柳鋼2號高爐TRT控制系統(tǒng)

羅 君

（柳州鋼鐵股份有限公司煉鐵廠，廣西壯族自治區(qū) 柳州 545002）

TRT發(fā)電裝置全稱高爐煤氣余壓回收透平發(fā)電裝置，運用高爐煤氣的熱、壓力能，把這些能量變成機械能（通過平機鼓脹轉(zhuǎn)化能量），此裝置回收減壓閥組所浪費掉的能量，并能可以把噪聲降到最低，穩(wěn)定高爐爐頂壓力。機構(gòu)簡單、少有污染，使用年限比較長，而且還有節(jié)能等優(yōu)點，在能源綜合運用方面，可得到更多、更廣的運用。

高爐在生產(chǎn)是所要求有穩(wěn)定的爐頂壓力，如果壓力波動大，可影響到爐內(nèi)的氣流分布以及物料的流動速度，如壓力波動太大易造成滑料。故壓力的穩(wěn)定控制是事關(guān)重要的。

1 工藝概況

TRT工藝具體如圖1所示。由高爐所送出的高壓煤氣經(jīng)過一系列的設(shè)備，如重力除塵、透平發(fā)電裝置等。具體流程：TRT進口管→蝶閥→插板閥→快切閥→調(diào)靜葉透平膨脹做功→發(fā)電機發(fā)電。

圖1 安裝TRT裝置的高爐煉鐵流程

如此一來，TRT、減壓閥組關(guān)系為并聯(lián)。經(jīng)過了插板閥后，一直至插板閥前，這和與TRT并聯(lián)有2個旁通快開閥。作為TRT開機、緊急停機時TRT與減壓閥組之間的平穩(wěn)過渡之用，以確保高爐爐頂壓力不產(chǎn)生大的波動。

2 系統(tǒng)的控制原理

TRT總成工藝共有8個系統(tǒng)：透平主機系統(tǒng)、煤氣管道及大型閥門系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、液壓伺服控制系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、氮氣密封系統(tǒng)、發(fā)配電系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)。TRT作為高爐后續(xù)的工藝，本質(zhì)任務(wù)是要確保高爐工作可以正常、穩(wěn)定的生產(chǎn)。故其高爐頂壓的控制以及轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，在程序自動控制中特別重要。

2.1 系統(tǒng)硬件及軟件組態(tài)系統(tǒng)

TRT自控系統(tǒng)采用西門子400系列CPU 414-4H冗余系統(tǒng)，工作站是300系列模塊，通過通訊處理器構(gòu)成PROFIBUS通訊。操作站由工程師站、操作站，通過以太網(wǎng)交換機連接CPU進行數(shù)據(jù)的通訊。CPU 414的冗余系統(tǒng)是由兩套相同CPU、通訊處理器所構(gòu)成的，其光纖連接至各自的同步子模塊中，共有主備兩塊CPU。

2.2 轉(zhuǎn)速控制原理

在TRT升速時，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)極為重要，機組需根據(jù)工藝需求升速進行的曲線式穩(wěn)定升速，并保證在升速過程中機組振動值盡量小。因為機組特性不一致，每一臺TRT的升速時間、曲線均不一樣。在升速中最重要的是要跨越臨界轉(zhuǎn)速，TRT的臨界轉(zhuǎn)速一般為1600~2000 r/min，在開機前，控制室會自動通知高爐的控制室，把調(diào)壓閥組關(guān)到一定的角度，高爐控制室只要注意監(jiān)視爐頂壓力和調(diào)壓閥組，不需要進行其他操作。TRT機組在升速過程中會通過旁通閥控制頂壓，通過靜葉角度控制轉(zhuǎn)速，當要跨越臨界轉(zhuǎn)速時，需要大量的煤氣，靜葉快速打開，越過臨界轉(zhuǎn)速以后，靜葉又會馬上關(guān)小，最終把轉(zhuǎn)速穩(wěn)定控制在3000 r/min。而整個開機升速過程高爐頂壓由旁通閥自動控制。

2.3 頂壓控制原理

TRT系統(tǒng)的正常運行，先是要依附著高爐的正常生產(chǎn)，確保高爐爐頂壓力穩(wěn)定。頂壓控制系統(tǒng)主要是由靜葉的控制系統(tǒng)控制，以及調(diào)壓閥組自動控制系統(tǒng)，包括旁通閥的自動控制系統(tǒng)所構(gòu)成。靜葉、旁通閥、調(diào)壓閥的自動控制系統(tǒng)都是一個獨立的PID控制系統(tǒng)，同時又相互關(guān)聯(lián)。各控制系統(tǒng)將高爐爐頂壓力設(shè)定值與高爐爐頂壓力實際值進行比較后，通過控制閥位角度自動控制高爐爐頂壓力。同時頂壓設(shè)定值可以實現(xiàn)各PID控制系統(tǒng)間的無擾切換。

（1）TRT停機時頂壓的控制。調(diào)壓閥組液動旁通閥、1#調(diào)壓閥組控制方式切換為自動，其它2個調(diào)壓閥組手動打開到一定角度。頂壓通過調(diào)壓閥組液動旁通閥和1#調(diào)壓閥組配合控制。兩者之間的聯(lián)動能增大液動旁路閥的有效線性調(diào)節(jié)范圍，保證高爐頂壓穩(wěn)定。

（2）TRT開機時頂壓的控制。調(diào)壓閥組液動旁通閥控制方式切換為手動，旁通閥控制方式切換為自動。此時調(diào)壓閥組關(guān)到一定角度，保證有足夠的煤氣流量進入TRT管道。

（3）TRT并網(wǎng)發(fā)電時頂壓的控制。TRT并網(wǎng)發(fā)電后，頂壓由透平機靜葉控制。而此時將高爐頂壓設(shè)定值加上一定數(shù)值，得出數(shù)值作為旁通控制的設(shè)定值，解決TRT在并網(wǎng)發(fā)電之后，保證旁通閥慢慢關(guān)閉且靜葉慢慢打開，同時穩(wěn)定控制了高爐的頂壓。而旁通閥則作為備用閥門控制頂壓，當靜葉無法穩(wěn)定頂壓時旁通閥自動打開參與頂壓控制。

（4）TRT故障停機時頂壓的控制。TRT故障停機時快切閥、靜葉快關(guān)，旁通閥根據(jù)當時的煤氣量快速打開到一定角度并自動控制頂壓。

3 目前系統(tǒng)待解決的問題

TRT控制系統(tǒng)電源由UPS不間斷電源供電，但并不能保證萬無一失，如果出現(xiàn)短路現(xiàn)象或UPS故障死機等別原因的導(dǎo)致控制系統(tǒng)失電?？烨虚y會快速關(guān)閉同時發(fā)電機解列停機，旁通閥在失電情況下關(guān)閉，高爐頂壓將快速升高，如果處理不及時，嚴重可能出現(xiàn)干法防爆膜爆炸。所以有必要對其中一個旁通閥油路系統(tǒng)進行改造，保證在系統(tǒng)失電的情況下快開。

4 結(jié) 語

實踐證明科學(xué)合理的設(shè)計和精細的安裝方能達到理想的結(jié)果，現(xiàn)柳鋼TRT機組噸鐵發(fā)電量已達到國內(nèi)先進水平，但還有一些需要改造整改的地方，從而使TRT系統(tǒng)更安全、穩(wěn)定的運行，也為高爐的穩(wěn)定順行提供保障。