圖1 工藝流程
1、問題和隱患
TRT透平機組采用壓力變送器測量高爐爐頂煤氣壓力，高爐爐頂煤氣壓力設(shè)定信號經(jīng)過信號線傳送到 TRT自控系統(tǒng)的PLC，經(jīng)運算后輸出PID調(diào)節(jié)信號到透平機組靜葉的電液伺服系統(tǒng)，從而控制高爐爐頂煤氣壓力穩(wěn)定在設(shè)定值。
如測量高爐爐頂煤氣壓力的變送器突然失電，或者傳輸頂壓信號的線路斷開，又或者因為電氣干擾導(dǎo)致PLC模擬量信號接收模塊故障等因素，會導(dǎo)致的高爐頂壓信號不能準(zhǔn)確及時地傳輸?shù)絋RT自控系統(tǒng)，煤氣透平機組頂壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)被迫停止運行，致使高爐憋壓，有可能造成高爐爐頂煤氣壓力沖破防爆膜，高爐灌渣停產(chǎn)等重大損失。
測量高爐頂壓信號所用的引壓管一旦堵塞，所測量的頂壓信號將會失真，導(dǎo)致TRT靜葉開度不能正確調(diào)節(jié)，影響到高爐頂壓大幅波動。因此，透平機組對頂壓控制信號要求十分嚴(yán)格，維護好頂壓控制信號對機組的安全運十分重要。
由于各鋼鐵廠在高爐設(shè)計時只采集一路頂壓信號，在高爐連續(xù)運行的生產(chǎn)過程中，上述頂壓失真情況多次發(fā)生，對生產(chǎn)造成一定的影響，也存在重大的安全隱患。
圖2 透平機和發(fā)電機
2、改進措施
在高爐與TRT控制線路的高爐端采取一點接地措施，在 TRT端進隔離器前再加入一級LC濾波器，濾掉低次諧波。在高爐煤氣上升管道上接入防堵頭取壓管及壓力變送器，作為第二頂壓信號源。在第一頂壓測量系統(tǒng)出現(xiàn)異常時能利用TRT自控的PLC程序自動切換測量到的高爐煤氣爐頂壓力信號，保證生產(chǎn)連續(xù)性。
圖3 TRT主監(jiān)控畫面
在TRT自控系統(tǒng)PLC上加入比較程序：
①兩個爐頂壓力的壓力差＞10kPa時報警，提示需要維護；
②某一頂壓信號斷線自動切換另一頂壓，即當(dāng)兩個頂壓差＞20kPa時自動輸入頂壓高的信號。
③當(dāng)TRT自控系統(tǒng)接收不到高爐的頂壓測量與設(shè)定信號時，透平機組入口流量補償壓力作為備用頂壓自動投入，而頂壓設(shè)定信號自動保持異常前的設(shè)定值。在高爐恢復(fù)正常后又自動切換高爐頂壓測量與控制信號。
④為保證切換時無擾動，透平機組入口流量補償壓力還要加上管網(wǎng)損失才能作為高爐頂壓測量信號來控制使用。
⑤在TRT操作控制室監(jiān)控平臺上做高爐頂壓測量信號與設(shè)定信號斷線報警。
以下是施耐德電氣Unity Quantum PLC平臺中，Unity Pro語言ST(結(jié)構(gòu)化文本語言)程序代碼：
圖4 程序代碼及注釋
如果兩個高爐頂壓測量值都未斷線，并且兩個頂壓測量值 的差值＞10kPa，則參與TRT靜葉開度PID調(diào)節(jié)的tp_m值采用兩個頂壓測量值中的較大值，alarm2頂壓設(shè)定信號異常報警。
當(dāng)高爐生產(chǎn)中出現(xiàn)出鐵、打水、懸料和塌料等工況時，高爐頂壓會發(fā)生較大的瞬時異常波動，若波動過大，靜葉無法調(diào)整，則TRT停機。為減少頂壓短時異常波動造成的停機，保證在此頂壓異常的情況下，TRT 仍能保持高爐頂壓穩(wěn)定調(diào)節(jié)，同時也為了保護透平機組安全，使用TRT旁通閥參與異常情況下的頂壓調(diào)節(jié)，使TRT順利地渡過異常工況下的頂壓波動。工況正常時,頂壓調(diào)節(jié)由靜葉完成，并且設(shè)定頂壓調(diào)節(jié)時的靜葉開度上限(70%)，以保證機組的安全；當(dāng)判斷爐況異常時，快開旁通閥的備閥進入?yún)⑴c頂壓調(diào)節(jié)狀態(tài)，打開一定角度卸壓， 維持頂壓穩(wěn)定；待爐況恢復(fù)正常值，旁通閥逐步關(guān)閉，自動退出調(diào)節(jié)頂壓狀態(tài)，恢復(fù)靜葉頂壓調(diào)節(jié)。
判斷爐況異常的依據(jù)：
①透平進氣壓力(PI103)＞195kPa；
②透平進氣溫度(TIA103)＞200℃；
③透平入口煤氣流量(flow_gas)＞4200m3/min。
判定爐況異常，旁通閥參與頂壓調(diào)節(jié)的程序代碼：
圖5 程序代碼及注釋
3、改進效果
高爐頂壓控制技術(shù)改進后，2#高爐避免了一次因為第一頂壓測量壓力變送器故障而引發(fā)的高爐憋壓事故。7#高爐因為備用旁通快開閥參與了頂壓調(diào)節(jié)作用，多次避免了因為爐況波動，煤氣氣流不穩(wěn)定導(dǎo)致的TRT系統(tǒng)透平機組過度做功而損壞。高爐頂壓控制技術(shù)的改進，消除了事故隱患，提高了高爐運行的安全穩(wěn)定性，并有充足的時間來解決生產(chǎn)中遇到的突發(fā)問題。
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