BPRT系統編程思路的分析與應用

李清源 張杰 張劍

邢臺鋼鐵有限責任公司 河北邢臺 054027

1 BPRT的工藝流程和控制系統的劃分

1.1 BPRT機組的構成

BPRT機組主要由電動機、齒輪箱、軸流壓縮機、變速離合器和煤氣能量回收透平組成，分為主機供風監控系統、高低壓系統、冷卻水系統、氮氣密封系統、潤滑油系統、動力油系統、軸系監測系統、聯鎖保護系統八個控制系統。

軸流壓縮機的一端和高爐煤氣余壓回收透平（TRT）串聯在同一根軸系上，既節省了現場空間，又節省了大量投資，效益非常可觀。

軸流壓縮機的另一端通過齒輪箱與主電機連接，電機按軸流壓縮機最大工況點（A點工況）設計參數進行選取，保證高爐鼓風機在透平未投運及透平故障時正常運轉。

1.2 BPRT工作流程

工作流程大致為：先由電動機驅動軸流壓縮機正常運行后，高爐各種工況對鼓風機風量的需求主要通過鼓風機的靜葉調節來實現，當高爐正常運行后高爐煤氣逐漸通過TRT，當TRT轉速達到變速離合器嚙合的轉速時，變速離合器嚙合，從而由TRT和電動機共同驅動高爐鼓風機，電動機輸出功率下降，電機可以提供透平與鼓風機功率之間的差額，補充鼓風機所需的功率，達到節能目的。而同時高爐頂壓的穩定主要靠TRT的靜葉調節實現，BPRT的控制系統發出完整的控制信號，包括轉速調節、負荷調節、自動升速、自動停機等所有功能，確保任何情況下高爐頂壓的穩定，不影響高爐正常生產。

BPRT機組的軸流風機部分一般情況配有定風量串緞調節、防喘振調節、風機起停機聯鎖控制以及輔助設施(潤滑油站和動力油站等)的控制，由于高爐操作的頻繁性、特殊性，爐況容易發生變化。煤氣流量變化額，透平難以穩定工作。在爐況不順時，高爐產生的煤氣不足以推動透平旋轉，煤氣透平轉速自動下降，自動退出，而當高爐正常煤氣量增大時，煤氣透平自動加入運行，同軸驅動高爐鼓風機，使電動機驅動所需的電流下降而達節能效果。

1.3 節能等效果分析

一是由于透平的機械能直接補充在軸系上，減少了發電機的機械能轉化為電能、電機的電能轉化為機械能的能量轉換損失、電能傳輸過程中的線路損失等，同軸機組對高爐煤氣的余壓余熱能量回收效率顯著提高。

二是由于取消了原TRT系統的發電機及發配電系統，合并了鼓風機與透平機的潤滑油系統、動力油系統、自控系統，且無需向電網送電，運行費用及管理費用也大幅度減少。

三是高爐煤氣余壓透平發電裝置（TRT）與前期投產的TRT機組類似，利用高爐爐頂煤氣的余壓，把煤氣導入透平中膨脹做功，驅動原動機的能量回收機組。該裝置可代替減壓閥組，較好的調節、穩定爐頂壓力，凈化煤氣，對爐頂壓力控制靈敏、波動幅度小。

2 自動控制系統編程思路

2.1 總體編程思路的研究

在了解了BPRT工藝流程后，再來探索其總體的編程思路。

總體編程思路如圖所示：

通過主要系統的編程思路來分解介紹總體編程步驟：

鼓風機系統編程思路

風機系統編程先確定風機的五個狀態，分別為“風機初始狀態”、“停機備啟狀態”、“啟機狀態”、“手動運行狀態”和“自動運行狀態”。

然后按照工藝要求和流程，再確定兩條路徑，分別為一條啟機、運行、停機主徑和機組試驗旁徑。

程序運行如下：

一是“風機初始狀態”經喘振調試后進入“停機備啟狀態”。

二是進入“停機備啟狀態”后程序分為兩路：一路為主路徑，啟機條件滿足后點允許啟動按鈕，機組進入“啟機狀態”，繼續啟機程序；另一路為機組試驗旁徑，允許啟動后進入“啟機狀態”，繼續試驗程序。

三是進入“啟機狀態”后就可以啟動主電機了，程序繼續分為兩路：一路繼續主路徑，主電機啟動后正常運行，點靜葉釋放按鈕，機組進入“手動運行狀態”，繼續啟機程序，當靜葉釋放時間過長時，機組返回“啟機狀態”，查找問題；另一路繼續機組試驗旁徑，點靜葉釋放按鈕，機組進入“手動運行狀態”，繼續試驗程序。

四是進入“手動運行狀態”后，鼓風機組已可正常運行，需手動操作，程序繼續分為兩路：一路繼續主路徑，點自動操作按鈕后，機組進入“自動運行狀態”，機組仍正常運行可自動操作，此時如機組轉安全運行后，回到“手動運行狀態”，手動操作；另一路繼續機組試驗旁徑，點自動操作按鈕后，進入“自動運行狀態”，此時經喘振模擬后，返回“停機備啟狀態”。

五是聯鎖停機，當風機處于“初始狀態”、“啟機狀態”、“手動運行狀態”、“自動運行狀態”其中任意狀態時，只要滿足風機重故障停機（包含手動正常停機）任何一項條件，風機狀態都返回“停機備啟狀態”，等待排除故障后再次試驗后啟動。

綜上所述，可以通過編程思路圖中分析出，風機從啟機到停機的一個過程，即是需要操作人員先進行啟機試驗，按已編好的啟機試驗程序逐項完成，最后回到“停機備啟狀態”，然后等待啟機條件滿足，按啟機程序操作至風機正常運行，風機重故障或是正常停機滿足后，回到“停機備啟狀態”。

2.2 TRT系統編程思路

TRT系統編程首先確定TRT的五個狀態，分別為“透平初始狀態”、“啟機狀態”、“啟機升速狀態”、“正常運行狀態”和“重故障停機狀態”。

然后按照TRT工藝要求和流程，確定啟機至停機的程序。

程序運行如下：

一是重故障或是手動停機后的“透平初始狀態”。

二是在“透平初始狀態”下，按下開始啟機按鈕，進入“啟機狀態”，準備啟動透平機。

三是如此時啟機條件滿足，按下申請啟動按鈕，高爐同意后進入“啟機升速狀態”。

四是在“啟機升速狀態”下，操作工可使用手動操控靜葉進行升速，也可設定轉速，自動升速。當轉速升高至2985轉每秒時，嚙合器機械嚙合，透平進入“正常運行狀態”，此時若煤氣壓力不足，轉速小于1000轉每秒時，回到“啟機狀態”準備再次升速。

2.3 其他程序編制

當已確定總體編程思路后，就如骨架般呈現在我們眼前，還需要填上諸如，風機啟機聯鎖條件、停機聯鎖條件、透平啟機聯鎖條件、透平停機聯鎖條件、透平自動升速程序，透平靜葉自動調節頂壓程序、透平旁通自動調節頂壓程序，氮封自動調節程序等，這些程序或是較為簡單或是已多次解除，在這里就不做詳細說明介紹。

3 結語

通過對BPRT的工藝流程、控制系統和編程思路的深入探索，既幫助了操作工更有效的監控BPRT，也為今后大型機組的編程提供了依據，具有很好推廣應用價值