从设备改造升级与工艺操作标准化提升鼓风机保供能力

METALLURGICALPOWER冶金动力

2019年第11期总第237期

从设备改造升级与工艺操作标准化

提升鼓风机保供能力

陈彦章，白

昊

（包钢钢联股份有限责任公司，内蒙古包头014010）

【摘要】通过对炼铁厂两台AV100电动高炉鼓风机运行可靠性、经济性的分析，找出影响稳定、经济运

行的系统性问题，提出实施有针对性的改造方案、措施，取得了良好安全经济效果。

【关键词】电动鼓风机；安全；经济；系统升级；标准化【中图分类号】TH44

【文献标识码】B

【开放科学（资源服务）标识码（OSID）】

【文章编号】1006-67(2019)11-0058-05

EnhancetheGuaranteedSupplyCapacityofBlowerthroughEquipment

UpgradingandProcessOperationStandardization

CHENYanzhang,BAIHao

(BaotouIronandSteelCo.,Ltd.,Baotou,InnerMongolia041010,China)

【Abstract】Basedontheanalysisofthereliabilityandeconomyoftheoperationof

twoAV100electricblastfurnaceblowersintheironmakingplant,thesystematicproblemsaffectingthestableandeconomicoperationwerefoundout,andpertinentreformplansandmeasureswereputforward,whichhaveachievedgoodsafetyandeconomicresults.

【Keywords】electricblower;safety;economy;systemupgrading;standardization

引言

某炼铁厂动力作业部拥有烧结余热发电站、高炉煤气净化站、电动鼓风机站、高炉水泵站、高压运行段，共5个动力站所，以及高炉除尘、原料除尘、烧结除尘及脱硫、球团除尘及脱硫，共6个环保系统，是该铁厂动力运维及环保设施的运营外包管理单位。动力作业部每年可发电4.2亿kWh、外供蒸汽41.34万t、高炉煤气净化量112.32亿m3，同时为两座4150m3高炉的生产提供参数及品质稳定的普通循环水、软水循环水及冷风，在某铁厂余热余能回收及清洁生产、节能生产中发挥着不可替代的作用。

电动鼓风机作为高炉生产的“心脏”，其在炼铁工艺中担负着重要的任务，供风质量与效率的高低直接影响高炉的正常生产与铁水产量，风机运行的经济性也会造成铁水成本的波动变化，同时高炉的稳定顺行和高效生产也对高炉电动鼓风机的供电稳定性提出了更高的要求。为了能够提高电动鼓风机供风的稳定性和经济性，在对设备进行升级改

造和工艺的标准化操作成为最有效的手段。

1

1.1

系统升级、操作优化项目的实施背景

电动鼓风机站简介

某炼铁厂两座高炉设计容积4150m3，设计年

产铁水720万t。配套的电动鼓风机站设有两台德国MAN公司制造的AV100-17静叶可调轴流式电动鼓风机，采用同步电机驱动，两台风机共用1套变频启动装置，最大送风量为68.9万m³/h，同步电机最大功率5.12万kW，由德国西门子制造，为高炉生产提供压力及流量稳定的冷风；正常运行中，单风机对单高炉供风，另外配有1套拨风系统，可实现在1台风机故障时，拨风系统3s内投入，为故障风机所对应的高炉供风，保证高炉不灌渣。1#、2#风机于2014年4月起陆续投入运行，开始为两座高炉送风，肩负起为高炉保产、顺产的重要使命。1.2

供电系统故障频发，风机供风安全无法保证自两台风机投产后，在实际生产的过程中，2台风机均出现过跳车情况，多次影响高炉乃至公司的

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正常生产。经统计，2015年年底至2018年，电动鼓风机站共发生跳车事故10起，事故时间1133min，2台风机各5起。仅2018年2月，2#电动鼓风机就发生跳车事故3起，事故时间226min，事故停机率为1%。

在对历次跳车原因进行整理分类总结后发现，供电系统问题造成跳车次数共9次，因误操作造成跳车次数共1次。在供电系统原因造成的9次跳车中，因外部电压波动造成跳车仅有1项，其余均为电动鼓风机站内供电系统设备质量问题造成。

在吸取跳车事故的经验后，通过对电动鼓风机站内供电线路进行隐患排查后发现仍存在一些其他的供电安全隐患。如供电母管在运行中存在多处发热点，2017年12月，打开其中2处，检查发现管母屏蔽层及绝缘层均已发热碳化，焊接处坑洼严重，且非焊接处也有多点发热，说明管母本身也存在质量问题，详见图1。

