柳鋼2號高爐TRT控制系統

羅 君

（柳州鋼鐵股份有限公司煉鐵廠，廣西壯族自治區 柳州 545002）

TRT發電裝置全稱高爐煤氣余壓回收透平發電裝置，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，穩定高爐爐頂壓力。機構簡單、少有污染，使用年限比較長，而且還有節能等優點，在能源綜合運用方面，可得到更多、更廣的運用。

高爐在生產是所要求有穩定的爐頂壓力，如果壓力波動大，可影響到爐內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。故壓力的穩定控制是事關重要的。

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過一系列的設備，如重力除塵、透平發電裝置等。具體流程：TRT進口管→蝶閥→插板閥→快切閥→調靜葉透平膨脹做功→發電機發電。

圖1 安裝TRT裝置的高爐煉鐵流程

如此一來，TRT、減壓閥組關系為并聯。經過了插板閥后，一直至插板閥前，這和與TRT并聯有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過渡之用，以確保高爐爐頂壓力不產生大的波動。

2 系統的控制原理

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

2.1 系統硬件及軟件組態系統

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

2.2 轉速控制原理

在TRT升速時，轉速調節極為重要，機組需根據工藝需求升速進行的曲線式穩定升速，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速，TRT的臨界轉速一般為1600~2000 r/min，在開機前，控制室會自動通知高爐的控制室，把調壓閥組關到一定的角度，高爐控制室只要注意監視爐頂壓力和調壓閥組，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速，當要跨越臨界轉速時，需要大量的煤氣，靜葉快速打開，越過臨界轉速以后，靜葉又會馬上關小，最終把轉速穩定控制在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系統的正常運行，先是要依附著高爐的正常生產，確保高爐爐頂壓力穩定。頂壓控制系統主要是由靜葉的控制系統控制，以及調壓閥組自動控制系統，包括旁通閥的自動控制系統所構成。靜葉、旁通閥、調壓閥的自動控制系統都是一個獨立的PID控制系統，同時又相互關聯。各控制系統將高爐爐頂壓力設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。同時頂壓設定值可以實現各PID控制系統間的無擾切換。

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

（2）TRT開機時頂壓的控制。調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。此時調壓閥組關到一定角度，保證有足夠的煤氣流量進入TRT管道。

（3）TRT并網發電時頂壓的控制。TRT并網發電后，頂壓由透平機靜葉控制。而此時將高爐頂壓設定值加上一定數值，得出數值作為旁通控制的設定值，解決TRT在并網發電之后，保證旁通閥慢慢關閉且靜葉慢慢打開，同時穩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，旁通閥根據當時的煤氣量快速打開到一定角度并自動控制頂壓。

3 目前系統待解決的問題

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

4 結 語

實踐證明科學合理的設計和精細的安裝方能達到理想的結果，現柳鋼TRT機組噸鐵發電量已達到國內先進水平，但還有一些需要改造整改的地方，從而使TRT系統更安全、穩定的運行，也為高爐的穩定順行提供保障。