, 2007 (2) :6-10.

炉顶控制系统 篇5

关键词：火焰锅炉；炉顶密封；结构组成；安装办法

中图分类号：TK226 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）35-0085-02

当前使用的300MW“W”火焰锅炉使用长火焰，利用浓淡燃烧、分级送风等技术，在进行低挥发分煤的燃烧时，“W”火焰锅炉的燃烧效能与死角切圆方式相比较，效率大约高出3%，并且其不会受到锅炉大型化的限制，但是当前我国的“W”锅炉普遍存在燃料燃尽性能差、炉膛结焦多、过热器常常出现超温、炉顶漏烟等问题，而随着社会的发展，可持续发展已经成为企业发展必走的一个历程，因此对炉顶漏烟等问题及对锅炉炉顶密封的改进措施进行研究就具有了极为重要的现实意义。

1 实例概述

某国外发电厂2号机组的装机容量是300MW，其在2011年1月23日进行30天连续稳定试运行之后正式开始商业运行，该发电厂2台机组的锅炉为某锅炉厂设计制造的一类双拱型单炉膛“W”火焰直吹煤粉固态排渣炉，该锅炉型号是DG996/17.45-Ⅱ1型。锅炉内部分上下炉膛，炉膛宽为24.8m，下炉膛深约13.7m，上炉膛深为7.6m；总体呈现“П”型设置，锅炉为全悬吊结构。电厂在进行安装过程中对锅炉顶棚的过热器及炉顶密封做了一些改进，在试运行过程中，没有明显的炉顶漏烟现象，在炉顶大包内检查也不存在积灰。

2 锅炉炉顶结构及其密封

2.1 炉顶结构组成

该发电厂2号机组锅炉在炉顶设置有顶棚过热器，其宽为24.8m，长约为20m，从前到后分成三段，在前面的一段4m是膜式管屏，剩余两端16m是散管，鳍片之间不做焊接，顶棚过热器和倒水冷壁、前水冷壁之间留有一定的膨胀缝，在出口利用后包墙管和出口联箱与过热器连接，最终形成刚性的连接。整个锅炉沿着水平烟道烟气流动方向及炉膛出口设置有全大屏过热器、高温再热器、高温过热器、前包墙过热器、中隔屏过热器、后水冷壁管、低温过热器、顶棚过热器等受热面，各管排直接穿过顶棚过热器之后与炉顶外联箱进行连接。

2.2 炉顶的密封

按照炉顶的组成结构，该发电厂2号机组锅炉原来的炉顶密封如下：（1）对于全大屏贯穿顶棚管的位置，根据每一个大屏作为一个单位，使用耐火混凝土和钢板密封盒两者结合的多重密封方式，这样不但可确保全大屏和顶棚管之间的相对位移，还可以有效地阻止烟气的泄漏。（2）对于其余部位，主要包括前顶棚800mm部位、中后段顶棚、顶棚两侧存在的膨胀缝、贯穿部位，使用了密封板来做整体密封，没有进行局部的处理，密封所占面积很大，而密封板和顶棚过热器之间的硅酸铝耐火纤维散棉和耐火混凝土仅仅起到了隔热作用。

2.3 当前炉顶密封问题

（1）对炉顶整个进行了较大面积的密封，如果密封干板存在漏焊点等一些穿孔问题或者当隔热的耐火混凝土出现一定的损坏时，高温烟气必然会沿着这些空隙进入密封板进而窜行，这样很快密封钢板就会因为受热而出现形变，致使炉顶出现漏烟现象。（2）前水冷壁和顶棚之间没有进行隔热层设置，这时密封疏形卡板必然受到炉内高温影响而出现受热损坏。（3）如果炉膛内压力出现变化，方形的四侧墙必然存在变圆的一种趋势，倾斜的钢板很难起到应有的约束作用，导致顶棚两侧的膨胀缝不断变宽，高温烟气由这些膨胀缝进入密封钢板下窜行，致使密封钢板因为受热出现变形损坏，最终致使烟气出现泄漏。（4）中后段的顶棚在设计时，通常为散管结构，管间的间隙存在一定的漏浆，使得施工难度大大增加，很难确保耐火混凝土在浇筑时的质量。（5）锅炉在运行之后，因为顶棚散管的变形、膨胀使得管间的间隙出现增大或者导致耐火混凝土出现损坏，炉内的高温烟气经由这些管间间隙流入，并通过耐火混凝土损坏位置，进而导致密封钢板受到辐射最终损坏，致使烟气泄漏。

3 炉顶各个受热面间的相对膨胀分析

3.1 水冷壁及包墙管的相对膨胀

（1）介质在管内的流向，炉水首先经过水冷壁加热至饱和的汽水化合物，然后经过上部出口到达汽包做汽水分离；在气泡当中分离的饱和蒸汽经由气泡顶部被导出，然后进入顶部过热器，接着流入后侧包墙过热器和后包墙，两者汇合之后导入中隔屏过热器，用以吸收烟道内存在的高温烟气产生的辐射热。（2）对于水冷壁管、顶棚管、包墙管在设计时，其温度取值是一定的，又因为取值的不同，使得经过计算的单位膨胀量是水冷壁管与顶棚管小于侧包墙管，并且膨胀差很大，因此对顶棚管四周除去利用出口集箱和后包墙管形成的刚性连接之外，其余的三面均预留了膨胀缝。实际从介质流向和周围环境来查看，侧水冷壁管和顶棚管的温度应该低于前侧包墙管温度，因此单位膨胀量必然为水冷壁管和顶棚管小于侧包墙管，另外前侧包墙管和侧水冷壁管的衔接处膨胀差很大，在进行设计时要进行密焊处理，这样就出现了刚性连接，导致包墙过热器和水冷壁成为了一个整体，而顶棚过热器、水冷壁及包墙过热器面积相对很大，吸收内、外力的能力很大，并且他们均为辐射受热面，因此交接处温差较小，几乎不存在相对膨胀差，因此可将顶棚过热器周边的膨胀缝取消，使用密焊的方式使得这三者成为一个刚性整体。

3.2 穿顶棚和顶棚受热面管存在的相对膨胀

依据炉顶实际结构，全部贯穿炉顶的管道，除了顶棚和全大屏过热器有膨胀差之外，全部和顶棚管间进行封焊固定，并与顶棚连接形成一个整体，最终使得不出现相对膨胀差。

4 炉顶结构及密封改造

4.1 炉顶密封改进思路

（1）封焊顶棚两端存在的膨胀缝，使得水冷壁和顶棚过热器及包墙过热器三者连接形成刚性整体；（2）顶棚散管鳍片之间的间隙使用密焊，并形成膜式顶棚，将要密封进行处理的面积减小到最小；（3）尽最大可能将要进行密封的区域分割开，以形成互补连接的密封盒，在密封盒当中添加耐高温的材料，不但可起到密封作用，还能避免密封盒直接受到高温辐射，以最大限度地提高密封钢板的使用寿命。

