摘 要:介紹了DCS在天津鋼管公司1000m3高爐配套TRT發(fā)電裝置中的應用，包括系統(tǒng)的硬件組成、實現(xiàn)功能和實際運行的效果。 關鍵詞:TRT；轉速；控制;DCS 0 引言 　　TRT發(fā)電裝置全稱高爐煤氣余壓回收透平發(fā)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(fā)電機發(fā)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的控制品質。該裝置具備結構簡單、污染少、容量大、壽命長、節(jié)能等優(yōu)點，在能源綜合利用中獲得了廣泛地應用。 　　在對高爐TRT裝置的控制中，存在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(wěn)定控制；一是充分保證高爐爐頂壓力的穩(wěn)定。文章介紹的高爐TRT控制軟件包及控制系統(tǒng)在設計中綜合考慮了TRT運行過程中可能出現(xiàn)的不穩(wěn)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。天津鋼管公司1000m3高爐配套TRT發(fā)電裝置的實際使用表明，整套軟件包及控制系統(tǒng)的應用達到了令人滿意的效果，在采用全部回收發(fā)電的同時，能充分保證爐頂壓力的穩(wěn)定，對充分發(fā)揮機組的能量回收能力和保證安全生產、提高經濟效益起到了很好的促進作用。 [b]1 工藝流程及系統(tǒng)配置 1．1 工藝流程[/b] 　　天津鋼管公司1000 In3高爐TRT工藝流程如圖1所示。高爐煤氣經過除塵裝置后，經入口電動碟閥、人口插板閥、快速切斷閥后，進入透平機，然后經出口插板閥、出口電動碟閥到煤氣管網，在入口插板閥之前，透平出口之后并聯(lián)著旁通快開閥組，旁通閥組在正常停機和緊急停機時，進行高爐頂壓控制。 1．2 系統(tǒng)配置 　　為保證TRT機組長期安全、穩(wěn)定地運行，天津鋼管公司1000 高爐TRT控制系統(tǒng)采用了Honey．well公司的Plantscape中小型DCS系統(tǒng)。此系統(tǒng)充分應用了最新信號處理技術、高速網絡通信技術、可靠的軟件平臺和軟件設計技術以及現(xiàn)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，具有高速可靠的數據輸人、輸出、運算等過程控制功能和聯(lián)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、功能完善的新型開放式集散控制系統(tǒng)。 　　項目由一個工程師站、一個操作員站、一個控制站組成，系統(tǒng)結構拓撲圖見圖2。其中通訊網絡和主控制卡、數據轉發(fā)卡及重要的模擬量輸入、輸出通道采用冗余配置，保證系統(tǒng)安全高效運行。 2 控制要求與實現(xiàn) 　　TRT裝置的自控功能主要包括啟動聯(lián)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，而各過程中保持高爐頂壓的穩(wěn)定是裝置實現(xiàn)自動化的關鍵。 　　本項目利用Plantscape DCS系統(tǒng)提供的圖形化組態(tài)功能，編制了用戶控制軟件包，很好地實現(xiàn)了上述要求。 2．1 啟動聯(lián)鎖 　　TRT機組的啟動必須滿足特定的條件，并按照一定的步驟順序進行，當條件不滿足時，則“啟動聯(lián)鎖”程序投入運行，實現(xiàn)啟動閥和人口電動碟閥鎖閉。TRT機組正常啟動的條件主要有：高爐同意，IRT啟動、電氣允許Ⅱ啟動、潤滑油壓力大于設定值、動力油壓力大于設定值、透平靜葉全關等。如上述任何一個條件不滿足，TRT機組將（在“啟動聯(lián)鎖”程序的保護下）無法正常啟動。 2．