图1母管因发热被击穿

1.3冷风放散量大，生产成本偏高

电动鼓风机运行期间，电机为工频运行状态，

风机依靠调整静叶角度来适应高炉用风量及风压的要求，电机功率随之变化。在高炉的设计中，风机运行参数是与高炉设计用风参数相匹配，而在实际的高炉生产运行工况下，高炉用风参数与风机的特性曲线间存在不匹配现象。主要表现在高炉在一定风压下，实际生产所需风量较设计值偏低，且

低于该风压下安全运行最小风量的情况。在满足高炉的用风需求时，风机的实际运行工况点逼近防喘振区，为了保障风机运行安全，避免出现风机的防喘振保护动作造成自动大量放风，需要手动开启一定量的放风阀，增加风机出口风量，将运行工况点远离喘振区至安全线内。冷风的放散直接导致风机电耗升高，冷风成本升高，继而影响高炉铁水成本升高。

2017年全年冷风放散量为524m3/min,高炉风耗1091.6m3/t，冷风成本为39.98元/103m3。

另外，在操作阀门进行放风的过程中，存在如下几个问题：

(1)放风点多，管理不统一

电动鼓风机侧和高炉侧均有可放风点，电鼓岗位及高炉岗位经常“各自为战”，为满足自身设备运行工况，在无统一调度管理的条件下，各自操作放风阀进行放风，放风操作没有统一监管，放风量无从监控。

(2)无操作标准，放风管理粗放

在高炉投产运行之初，高炉岗位与电动鼓风机站岗位间对放风所造成的电耗、成本影响概念不重视，同时放风的操作没有统一的标准和规则制度，岗位人员完全凭借自身经验来操控放风阀开度，造成高炉同样工况下，放风量大小变化较大，冷风成本极难控制。

(3)放风造成设备损坏，生产安全受威胁由于原设计并未考虑到有冷风放散的情况，所以整个冷风系统并未设置专门用于放散的阀门。为了实现放散的实际需求，电动鼓风机站只能将防喘振阀用作长期放风使用，而防喘振阀是风机的启机和事故时的保护阀，一般只在启机、喘振及逆流时自动开启。防喘振阀开启时，放风管道及阀门会产生强烈的振动，振动会传递至变送器及道。而在每次调节放风阀开度时，道的振动更大。振动将导致道漏油，长期持续的振动会崩开管道，使防喘振阀全开，高炉断风。

基于以上原因，实现对冷风放散操作的“统一化”管理，加强高炉及鼓风机岗位降低冷风成本的重视程度，并在鼓风机岗位针对放风调节实施“标准化作业”是十分必要的。

2项目的理论依据和目标方案

针对目前出现的一系列设备及管理问题，运用

原理、使用“标准化”工具、“统筹”管理、

“期望理论”60

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排查消除“系统性”风险。制定目标计划一：将风机的事故停机率由2017年的1%降低至0.3%，并力争2019年实现内部原因事故停机率为零；目标计划二：将冷风放散量由2017年的524m3/min,降低至300m3/min以下。并提出如下解决方案：2.1

升级系统，降低隐患“风险值”

在对电鼓跳车主要设备原因进行归纳总结后，结合现场设施的运行参数进一步细化分析，决定在供电系统的硬件设施上进行优化升级。针对电鼓动力变压器在运行中铁芯过热以及低压配电系统运行不可靠等状况，决定在电鼓低压配电室内增设一段低压事故段作为保安电源（含保安变及环网柜）。同时新增一套低压快切装置作为事故状态下各段之间母联开关快速动作的操作环节。对运行状况不好的380VI段配电柜（含1#动力变）以及UPS系统进行整体更换。为提高电网电压波动情况下高压柜的防护等级，对柜内过电压保护器进行更换。利用高炉休风的时机，对管母在运行中的发热点、鼓风机电机大线、高压柜断路器触头和管母软连接处增设实时温度监控系统。

通过对设备硬件系统的改造升级，能够进一步增强供电系统预防外部电压波动的能力，降低各类不可控的供电系统隐患“风险值”。目标计划将风机的事故停机率由2017年的1%降低至0.3%，并力争2019年实现事故停机率为零。2.2

消除多点乱象，实现放散“统筹管理”