4.2 炉顶密封改造方案

（1）对扁钢中心前800mm段与高温过热器间的鳍片拼接缝，进行密焊处理，除去穿管部分之外，剩余位置都进行密焊，最后再分区域进行密封；（2）对顶棚管两侧间的膨胀缝，使用特质的伸缩节进行密封，在伸缩节内部使用高硅氧绳进行压缝，并使用硅酸铝纤维棉做填实，这种做法主要是为了避免在进行现场焊接过程中出现顶棚管拉伤，而导致扁钢不能和侧墙疏形卡板相互密焊；（3）对穿过顶棚的所有管子，在其贯穿部位进行高硅氧绳缠绕，并且在其外侧敷设一层耐火混凝土；（4）通过上述处理之后，再按照原来步骤进行耐火混凝土的浇筑并安装密封钢板，并且对密封干板和顶棚挂好吊板，对侧墙疏形卡板和密封高顶版进行焊接，对所有没有密封的区域，进行现场密封焊接；（5）对前水冷壁和顶棚之间存在的膨胀缝，首先在水冷壁上面焊接托板，接着使用2根高硅氧绳与硅酸铝纤维棉做压实处理，最后再将顶棚管与水冷壁进行焊接。

4.3 施工注意事项

（1）所有需要固定在受热面管子之上的密封材料，一定要在进行水压试验之间密焊完成；（2）在间隙处进行密焊时，必须要进行分段焊接，以避免焊接出现变形；（3）在进行高硅氧绳缠绕时，一定要缠实，并尽可能下压至顶棚；（4）在进行耐火混凝土浇筑时，一定要确保捣实。

5 结语

首先，该发电厂300MW“W”火焰锅炉在炉顶密封改造之后，完成了多重密封，有效地发挥了材料本身具备的密封功能，通过长时间观察，密封改造效果良好；其次锅炉炉顶的各个受热面交界处环境大致相近，各个受热面间几乎不存在膨胀差，所以各相互交接处使用了密焊处理，最后形成了刚性整体，另外对顶棚各管鳍片存在间隙使用了密焊进行了处理，最终完成膜式的顶棚机构，使得炉顶的密封大大集中，并实现了将密封区域的有效隔开，完成了局部密封，最后这种锅炉炉顶的密封，如果在设计时进行周密的考虑，不仅可有效地减少所需密封的面积、节省施工费用、节约材料，还方便在出现泄漏时查找漏点并进行处理。

参考文献

[1] 董云萍.电厂锅炉炉顶密封改造施工工艺[J].山西科

技，2004，（4）：87-88.

[2] 王林江.锅炉炉顶密封保温施工工艺的改进[J].节

能，2004，（9）：153-154.

[3] 李中华，李广建，蒋健飞，王锦洋.俄罗斯产230t/h

锅炉保温及密封改进方案[J].热力发电，2000，

（1）：67-68.

[4] 郭放.锅炉密封保温的现状与改进[J].鞍钢技术，

2001，（4）：121-122.

高炉炉顶余压发电技术分析 篇6

高炉炉顶余压发电装置(以下简称“TRT”)诞生于20世纪60年代,经历了近40年的研发、实践、完善的过程,已经达到了较高的工艺技术水平。

1 TRT发展历程

1960年法国、前苏联、德国等一些工业化较发达的国家,分别在相同的时间进行着TRT装置的工艺技术和设备制造的研制。法国TRT装置采用湿式幅流式透平机,控制少量气体进入TRT装置,实现部分能量的回收。前苏联采用轴流式透平机,在透平机前增加了一套混合式煤气预热器,将进入透平的高炉煤气温度提高到120℃,同时控制进入透平的煤气流量为恒定流量,该TRT装置不控制顶压。在之后的一段时间,TRT装置基本是处于应用时期,技术装备以及控制水平均无明显提高。

随着第一次石油危机的爆发,各国逐渐注重二次能源的回收与利用,为TRT技术的发展提供了良好的契机。特别是日本的三井造船、川崎重工、日立造船公司,按照市场需求,各自研发了具有独立技术特征的TRT设备,并提高了工艺控制水平。在占领日本国内钢铁市场的同时,上述三家公司逐步向国际市场扩张,最终成为国际上TRT技术的主要设备供货商,俄罗斯、法国、德国作为商业用途的业绩已经不多见。

在国内,1983年首钢集团率先引进了1200m3高炉的TRT工艺技术和设备,当年建设、次年投产发电。在国家相关部门的大力支持下,陕西鼓风机(集团)有限公司(以下简称“陕鼓集团”)分别与日本川崎重工、三井造船进行技术合作协商,并最终与川崎重工签订了技术合作协议,迈出了国内生产制造TRT装置的第一步。中航工业成都发动机(集团)有限公司(以下简称“成发集团”)利用自身制造航空发动机的技术优势,在消化吸收国内现有的TRT技术基础上,开发了具有专有技术的TRT装置及控制系统。目前国内TRT技术的主要供货商为陕鼓集团和成发集团,装备高炉已经达到4000m3,高炉顶压控制精度达到1～2kPa,达到了国际先进水平,其产品已出口到国际市场。

近些年来伴随大型化、高压化高炉的产生,煤气净化设施从传统的湿法除尘逐步向干法除尘转化已成为发展趋势,其中被普遍采用的是高炉煤气布袋除尘技术。高炉煤气湿法净化与干法除尘净化后的煤气品质如表1所示。通过表1可以看出,2种净化工艺后的成品煤气存在着明显差异,如何能够在满足上、下游工艺要求的基础上,全量回收高炉煤气的压力能和热能,给TRT的工艺控制、设备制造以及工厂设计提出了新的课题。

2 影响TRT发电的技术因素分析

入口煤气温度和压力是影响TRT的重要因素。干法除尘装置得到普遍应用后,进入TRT的煤气温度比湿法净化时提高了约100℃,煤气压力也比湿法净化时提高了25 kPa,因此TRT装置必须采用与之相适应的新设备、新技术。

2.1 TRT轴输出功率的计算

TRT是一种能量回收工艺装置,主要设备是专用的透平机械。通过将气体导入透平腔体,使压力能转化为动能,推动叶片旋转,从而带动与其同轴的发电机转动,实现能量转换发电。

