DCS在TRT發電控制系統中應用

摘 要：介紹DCS在高爐配套TRT發電裝置中應用，包括系統的硬件正常、實現功能及實際運行效果。

關鍵詞：TRT；轉速；控制；DCS

引言

TRT發電裝置全程高爐煤氣余壓回收透平機發電裝置（Blast Furnace Gas Top Pressure Recovery TurbineUnit），是利用高爐煤氣所具有的壓力能、熱能，通過透平機鼓脹，使壓力能、熱能轉化為機械能，驅動發動機發電的一種裝置。這種裝置既回收了減壓閥組白白泄放的能量，又凈化了煤氣，降低了噪音，大大改善了高爐爐頂控制的品質。該裝置具備結構簡單、污染少、容量大、壽命長、節能等優點，在二次能源利用中獲得了廣泛的應用。

在對TRT的控制中，存在著兩點與安全生產直接相關的重要因素：一是并入電網前對轉速的穩定控制；一是充分的保證高爐爐頂壓力的穩定。文章介紹的TRT控制軟件包及控制系統在綜合設計中充分考慮了TRT運行過程中可能出現的不穩定因素，并結合控制工藝的要求使用了一些獨特的專家控制方案，來滿足TRT安全、高效的要求。

1.工藝流程及系統配置

1.1.工藝流程

邯鋼公司7#（2000m3級）高爐TRT工藝流程如圖所示。高爐煤氣經過畢肖夫洗滌塔凈化除塵后，經過入口蝶閥、入口插板閥、快速切斷閥，進入透平機，膨脹做功后經過出口插板閥、出口蝶閥回至主管網。在入口插板閥前，透平機出口后主管網間并聯旁通閥組，在TRT正常停車或緊急停車時，進行爐頂壓力控制。

1.2.系統裝配

機組控制系統采用YOKOGAWA CS3000控制系統，其中CPU、電源和通訊總線冗余配置，完成機組所必須的過程控制、邏輯控制和過程監視功能。控制系統I/O點數預留10%的余量。系統設置4臺操作站（包括一臺工程師站，三臺操作員站，其中一臺操作員站和一臺工程師站設置于現場控制室，其余兩臺操作員站設置于遠程控制室），交換機兩臺預留多模光纖接口，實現編程及操作功能，上位機需具備3個月的歷史趨勢參數存儲能力。系統配置2臺彩色激光打印機（A4），該打印機具有報警打印、報表打印功能。

操作站與控制系統采用工業以太網通訊，完成對機組的所有數據采集、儲存、過程調節、邏輯控制及保護操作功能。

能量回收透平膨脹機組與高爐中控室往來信號（模擬信號為：4—20mADC，開關量信號為：無源干接點。由信號發出側負責隔離措施，點對點聯絡，信號明細以原機組設計為準）。

為確保TRT系統長周期安全、穩定運行，7#高爐TRT控制系統采用了 DCS系統。此系統應用了最新信號處理技術，高速網絡通訊技術、可靠的軟件平臺和軟件設計以及現場總線技術，采用了高性能的微處理器和成熟的先進控制算法，具有高速可靠的輸入、輸出、運算等過程的控制功能和聯鎖邏輯控制功能，能適應更廣泛、更復雜的應用要求，是一個全數字化、結構靈活、功能完善新型開放式集散控制系統。

項目由一個工程師站、一個操作員站、一個控制站組成。系統結構拓撲圖見圖2.其中通訊網絡和主控制卡、數據轉發卡及重要的模擬量輸入、輸出通道采用冗余配置，保證系統安全高效運行。

2.控制要求與實現

TRT裝置的自控功能主要包括啟動聯鎖控制、自動升速控制、正常調頂壓控制、正常停機控制、緊急停機控制等，而各過程中保持爐頂壓力的穩定是裝置實現自動化的安全。

2.1.啟動聯鎖

TRT啟動必須滿足特定的條件，并按照一定的步驟順序進行。TRT正常啟動的主要條件有：高爐同意、TRT允許啟動、電器允許啟動、潤滑油壓大于設定值、動力油壓大于設定值、旁通閥、快切閥處于備用狀態、透平機靜葉全關等。如上述條件不滿足，TRT將在“啟動聯鎖”程序的保護下，無法正常啟動。