“统筹”即通盘筹划，它包括“预测、计划、实施、指挥、掌控”五个步骤，要实现放散管理的“统筹”，首先要有一个统一的管理机构来实施“统筹”的五个步骤。2017年10月起，应公司“瘦身健体”工作思路要求，电动鼓风机站划归至炼铁厂，与炼铁作业部同在一个厂级单位下管理，借此机会，动力作业部与炼铁作业部在厂领导的支持下，成立了“冷风降耗”技术攻关小组，首先实现了对降低冷风电耗的“统一”管理。

通过定期的技术讨论会，对目前状态下的冷风放散原因及影响进行“统一筹测”，对减少放散的目标方案进行“统一筹划”，对工作计划及目标方案的有效落地进行“统筹安排”，对方案中的每一项计划的实施执行专人负责制，实现项目的“统一运筹”，最后通过每周、每月的冷风成本对项目实施成果进行讨论分析，不断修正并完善攻关方案措施，实现冷风供应稳定以及冷风降耗的“统筹兼顾”。目标

计划将冷风放散量由2017年的524m3/min,降低至300m3/min以下。2.3

完善规程制度，实现放散“标准化作业”所谓放散的“标准化作业”就是将现行作业方法的每一个操作程序和每一动作进行分解，以规章制度、操作规程、实践经验为依据，以风机运行稳定为基础，以放散量最小为目标，对整个作业过程进行改善，形成一种优化的作业程序，最终达到安全、准确、高效、省力的作业效果。同时，“标准化作业”同样可以作为员工绩效考核制度的一部分，以标准化作业的执行程度来对员工进行评价管理。2.4

开展劳动竞赛，提升职工“期望力量”期望理论又称作“效价-手段-期望理论”，是管理心理学与行为科学的一种激励理论。这个理论可以公式表示为:激动力量=期望值×效价。在这个公式中，激动力量指调动个人积极性，激发人内部潜力的强度;期望值是根据个人的经验判断达到目标的把握程度;效价则是所能达到的目标对满足个人需要的价值。这个理论的公式说明，人的积极性被调动的大小取决于期望值与效价的乘积。也就是说，一个人对目标的把握越大，估计达到目标的概率越高，激发起的动力越强烈，积极性也就越大。在管理创新工作中，运用期望理论调动职工的积极性是有一定意义的。通过开展“劳动竞赛”，制定合理的降耗目标，提升员工对项目的期望值，同时完善绩效奖励制度，提升期望理论中的“效价”，继而有效的提升员工的积极性和主动性。

3

方案的实施

3.1

供电系统升级改造3.1.1

低压系统改造

2018年2月，成立改造项目技术攻关小组、分析

问题产生原因，制定目标及方案，并对项目方案进行可行性分析。4~8月，上报备件材料计划及检修工程计划，同时委托某设计院对项目的实施进行设计出图。9月17日改造升级项目开始正式施工，并在10月9日高炉停炉前完成新增事故段以及低压快切装置的安装、接引、静调工作；10月10日，380VI段正式进入改造，经过连续三天三夜的不间断施工，于12日，改造工作顺利完成。改造后的系统图见图2。3.1.2

电鼓管母增加无线测温系统

在10月9日高炉休风前，提前将无线测温系统后台建好，并逐一对测温模块进行试验和定义。10

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图2电鼓380V系统图

月9日一台高炉休风，对电鼓相关测温点测温模块绑扎并进行系统调试；10月10日另一台高炉休风，对另一台电鼓相关测温点测温模块绑扎并进行系统调试。3.1.3

现有设备隐患消除

10月10日至12日，对电鼓10kV高压柜内的过电压保护器进行设备升级，更换为动作更可靠，保护性更强的新一代过电压保护器，对运行状况不好的UPS进行整体更换。3.2“统筹管理”的实现

2017年12月，“冷风降耗”攻关小组成立，成员包括炼铁作业部与动力作业部的、区管、工程师以及工段长。通过定期的技术交流讨论会，对放风产生的原因达成了共识，对加强高炉与电鼓岗位间工作联系效率以及提升冷风参数稳定调整等，制定了一系列行之有效的方案并予以落实。以下举例说明：

（1）确定了日常生产期间的放风规则。决定除风机发生喘振或逆流情况外，日常调整中电鼓侧不再开防喘振阀进行放风，冷风的放散由高炉侧热风炉前的冷风调节阀进行控制，实现“一点”放风。

（2）利用DCS系统提升冷风调节操作的可靠性。高炉在监控画面上制作“紧急减风”的信号通知按钮，当高炉需要进行紧急减风时，高炉岗位点击“紧急减风”按钮，向电动鼓风机站发出减风信号。电鼓岗位在收到信号后，点击“复讯”来确认信号，信号连锁开启高炉侧放风阀至20%，同时电动鼓风机站岗位配合高炉开启事故放风阀进行减风，在30s内将风机出口风压降至最低200kPa。在风机