TRT轴功率的计算如下:

式中L为透平机发电端出力(kW);G为煤气质量流量(kg/s);ΔHi为绝热焓降(kJ/kg);ηY为透平机效率(%);ηG为发电机效率(%)。

绝热焓降为:

式中Cp为煤气质量等压热容[kJ/kg·k];T1为煤气入口温度(k);p1为煤气入口压力(MPa,绝);p2为煤气出口压力(MPa,绝);k为等熵指数。

通过式(1)、式(2)可以看出:

(1)影响透平轴端出力的主要因素是气体流量、压力、温度。

(2)气体中杂质种类及量化指标与透平轴端出力无关。通常认为进入透平的气体为合格气体,其净化质量由上一级工艺完成。

2.2 透平入口流量变化对透平轴输出功率的影响

TRT装置是一种能量回收设备,高炉操作的好坏直接影响到TRT人口条件,进而影响到TRT的出力。由于TRT是控制炉顶压力的关键设备,因此,TRT操作是否稳定直接影响到高炉的炉况。

当高炉顶压实测值高于炉顶压力设定值时,透平静叶就要开大,角度增加,使其通过透平机内的高炉煤气流量增加。反之,当高炉顶压实测值低于高炉顶压设定值时,透平静叶就要关小,角度就要减少,通过透平机内的高炉煤气流量降低。TRT就是这样通过不断的调整静叶开度来实现对高炉顶压控制。在这一过程中,假定当其它条件不变时,通过透平机的煤气流量越大,输出功率越高。图1为某厂煤气量与发电量的关系图。

长期以来,由于各钢铁厂往往只注重钢铁产量,忽视了对二次能源的合理回收与利用,加之人们对TRT技术不熟悉,TRT控制水平不高,以及TRT设备的自身原因,形成了在工艺设计时保守的观念,主要表现为:

(1)在TRT装置与减少阀组并联工艺中,减少阀组设计时留有一个Φ150mm直通管道,用以确保在TRT突发事故时的高炉安全,由于留有这样的孔洞,造成高炉煤气不能全量进入透平机,使得透平机的输出功率大大降低。某厂1 200m3高炉,透平机设计能力6400kWh,实际运行2200kWh,由此可见透平入口煤气流量对对透平出力的影响之大。

(2)由于减压阀组关闭不严,同样造成煤气从旁路流失,影响透平出力。某厂2500m3高炉,煤气采用干法除尘,发电机额定功率1.5万kW,由于存在上述情况,透平机平均出力1.1万kWh;而某厂同样为2500m3高炉,煤气同样采用干法除尘,TRT装机容量也为1.5万kW,透平机发电平均在1.3～1.4万kWh。

2.3 透平入口压力变化对透平轴输出功率的影响

随着大型高炉顶压的不断提高,进入TRT装置的高炉煤气压力也在不断地提高,透平机轴出功率逐步增加,图2为某厂煤气压力与发电量的关系图。

从高炉重力除尘器出来的高炉煤气,通过除尘并达到标准后进入透平机,在此过程中需要消耗部分压力能,直接影响到透平机输出功率。

高炉煤气净化工艺有湿式除尘和干式布袋除尘两种形式。干式布袋除尘系统煤气阻力降一般为1.5～2.5 kPa,而湿式除尘系统阻力降一般在30kPa左右。

选取不同的高炉煤气净化型式,所消耗的压力各不同,其结果直接影响到透平机输出功率,因此,在条件许可时应优先考虑采用煤气干式净化工艺。在工厂设计时也应尽量采取措施降低煤气管道的阻力降,从而提高TRT装置的发电量。

2.4 透平入口温度变化对透平轴输出功率的影响

高炉煤气干法袋式除尘技术的应用,使得进入TRT装置的煤气压力达到200℃左右,极大地增加了透平机输出功率。图3为某厂煤气温度与发电量的关系图。工程设计中,应在干法除尘允许的范围内,尽量提高煤气温度,同时采取各种措施减少煤气的热损失,可提高发电能力约30%。

3 结束语

并罐炉顶设备在鄂钢的应用 篇7

高炉炉顶设备是高炉关键设备, 是高炉本体最复杂、设备事故最多的部位。炉顶装料设备以并罐式和串罐式为主, 并罐式炉顶相对于串罐炉顶有上料快的特点, 广泛用于大中型高炉, 其中以卢森堡PW公司技术的炉顶设备居多。鄂钢5#高炉 (容积2200 m3) 为PW公司并罐炉顶形式, 该炉顶为国内某冶金机械厂制造。高炉工艺技术及设备参数见表1。

二、炉顶设备的组成维护和检修

炉顶设备从上至下依次为上料主皮带机受料斗 (头轮罩) 、翻板装置、称量料罐 (含上密封阀) 、下部阀箱、排料斗对中装置、多段波纹管装置、水冷传动齿轮箱、炉顶钢圈、布料溜槽。

(1) 头轮罩。头轮罩是炉顶装料设备的最上部, 它的主要作用是将皮带运送的高炉原料导入受料斗中, 同时具有收集粉尘作用, 其维护主要是定期检查, 更换及焊补耐磨衬板。头轮罩和受料斗之间原设计是用橡胶连接, 生产几个月后橡胶连接处积灰严重将橡胶压变形, 后将该橡胶改成薄钢板焊接, 不影响其他的。

(2) 翻板装置。翻板装置是由油缸驱动的翻板, 向两个料罐装料的装置, 其维护主要是翻板的衬板要定期检查、油缸是否漏油, 翻板的衬板一般可使用1~2年, 可利用检修时从侧边的检修门打开检查, 一般是整体更换翻板溜槽, 更换翻板溜槽6~8 h即可完成。

(3) 上密封阀。上密封阀位于称量料罐的上部锥体处, 在称量料罐排压后, 上密封阀打开, 是保证料罐密封性的关键设备, 阀座密封处是硬质合金, 阀盖为耐高温的硅橡胶, 上密阀座没有蒸汽加热装置, 要保证该处蒸汽畅通, 检查可以用于触摸该管道是否有高温, 阀座接触面保持一定的温度 (105~120℃) , 可使密封处不易积灰, 影响密封。维护要点:定期更换硅橡胶密封圈 (3~6月) , 检查蒸汽加热是否正常, 油缸是否漏油, 密封阀轴端是否泄漏, 润滑要好。

