圖1 工藝流程
1、問題和隱患
TRT透平機(jī)組采用壓力變送器測(cè)量高爐爐頂煤氣壓力，高爐爐頂煤氣壓力設(shè)定信號(hào)經(jīng)過信號(hào)線傳送到 TRT自控系統(tǒng)的PLC，經(jīng)運(yùn)算后輸出PID調(diào)節(jié)信號(hào)到透平機(jī)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(cè)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(hào)的線路斷開，又或者因?yàn)殡姎飧蓴_導(dǎo)致PLC模擬量信號(hào)接收模塊故障等因素，會(huì)導(dǎo)致的高爐頂壓信號(hào)不能準(zhǔn)確及時(shí)地傳輸?shù)絋RT自控系統(tǒng)，煤氣透平機(jī)組頂壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)被迫停止運(yùn)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(cè)量高爐頂壓信號(hào)所用的引壓管一旦堵塞，所測(cè)量的頂壓信號(hào)將會(huì)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(dòng)。因此，透平機(jī)組對(duì)頂壓控制信號(hào)要求十分嚴(yán)格，維護(hù)好頂壓控制信號(hào)對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)十分重要。
由于各鋼鐵廠在高爐設(shè)計(jì)時(shí)只采集一路頂壓信號(hào)，在高爐連續(xù)運(yùn)行的生產(chǎn)過程中，上述頂壓失真情況多次發(fā)生，對(duì)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(jī)和發(fā)電機(jī)
2、改進(jìn)措施
在高爐與TRT控制線路的高爐端采取一點(diǎn)接地措施，在 TRT端進(jìn)隔離器前再加入一級(jí)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(hào)源。在第一頂壓測(cè)量系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)能利用TRT自控的PLC程序自動(dòng)切換測(cè)量到的高爐煤氣爐頂壓力信號(hào)，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(gè)爐頂壓力的壓力差＞10kPa時(shí)報(bào)警，提示需要維護(hù)；
②某一頂壓信號(hào)斷線自動(dòng)切換另一頂壓，即當(dāng)兩個(gè)頂壓差＞20kPa時(shí)自動(dòng)輸入頂壓高的信號(hào)。
③當(dāng)TRT自控系統(tǒng)接收不到高爐的頂壓測(cè)量與設(shè)定信號(hào)時(shí)，透平機(jī)組入口流量補(bǔ)償壓力作為備用頂壓自動(dòng)投入，而頂壓設(shè)定信號(hào)自動(dòng)保持異常前的設(shè)定值。在高爐恢復(fù)正常后又自動(dòng)切換高爐頂壓測(cè)量與控制信號(hào)。
④為保證切換時(shí)無擾動(dòng)，透平機(jī)組入口流量補(bǔ)償壓力還要加上管網(wǎng)損失才能作為高爐頂壓測(cè)量信號(hào)來控制使用。
⑤在TRT操作控制室監(jiān)控平臺(tái)上做高爐頂壓測(cè)量信號(hào)與設(shè)定信號(hào)斷線報(bào)警。
以下是施耐德電氣Unity Quantum PLC平臺(tái)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(gè)高爐頂壓測(cè)量值都未斷線，并且兩個(gè)頂壓測(cè)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(gè)頂壓測(cè)量值中的較大值，alarm2頂壓設(shè)定信號(hào)異常報(bào)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(shí)，高爐頂壓會(huì)發(fā)生較大的瞬時(shí)異常波動(dòng)，若波動(dòng)過大，靜葉無法調(diào)整，則TRT停機(jī)。為減少頂壓短時(shí)異常波動(dòng)造成的停機(jī)，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(shí)也為了保護(hù)透平機(jī)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(dòng)。工況正常時(shí),頂壓調(diào)節(jié)由靜葉完成，并且設(shè)定頂壓調(diào)節(jié)時(shí)的靜葉開度上限(70%)，以保證機(jī)組的安全；當(dāng)判斷爐況異常時(shí)，快開旁通閥的備閥進(jìn)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(dòng)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(jìn)氣壓力(PI103)＞195kPa；
②透平進(jìn)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(jìn)效果
高爐頂壓控制技術(shù)改進(jìn)后，2#高爐避免了一次因?yàn)榈谝豁攭簻y(cè)量壓力變送器故障而引發(fā)的高爐憋壓事故。7#高爐因?yàn)閭溆门酝扉_閥參與了頂壓調(diào)節(jié)作用，多次避免了因?yàn)闋t況波動(dòng)，煤氣氣流不穩(wěn)定導(dǎo)致的TRT系統(tǒng)透平機(jī)組過度做功而損壞。高爐頂壓控制技術(shù)的改進(jìn)，消除了事故隱患，提高了高爐運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，并有充足的時(shí)間來解決生產(chǎn)中遇到的突發(fā)問題。
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