出口风压已经达到200kPa后，如高炉仍需继续减风，需通过直通电话联系，由电动鼓风机站岗位操作主风门来完成减风。设置“直通电话”，提升高炉与电鼓岗位间的联系效率。

(3)调整放风预警线。风机防喘振预警线是为了防止风机运行工况点进入喘振区而设置的报警线，风机工况点如果到达喘振线区，风机保护将会使防喘振阀开启，自动大量放风。MAN公司技术人员在调试初将防喘振预警线设置为距离放风线7%的距离，操作规程规定当工况点距离放风线≤7%时，需降低风压或增大冷风供出量。当高炉正常运行时，降低风压并不现实，所以只能靠增加放散量来增大风机供出风量，使工况点远离放风线。在经过技术攻关组会议讨论，决定通过实验的方式逐步降低防喘振预警线与放风线的距离，以增大风机有效运行工况点范围，使风机参数调整空间变大，减少放散量。最终将放风预警线距离确定在4%，并将其写入标准化作业指导书，要求岗位严格控制风机工况点贴“红线”运行（如图3）。3.3

建章立制，细化“标准化作业”

通过技术攻关组的讨论与研究，编写了《高炉与鼓风机联系制度》以及《高炉休风期间保产措施》，目前已落实执行。编写了标准化作业指导书10项，其中有3项目前已经完成了第二版的修改完善，进一步的提升了标准化作业指导书的可执行性。为了有效的落实标准化作业指导书的执行情况，特制定了《标准化作业指导书考核规则》，依据考察规则，每月定期对各班组标准化作业指导书内容进行抽考，抽考成绩作为当月绩效考核依据。另

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图3工况图及放风预警线图

外，为了能够提升岗位人员在发生紧急情况下的应对能力，编制了《电动鼓风机站事故预案（汇编）》，并随标准化作业共同进行定期抽考。3.4

落实劳动竞赛，实行绩效激励机制

在电动鼓风机站以班组为单位实施以降放散、降电耗为目标的劳动竞赛，通过记录每天的电耗数据，统计每个班组当日冷风电耗，在月底按照电耗进行排名，排名前两位予以奖励，借此以增强职工在主动降放散降电耗方面的积极性和能动性。

按照2018年铁产量616.48万t计算，对高炉产生直接经济效益3563万元。

（43.79-38.01）×616.48=3563万；

5不足与未来工作思路

(1)目前两台风机仍然是以单对单的模式为两

座高炉供应冷风，由于高炉冶炼连续性，目前电动鼓风机无法停机进行中修或大修，按照曼公司AV106-17型鼓风机维护手册，该型风机3年为一中修周期，5年为一大修周期，但实际由于生产需要，在没有备机的情况下，两台电动鼓风机连续运行已接近中修周期，如果不进行检修，严重威胁风机的安全稳定运行。

所以，计划在2019年，在电动鼓风机站新增设一台与目前风机同等出力的备用风机，以满足风机日常维护的需求，同时也可作为事故状态下的紧急备用风机。从而更好的保障高炉的冷风供应。

(2)将“保冷风安全供应、降冷风电耗”作为一项长期的课题攻关任务，利用“成本网格化”方式，将岗位、点检、工长、工程师以及作业部管理者联系起来，分配责任比例以及责任职能，充分调动每一层级的职工，以全员参与的思想共同为降低风耗做贡献。

收稿日期：2019-06-03

陈彦章（1975-），男，高级工程师，现从事企业动力能源作者简介：管理工作。

4

4.1

项目的实施效果

实际效果

2018年10月12日，针对提升电气系统设备稳

定性的系统升级改造顺利完成，目前各系统运行平稳，监控项目也已投运，实现对电气柜内原件的实时温度远程监控，形成温度曲线，并进行劣化分析，及时发现设备的事故隐患，增强系统运行的稳定性，达到预期目标。4.2

直接经济效益

(1)截止12月份，全年平均冷风放散为232m3/min，较2017年放散量减少292m3/min；

(2)高炉风耗由2017年的1091.6m3/t降低至2018年的1058.8m3/t，冷风成本由2017年的39.98元／km3降低至2018年的35.元／km3，高炉铁水成本中耗用冷风成本由2017年的43.79元／t降低至2018年的38.01元／t。