(4) 称量料罐。称量料罐是用来储存、转运和称量炉料, 并实现带压上料的装置。料罐下部和中部壳体内表面都装有耐磨衬板, 用特制螺栓固定在料罐壳体上, 壳体外表面螺栓有密封罩罩住, 起密封作用。投产前料罐要进行试压, 螺栓密封罩不能漏气。料罐的下部外侧装有3个电子秤 (传感器) , 电子秤是判断料罐里面的炉料是否下完的依据, 其称量的准确性也影响高炉操作。影响称量准确性的因素很多, 特别是并罐炉顶, 其重心不在料罐中心线上。作为机械方面来讲, 要保证料罐、上面的翻板装置和下面的下阀箱等都是软连接, 均压管道要用金属补偿器相连。料罐和上面的翻板装置的连接是软橡胶, 该处易积灰, 检修时要清灰, 以免在料罐均压时, 料罐上升和翻板装置接触影响称量。料罐下部和下阀箱之间的连接采用金属膨胀节和垂直拉紧弹簧。要想称量准确, 将弹簧拉开即可, 但如果弹簧全部松开, 料罐均压时料罐有上升的浮力, 料罐上下位移较大, 会损坏金属补偿器寿命。考虑到安全生产的问题, 只能将弹簧预紧力控制在适当范围, 降低了料罐称的精度要求, 一般情况下, 入焦炭时控制在300 kg左右误差是正常的。

料罐在称量方面没有问题的话, 正常维护主要考虑耐磨衬板的磨损, 可以利用检修时对衬板检查, 对料罐进行检修时要注意相关安全事项。需要排尽炉料;关闭炉顶眼镜阀或插盲板, 断开炉内与炉顶设备的煤气流;关闭料流调节阀、下密、一次和二次均压阀;排尽煤气;打开上密阀和均压放散阀;关闭通往下阀箱的N2;最后进行通风。

(5) 下部阀箱。下阀箱主要由料流调节阀、下密封阀、防扭装置等组成, 并罐下阀箱由2个料流调节阀和2个下密阀组成。料流调节阀工作原理:阀门固定在转臂上驱动液压缸使转臂旋转, 带动阀门完成开关动作, 整个料流调节阀固定在料罐连在一起, 其重量和料罐一起称量。料流调节阀轴向金属补偿器, 投产10个月后破裂、漏煤气。在外面补焊效果不好, 整体更换工作量非常大。厂家建议在该补偿器外, 包一个大的补偿器, 单波、对开, 厚一点的补偿器, 现场对焊, 该方法简单可行。

下密封阀和上密封阀结构相似。高炉投产后半年, 1#下密阀阀板突然掉了, 后经抢修发现阀板中间的销轴两个螺母在生产过程中自动退丝了, 两个螺母的下面有一个开口销断裂, 导致阀板掉落。为避免该事故重复发生, 将外销轴端部焊接扁钢挡住螺母。

下部阀箱维护要点。正常生产时, 检查阀门是否运行平稳, 液压缸管道是否漏油, 阀门轴端是否漏煤气, 润滑是否到位。检修时要检查料流调节阀、阀板、衬板是否磨损, 下密硅橡胶是否要更换, 工作人员要进下阀箱检修时要注意安全, 同进入料罐一样注意采取必要的安全措施。

(6) 排料斗对中装置。收集1#、2#料流调节阀排出的炉料到高炉中心线上, 防止炉料的偏移, 由2个检修门和内部耐磨衬板构成, 检修时定期检查即可。

(7) 多段波纹管装置。多段波纹管装置主要是检修时收紧补偿器插入盲板用, 将炉内产生的煤气在此处与炉顶切断, 以免检修人员到料罐等处检修时受热及煤气中毒的危险。主要检查内部衬套是否磨损。

(8) 水冷传动齿轮箱。水冷传动齿轮箱是炉顶核心部件, 水冷氮封齿轮传动形式、旋转和倾动的传动部件, 内部结构较复杂。设计使用寿命为一代炉龄 (8~10年) , 只要使用维护得当, 主体设备用8~10年一般没有问题。齿轮箱位于高炉炉顶设备的最下部, 直接受炉顶高温影响。齿轮箱内部应在≤65℃的环境下工作, 高炉生产时要注意控制炉顶温度, 顶温超过350℃就要采取炉顶打水冷却措施。为保证设备正常工作, 其内部设有冷却水管, 循环冷却水水量设计为8~20 m3/h。高炉刚投产时水量可以达到20 m3/h, 生产约1年左右水量下降到10~15 m3/h。水量减少的原因主要是管壁结垢和杂质堵塞在回水槽中间, 为此需要在检修时进行碱洗。同时为解决结垢问题, 将冷却水由净化水改为软水。通往齿轮箱的氮气压力要比炉顶压力大0.01MPa, 氮气流量500 m3/h, 充氮气主要起降温和封住炉内灰尘的作用。高炉正常生产时要监控齿轮箱倾动和旋转电流, 倾动和旋转电流要保持有规律、无较大的波动。当电流偏大时要分析原因, 可能是机械、电机、电气3方面原因。机械主要是润滑不好、溜槽动作时有卡阻;电机主要是制动器过紧等原因;电气要检查变频器等原因。

中心喉管在齿轮箱的中部, 起引导炉料的作用, 防止炉料飞溅到齿轮箱内部。原供厂家中心喉管使用寿命在8~12个月, 由于其位置关系正常生产时无法检查喉管是否磨穿, 一旦磨穿, 将会威胁到齿轮箱内部冷却水管, 而冷却水管磨破后不易焊补, 冷却水会流到高炉里面造成炉况失常。为保证喉管可靠耐用, 在喉管内壁落料点处用环形厚钢板进行多层焊接, 使用寿命可达18个月。中心喉管吊进和吊出是从下阀箱上面的大检修孔进行的, 和厂家的说明书不一样。从上面吊装更换中心喉管只需8~10h, 检修时从对中装置侧边的检修门观察中心喉管的磨损程度, 要在插入盲板之前检查。

(9) 溜槽。溜槽是齿轮箱最下端布料装置的执行机构, 负责将炉料按一定规律布在炉内。属易损件, 要求耐高温和耐磨。要经常检查溜槽磨损情况, 利用检修机会打开人孔, 可以看到其磨损情况。目前溜槽可以使用1年以上, 最高可达18个月。