2 全自動啟機 　　啟動過程主要分為升轉速、并網、升功率。為保證機組安全，TRT啟機必須按照一定順序有步驟的進行，如圖3所示。 　　升轉速過程主要依靠DCS控制啟動閥、人口電動碟閥、透平靜葉之間協(xié)同動作，使轉速按照一定的升速曲線自動升至并穩(wěn)定在目標值，保證發(fā)電機并網順利進行。升速曲線由4段不同斜率的直線組成，開始時，啟動閥控制回路的設定值按照一定的速率自動增加，依靠PID調節(jié)來控制啟動閥逐步打開，轉速升到某一定值后，全開人口電動碟閥，關閉啟動閥，靜葉控制轉速回路自動投入，按照升速曲線繼續(xù)升速，使得透平的轉速升到目標值，并保持穩(wěn)定，等待并網。只要參數整定正確，轉速可以很好的跟蹤轉速曲線，在此裝置升速過程中轉速波動控制在±8r／min。 　　并網成功后，TRT進入升功率過程，此過程中TRT和高爐的減壓閥組共同控制高爐頂壓，DCS系統(tǒng)負責調節(jié)靜葉開度，不僅要保證高爐頂壓，還要保證升功率過程順利進行。來自高爐的頂壓測量值、設定值與升速參數共同用于TRT控制系統(tǒng)對靜葉的控制，隨著靜葉開度的增大，使得煤氣負荷逐漸轉移到Ⅱ ，高爐的減壓閥組同時也逐漸關小，以完成升功率過程。在升功率過程中，如果高爐頂壓出現(xiàn)波動，DCS通過調節(jié)靜葉開度，調節(jié)升功率的速度，來保證高爐頂壓及時恢復正常。 2．3 正常停機 　　TRT正常停機時，經過TRT降功率過程，煤氣逐步由，IRT轉移至旁通閥組，旁通閥組和靜葉同時調節(jié)高爐頂壓，旁通閥組和靜葉也是由綜合回路來控制的，兩個旁通閥中的一個作為調節(jié)閥，另外一個作為量程閥，量程閥按照調節(jié)閥的開度和高爐頂壓的變化來動作，工程師可以任選一個作為調節(jié)閥。功率降到零功率后，發(fā)電機解列，快速切斷閥慢關，靜葉以一定的速度關閉，配合高爐逐步將煤氣由旁通閥組轉移至高爐減壓閥組。 2．4 緊急停機 　　只要任何一個緊急停機條件滿足時，TRT即進入緊急停機狀態(tài)。TRT緊急停機時，快速切斷閥在1秒內快關，旁通快開閥快速打開到某一開度，使煤氣改從旁通快開閥流過，避免了高爐爐頂壓力的急劇波動。此時旁通快開閥的開度根據緊急停機時的靜葉開度和煤氣流量運算后得出。隨后DCS通過旁通閥調節(jié)高爐頂壓，配合高爐將煤氣逐步轉移到減壓閥組，直至完全由減壓閥組來控制高爐頂壓。 3 投運效果 　　天津鋼管公司1000rn3高爐TRT實現(xiàn)了全自動運行，從自動升速、升功率到正常運行、正常停車，操作人員只需按下“啟動”或“正常停車”按鈕即可。當緊急停車條件被觸發(fā)或按下“緊急停車”按鈕時，DCS系統(tǒng)自動實現(xiàn)緊急停車過程中所需步驟，整個過程控制效果良好，無需人工干預。正常運行時高爐頂壓波動在±5kPa范圍內，緊急停機時高爐頂壓波動在±10kPa范圍內。 4 結束語 　　天津鋼管公司1000 m3高爐TRT DCS控制系統(tǒng)投運至今，性能可靠，運行平穩(wěn)。特別是利用DCS系統(tǒng)提供的圖形化組態(tài)軟件包實現(xiàn)了TRT全自動啟機，正常停機和緊急停機的自動控制，保證了TRT機組安全高效運行，保證了高爐頂壓平穩(wěn)正常。從TRT的順利投運，可看出DCS系統(tǒng)在高爐TRT上的應用具有如下優(yōu)點： 　　1）可靠性高，軟硬件性能穩(wěn)定。 　　2）操作簡單，維護方便。純中文的組態(tài)和監(jiān)控畫面，為維護人員、操作人員提供了良好的人機接口。全自動啟停和控制，更是大大降低了對人員素質的依賴，避免了誤操作可能性。 　　3）通訊網絡和主要控制部件都更加需要采用熱冗余，在提高系統(tǒng)安全性的基礎上，提高了系統(tǒng)的性價比。 　　目前天津鋼管公司1000m3高爐TRT平均發(fā)電功率在3500kW左右，預計2～3年收回全部投資，經濟效益十分可觀。 參考文獻 《能量回收透平裝置技術與應用》（陜西鼓風機有限公司）