三、结束语

大型燃煤机组炉顶起重机轨道布置 篇8

随着我国电力工业的快速发展, 高参数、大容量机组已经成为电力行业的趋势和潮流。目前, 经过引进和消化吸收, 我国已掌握了大容量机组技术, 并开始批量生产超临界600MW、超超临界1 000MW的机组。近十年来, 600MW以上机组所占的比例已经达到40%以上。截止到去年年底, 已经投入商业化运营的1 000MW机组已超过60余台, 使我国成为百万千瓦机组拥有量最多的国家, 在全世界处于领先地位。由于大容量机组所独有经济性和高效性, 现已经成为我国大型燃煤机组的主流。但是, 随着机组容量增大, 随之而来的不仅仅是设备的重量越来越大, 设备的数量也随之大大增多, 对于锅炉设备来说显得尤为突出, 同时也电力建设施工单位的锅炉吊装机械合理配置提出了更高的要求。

以600MW机组为例, 锅炉设备主要包括锅炉钢架以及内部锅炉设备及其它组件等, 其中单件最重为大板梁, 重约80t左右, 一般使用2台大型起重机进行抬吊, 而锅炉受热面等设备因为散件较多, 一般均采用小组合的方式进行吊装, 但是绝大部分重量比较轻。大量统计分析数据的结果表明, 在600MW单台机组锅炉中, 单件及组合件重量为20t及以下的占了绝大多数, 其中10t及以下的多达近万件, 4t及以下的就占了总数的80%以上。

2 锅炉吊装起重机械的配置

锅炉吊装起重机械的配置没有一成不变的固定模式, 主要根据每一个电力建设施工企业的机械装备具体情况、多年的施工习惯, 再具体到每一个工程的总平面布置, 以及锅炉设备结构特点、当地气候条件、工期要求等等, 按照经济性和适用性的原则进行最优化布置。

在条件允许的情况下, 为提高工作效率, 电力建设施工单位当然愿意尽可能多的采用高参数、大规格的起重机械进行锅炉的吊装, 其中的益处显而易见, 但是大规格的起重机械价格要高得多, 尤其是大型塔机动辄高达几千万元, 有的履带式起重机甚至上亿元, 这也不是所有的施工企业承受得起的。另外, 起重机械的吨位越大, 台班费用随之也大幅度增加, 再加上高昂的转场运输费、维护保养费等等, 都是不得不需要面对的现实问题, 因此, 在追求经济效益最大化的今天, 在保证工期的前提下, 少花钱, 多办事, 尽可能减少起重机械的数量及规格, 也是施工单位追求的目标。

根据以往多年传统的施工经验, 尽管锅炉主吊机械的配置一般是按照能够抬吊大板梁配置的, 但是大板梁毕竟是极少数, 大量的吊装件均为散件、轻件, 仅凭一两台大型主吊机械远远不能满足吊装的需求, 况且用主吊机械吊装琐碎的小件显然是大材小用, 应考虑配置炉顶起重机、小型塔机等小吨位的辅助起重机配合主吊机械才能顺利按时完成吊装任务。

以往在300MW及以下机组锅炉吊装中, 常常采用小吨位履带起重机和汽车起重机代替炉顶起重机使用, 但是这两种起重机有不可避免的缺点, 作为炉顶起重机在性能上往往总是不尽人意:

一是因布置在锅炉顶部, 起升高度受起升机构容绳量的制约, 特别是大容量机组锅炉高达近90m, 显然不能满足要求;二是由于吊臂短, 起吊范围较小, 在锅炉上移动困难或者根本无法移动, 吊装能力大打折扣, 所以, 炉顶起重机具有上述两种移动式起重机无法替代的作用。

移动式炉顶起重机行走轨道在锅炉顶部的布置, 需要结合每1台锅炉的具体情况, 制定出具体详细的布置方案。

下面以平顶山第二发电厂一期工程1号机组1 000MW锅炉吊装为例, 介绍炉顶起重机轨道在锅炉顶部的布置方案。

3 炉顶起重机轨道布置方案

一般情况下, 按照常规布置的1 000MW机组锅炉, 可在炉右的固定端和炉左扩建端分别布置一台大型自升式塔机作为主吊机械, 但平顶山工程的厂房布置设计经过优化, 结构十分紧凑, 在锅炉左侧扩建端无法布置起重机, 因此只能采用一台大型主吊塔机, 给施工单位的锅炉吊装带来极大的困难, 最后决定在炉后K4和K5板梁上布置一台FHDTQ400/20t炉顶起重机。

3.1 FHDTQ400/20t炉顶起重机性能简介

该机最大起重力矩为400tm, 最大起重量为20t, 最大幅度为45m, 45m幅度时最大起重量为5t, 炉顶标高按照90m设计, 是一种专门为大型火电机组锅炉吊装而设计的可移动式炉顶起重机, 其外形如图1所示。锅炉及锅炉顶部大板梁布置分别如图2、图3所示。

在锅炉K1到K5五个轴线布置MB-1到MB-5共5件叠形连接的大板梁, 长度均为43 300mm;其中K1到K4大板梁顶标高为+88 200mm, K5则为+87 200mm, 比K4低1 000mm;根据工程需要, 炉顶起重机运行轨道拟布置于K4和K5轴线大板梁上, MB-4尺寸为H8 400×1 600×40×120, MB-5尺寸为H5 200×1 200×30×90, 如图4所示。

3.2 轨道固定布置方案

从上述给定的技术条件可以看出, 固定轨道的K4和K5大板梁的标高不同, K5比K4低1 000mm, 因此需要垫高K5, 使之和K4标高相同, 但是, 由于大板梁属于锅炉设备, 生产厂家要求严禁对锅炉设备动用电火焊, 更不能进行机械加工, 这就给轨道的垫高固定带来了困难。

针对上述问题, 经反复比较及调查研究, 决定采用以下措施。

1) K4大板梁轨道固定 在K4轴线上, 与G2~G5列交点处, 大板梁表面布置了4块-20×500×500的设备带来的原有垫板, 这4块垫板允许施工单位进行焊接, 因此只要在这些垫板之间满铺厚20mm、宽400mm的加装垫板, 就可以把大板梁表面垫平, 并在原有垫板与加装垫板之间用4块小块搭接钢板并焊接牢固 (图5) , 此工作完成后, 即可在垫板表面通长布置起重机轨道, 轨道全长为42 300mm。

2) K5大板梁轨道固定 由于K5标高比K4低1 000mm, 需要将K5加高布置到与K4相同的标高。经多方调研, 在本单位其他工地找到工程施工中废弃不用的箱型梁, 高度为880mm, 但是还不能满足标高比K4低1 000mm的要求, 因此决定可在箱型梁底部再加装垫铁, 垫铁在大板梁表面间隔布置, 垫铁采用#14等边角钢拼方 (图6、图7) , 这样就保证了K5与K4标高相等。

由于对大板梁不能进行电火焊, 所以可在垫铁两端左右分别贴两块L形挡板, 挡板与垫铁焊接, 这样就能左右贴紧卡住大板梁上翼缘板, 从而达到了加固的目的。加装箱型梁也采取同样的办法, 在箱型梁底部腹板上左右焊接两块L形挡板, 并与垫铁焊接牢固 (图7) 。

以上工作完成后, 可直接在加装箱型梁上满铺起重机轨道。K4及K5大板梁的轨道固定按照有关标准规范执行 (图8) 。

4 结语

大型锅炉的吊装需要大型起重机械作为主吊机械, 但受场地布置和经济等因素, 能够布置的数量毕竟有限, 大量的单件吊装还是以小件为主, 因此, 还需要有炉顶起重机等多台辅助起重机与主吊机械一起共同完成整个锅炉的吊装。该方案通过反复论证, 经详细的设计校核计算并顺利实施, FHDTQ400/20t炉顶起重机辅助主吊机械出色完成了平顶山第二发电厂一期工程1号1 000MW机组锅炉的吊装, 达到了预期的目的。同时也为其他类型的炉顶起重机轨道的布置固定提供了参考和依据。

摘要：在大型火电机组锅炉安装的过程中, 常常使用炉顶起重机配合主吊机械进行吊装。本文提出了在锅炉顶部大板梁上布置起重机轨道的方式和方法。]

关键词：炉顶起重机,锅炉,吊装,轨道布置

参考文献

[1]娄近水.基于价值工程的电厂安装起重机优化选型研究[J].建筑机械化, 2013, (10) :65-68.

炉顶汽水引出及蒸汽分配管焊接工艺 篇9

汽水引出管及蒸汽分配管 (规格φ159×18) 在焊接专业上属于中管范畴, 应属于常规的工艺, 焊口的布置给焊接造成了相当的困难, 大量的焊接位置在汽包上, 从汽包壁伸出120㎜高的管座, 给焊工的焊接视线和操作带来了很大的障碍, 特别是有一部分是30~50°的斜焊, 更加剧了焊接工艺的难度。

1 焊前准备

(1) 坡口表面及附近母材内外壁10~15㎜范围内的油漆、锈垢清理干净, 直至发出金属光泽。 (2) 接头形式:∨型对接。 (3) 坡口尺寸:坡口间隙:b=2.5~3㎜;坡口角度:a=30~35°;纯边厚度:p=0.5~1㎜。 (4) 对口时, 管口端面与管子中心线垂直, 其偏斜度不得超过1㎜。 (5) 焊口对口时, 内壁平齐, 焊口局部错口值不应超过管壁厚度的10%, 且不大于1㎜。 (6) 在施工要领中, 对操作的要求及工艺参数等诸方面都做了认真的技术交底和要求。

2 焊接工艺

(1) 焊接方法:氩弧焊打底, 电焊盖面。 (2) 焊接材料:焊丝TIG-J50、焊条E5015。 (3) 点固焊:焊口对口质量符合要求后进行点焊。在坡口根部对称点焊3~4点, 其长度不得少于15㎜, 厚度为3㎜左右, 点口时先点间隙小的部位。点固焊所用的焊材、焊接工艺、都与正式焊接时相同, 点固焊后应检查各个焊点质量, 如有缺陷应立即清除, 重新进行点焊。 (4) 打底:打底层厚度以焊丝的直径值为宜, 打底过程中如发现有裂纹、气孔、或其它缺陷时, 应将其铲除重焊, 打底封口前, 应检查根部透度情况, 合格后方能封口。 (5) 填充与盖面:焊口打底层焊缝检查根部透度合格后, 应及时进行次层焊缝的焊接, 以防止产生裂纹。焊接时不得将一侧焊满再焊另一侧, 必须对称施焊, 斜焊和横焊采用多层多道排列, 底层填充焊条应首先选用φ2.5焊条, 再依次选用φ3.2、φ4.0的焊条施焊。焊接当中若发现问题, 要及时利用机械方法进行缺陷清除, 确认无缺陷后继续焊接。整个焊接过程中, 层间温度不得大于400℃, 钨极要勤换勤磨, 特别要注意接头和收弧的质量, 确保焊缝层间熔化良好。当日所点焊口必须当日完成, 焊缝熔化良好, 焊道排列整齐, 表面成型美观。

3 易产生的缺陷及防止方法

(1) 气孔:气孔产生的原因是多方面的, 防止方法也要对症进行。1) 坡口清理不干净, 有油漆、锈斑、水迹等污物。因此坡口清理必须认真。2) 焊条没有认真烘焙。由于使用的低氢焊条对水分特敏感, 对烘焙的要求就特别严格, 一定要按照所需的温度和时间进行烘焙, 烘好的焊条, 焊工领出后要放在通电的保温筒内、随用随取。3) 施焊环境防风、防雨措施不到位。空气中的水分很易进入焊缝, 由于是高空作业, 一定要搭好防风、防雨棚, 杜绝因风和雨而造成的危害。4) 起弧和收弧操作不当。起弧电流小, 熔池温度低、粘度稠, (气泡上浮速度与熔池金属粘度是反比) 气泡来不及上浮逸出残存在内部形成气孔。收弧太快产生气孔的主要原因也是由于熔池冷却太快, 气体来不及逸出。因此根据现场的客观条件采取对策, 即适当提高起弧温度和减慢收弧速度, 让熔池金属的气体充分逸出。5) 严格的焊接工艺参数:这包括焊接方法、焊接层数、焊接材料、焊材规格、电源极性、焊接电流、电弧电压、焊接速度等都要按照作业指导书所定的参数进行。

(2) 外观工艺

在其它的电厂工程炉顶汽水引出及蒸汽分配管焊接工艺方面, 除了内在质量问题外, 外观工艺是突出的问题, 焊道歪斜, 高低不匀, 层道之间压接不紧密, 出现夹沟、脱节, 焊缝与母材过度凹凸不圆滑等。

如何在工程炉顶汽水引出及蒸汽分配管焊接方面, 克服其它电厂工程所存在的缺陷和问题, 特别是外观工艺上有一个明显的提高, 这需要花费一些气力。1) 选用技术熟练的合格焊工;这是第一前提, 基本功是在长期的操作中逐步积累起来的, 并且养成严细的工艺作风, 这是保证质量和工艺的根本条件。2) 严格细致的焊接技术交底;从焊接方法、焊接层数、焊接材料、焊材规格、电源极性、焊接电流、电弧电压、焊接速度等, 都按照作业指导书所定的参数进行逐条的讲解和要求, 使每一个参焊人员明白质量和工艺目标。3) 质量和工艺的过程控制;由于是散管, 弯头的角度又不同, 如何把好对口关, 是首要的问题, 严格按规范的要求控制对口间隙, 不但焊工自己要求, 技术员、质量员也进行控制, 必须符合要求方可点口。

氩弧焊打底需一气呵成, 电焊填充要熔化良好、焊肉均匀, 盖面时必须控制焊缝尺寸, 焊条摆动严格控制熔化边缘, 斜焊和横焊的多层多道焊, 层道之间压接紧密、均匀饱满。

4 结束语

在以往的工程中, 焊接专业对大管、小管的焊接工艺比较重视, 下的功夫比较多, 对中管的焊接工艺比较忽略, 因此, 中管的焊接质量和工艺方面进步缓慢, 本工程汽水引出管及蒸汽分配管焊接工艺方面, 就突破了这一点, 特别在焊接外观工艺方面上了一个明显的台阶, 为中管的焊接工艺树立了一个标准, 为我们在这一方面积累了成熟的经验。质监中心站对锅炉水压试验前监检时给予了较高的评价。

摘要：本文对电厂工程炉顶汽水引出及蒸汽分配管焊接工艺方面的特点;容易出现的缺陷和问题;如何提高质量和外观工艺;做了简单的阐述, 并为今后中管的焊接工艺方面, 提出了新的要求。

炉顶控制系统 篇10

一、水冷传动齿轮箱的工作原理和结构特点

水冷齿轮箱分为标准型和加强型两种, 主要区别是在倾动机箱的扇形齿轮上, 标准型的扇形齿轮是外齿, 加强型的扇形齿轮是内齿, 在中心距和齿数相同的情况下, 加强型的承载能力更高。

上部齿轮箱连接在水冷传动齿轮箱壳体的上面, 它带有两个电机 (旋转电机和倾动电机) , 布料溜槽运动的动力就来自上部齿轮箱。当旋转电机动作而倾动电机制动时, 上部齿轮箱行星差动使得上下回转轴承作同一速度的转动, 上回转轴承带动整个旋转体作旋转运动, 布料溜槽随之旋转。大齿圈 (A15) 与倾动机箱上面的小齿轮 (E16) 之间无相对转动, 这样溜槽便只有旋转而无倾动。当倾动电机动作而旋转电机制动时, 上回转轴承不动, 下回转轴承通过大齿圈 (A15) 带动倾动机箱上小齿轮 (E16) , 倾动机箱便有了运动和动力的输入, 机箱内的蜗轮 (E18) 蜗杆 (E17) 带动倾动轴转动, 从而驱动布料溜槽改变倾角。当旋转、倾动两个电机同时动作时, 由于行星差动原理, 使得上下回转轴承有速度差, 这样也使得大齿圈 (A15) 与小齿轮 (A16) 之间有相对运动, 从而驱动布料溜槽在旋转的同时改变倾角。图1为齿轮箱传动结构示意图。

二、水冷传动齿轮箱故障存在的主要问题

十几年来武钢的专业技术人员在齿轮箱的维护、故障分析判断及故障处理等方面积累了大量的经验。归纳起来, 齿轮箱在日常运行维护中较容易出现如下问题: (1) 连接螺栓, 回转轴承和倾动齿轮箱等问题。 (2) 润滑油及油脂问题。 (3) 氮气及水冷问题。 (4) 高炉操作问题。 (5) 电气问题。

三、水冷传动齿轮箱故障案例分析及处理

1. 传动齿轮箱旋转电机电流过大

(1) 连接螺栓断裂

1997年10月14日, 五高炉炉顶水冷传动齿轮箱旋转电机电流大, 超过40A, 电器过热保护多次动作跳开关。故障出现后, 厂里立即组织设备技术人员召开故障分析会, 根据齿轮箱传动结构图, 把可能造成旋转电流大的原因归纳成六点并逐个排除。最后把重点放在齿轮箱各部连接螺栓的检查上。1997年11月5日, 高炉休风后, 打开检修门发现齿轮箱旋转体中部联接的24个高强螺栓 (M24) 断了12个, 其余螺栓松动, 整个旋转体向一边偏斜, 造成旋转体、刮水板和密封板擦下水槽。经复位更换全部螺栓后齿轮箱旋转电流正常。事后对此次事故分析认为是连接螺栓因长期检修紧固, 造成螺栓受力不均致使螺栓断裂。

(2) 连接螺栓断裂

1999年5月7日, 五号高炉传动齿轮箱旋转电流从夜班开始出现异常波动, 通过打干油进行强制润滑, 至晚上旋转电流逐渐回落, 可以维持设备运行。检修前不同时刻测定的数据见表1。

(1) A15/E16为倾动大齿圈与倾动减速机的啮合对, 其频率振幅的变化为0.4Hz、0.44Hz、4.19Hz, 在一天之内振幅上升九倍。

(2) A13/B11 (即旋转大齿圈与空心轴上的旋转轴小齿轮啮合对) 和A14/B12 (倾动大齿圈与空心轴内的实心轴的小齿轮啮合对) 两对齿轮的啮合频率的振幅变化为0.26Hz、0.41Hz、3.75Hz, 幅值均有不同程度的突变。

从数据的变化可以判断齿轮箱已处于故障状态, 故障原因有二, 一是大小齿圈与旋转体吊挂螺栓发生拉断或松动, 导致倾动减速机移位, 其上与倾动小齿圈相啮合的齿轮啮合发生错位;二是上部齿轮箱内轴承损坏。

根据上述分析, 铁厂确定1999年5月19日对5号高炉检修。齿轮箱打开后检查发现, 大齿圈与旋转体吊挂螺栓拉断11根, 最大法兰面间隔5mm, 随即进行了处理, 设备投运后一直运行正常。

(3) 回转轴承故障

2003年1月9日, 四高炉炉顶水冷传动齿轮箱频谱图中133Hz的幅值为0.19 m/s2 (在图2频谱图中为序号10) , 而这是旋转大齿圈的啮合频率。表明旋转大齿圈出现故障。

2003年2月24日的频谱图中133Hz谱线的幅值达0.30 (在图3频谱图中为序号9) 。

2003年4月20日0时, 振动幅值达到最高点1.08m/s2, 为2003年1月9日的5倍多, 此后开始下滑, 至2003年4月20日12时, 振动幅值达到最低点。在振动值逐步升高的同时, 齿轮箱旋转电机电流也逐步增大, 改为500r/min启动, 发现齿轮箱旋转大齿圈处发出异响声, 而且响声比较大, 在2003年4月20日12时, 电器过热保护动作, 齿轮箱已无法运行。

经停机检查发现, 齿轮箱旋转大齿圈回转轴承的滚动体破碎后导致回转支承卡死, 旋转体下部出现多处明显的表面磨损。

滚动体破碎可能是由保持架损坏所造成, 由于保持架破损, 导致轴承滚柱在运动过程中发生错位, 个别滚柱的运动状态由滚动变为滑动。并造成滚柱与滚柱之间相互挤压, 出现破损, 使齿圈的转动严重受阻直致卡死。

导致保持架破坏的主要原因是保持架的材料。法国生产的轴承保持架的材料为非金属, 原设计是在常温环境下使用的, 在高炉炉内的持续60℃以上高温作用下, 加速了保持架的老化。另外, 长期的轴承润滑不良可能使滚动体磨损加大而提前损坏, 并使保持架损坏。

(4) 炉喉钢圈法兰水平度和波纹度超标, 螺栓拉断

2005年12月29日, 五高炉炉顶齿轮箱突然停转, 无法启动, 高炉被迫休风, 检查发现齿轮箱旋转体向西北方向偏斜, 改慢速500r/min启动后, 看到齿轮箱旋转体有明显的晃动并有两处擦碰下水槽, 影响倾动正常工作。检查回转支承螺栓无松动现象, 初步判断是齿轮箱旋转大齿圈与旋转体连接螺栓断裂造成。现场无法检修, 紧急启动年修更换齿轮箱, 在测量炉喉钢圈法兰面水平和波纹度时, 发现炉喉钢圈法兰水平度误差达17mm (标准±1mm) , 波纹度严重超标 (标准4m弧长±0.4mm, 1m弧长±0.3mm) 。更换下来的齿轮箱解体后发现, 齿轮箱旋转大齿圈与旋转体连接的40个M24高强连接螺栓断24个。主要原因, 一是螺栓强度不够, 检验螺栓材质为45#钢, 没有达到8.8级;二是螺栓紧固受力不均。

(5) 润滑油和氮气量过大造成的冷却板堵塞故障

2007年7月29日, 六高炉因齿轮箱底部冷却板堵塞, 提前年修处理, 在处理过程中, 发现使用化学清洗剂无法疏通冷却板上冷却管, 临时决定更换齿轮箱。换下的齿轮箱送461厂修复, 解体后将冷却板拆出处理, 发现冷却管内被一种白色固体物堵塞大约1m, 经对白色固体物进行化验, 主要成分为油脂并夹杂少量矿焦粉尘。经分析主要原因是齿轮箱干油加量和氮气量过大, 多余的油脂进入齿轮箱冷却系统, 油脂就粘附在冷却管壁上, 长期受高温的影响, 结成白色固体物将冷却管堵塞。

2. 齿轮箱倾动电机电流过大

(1) 倾动机箱漏油蜗轮齿磨损故障

2003年7月5日, 三高炉炉顶齿轮箱倾动电机电流在17~20A摆动, 之后电机电流增至40A, 电器过热保护动作跳开关, 高炉休风。连续启动倾动电机检查发现, A、B两台倾动机箱只有A台工作, B台不动作, 经检查A台倾动机箱油漏完, 机箱铜蜗轮齿磨掉。

(2) 倾动齿轮箱故障

2005年8月31日, 五高炉炉顶齿轮箱倾动下落至16°, 倾动电机电流达40A, 电器过热保护动作, 高炉休风。开检修门发现齿轮箱倾动机箱B台固定螺栓脱落, 倾动机箱偏斜, 倾动机箱蜗杆轴承损坏, 高炉改单环上料生产。同时准备倾动机箱备件及机械手, 制定检修方案。2005年9月1日, 五高炉年修更换倾动机箱。旧倾动机箱在维修中心解体后, 发现倾动机箱蜗杆轴承外套转动将压盖磨损, 蜗轮齿单面被磨掉5mm。经分析是倾动机箱蜗杆轴承外套转动将压盖磨损, 造成蜗杆轴承轴向间隙过大, 倾动机箱运动时蜗杆上下跳动, 将轴承顶死或使蜗轮、蜗杆抱死, 导致倾动负载增大, 致使倾动机箱固定螺栓振松直至螺栓脱落。

四、高炉传动齿轮箱维护管理要点

第一, 加强对齿轮箱日常维护。每天注意观察齿轮箱温度并及时调整齿轮箱氮气量和冷却水量;时刻注意炉顶上升管温度变化, 要求当炉顶温度超过300℃时必须打水;注意观察氮气进气温度变化, 进、出冷却水温度变化;注意观察齿轮箱旋转、倾动电机电流变化;上部差动减速箱油位及双向泵出油情况, 检查干油润滑情况 (国产改为1次/12 min, 进口改为1次/30 min) ;检查旋转、倾动中间减速箱的润滑情况;特别是给油器工作换向是否正常, 发现问题及时处理, 确保齿轮箱润滑良好。旋转、倾动编码器和倾动开闭器定期检查、处理、调整, 保护极限完好可靠。

第二, 利用高炉休风、定修、年修机会安排齿轮箱常规检查和检修, 使齿轮箱处于受控状态。

第三, 充分发挥在线监测系统优势, 帮助维护检修人员准确判断故障原因。

第四, 加强齿轮箱备件管理。

(1) 齿轮箱旋转大齿圈轴承一定要采用铜质保持架轴承, 不能选用尼龙材质的保持架轴承。

(2) 国产齿轮箱倾动机箱输出轴易漏油, 几天就可漏完, 这会造成蜗轮快速磨损, 所以要求制造厂家提高备件组装质量并适当改进密封。

(3) 齿轮箱各部连接螺栓应按设计要求执行, 保证螺栓紧固受力均匀, 8.8级高强度螺栓应有防松装置, 材质符合国家标准。

(4) 要求制造厂家严格按设计图纸制造确保备件的互换性。

摘要：对高炉炉顶水冷传动齿轮箱旋转、倾动部件的故障特征和损伤机理进行了分析, 并提出了相应的处理方法。

关键词：高炉,水冷传动,齿轮箱,故障分析,处理

参考文献

[1]董英斌, 高立新, 孙勤刚等.高炉炉顶大型齿轮箱监测诊断系统[J].北京科技大学学报, 2000, 22 (3) :278-280.