李清源 張杰 張劍

邢臺(tái)鋼鐵有限責(zé)任公司 河北邢臺(tái) 054027

1 BPRT的工藝流程和控制系統(tǒng)的劃分

1.1 BPRT機(jī)組的構(gòu)成

BPRT機(jī)組主要由電動(dòng)機(jī)、齒輪箱、軸流壓縮機(jī)、變速離合器和煤氣能量回收透平組成，分為主機(jī)供風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)、高低壓系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)、潤(rùn)滑油系統(tǒng)、動(dòng)力油系統(tǒng)、軸系監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)八個(gè)控制系統(tǒng)。

軸流壓縮機(jī)的一端和高爐煤氣余壓回收透平（TRT）串聯(lián)在同一根軸系上，既節(jié)省了現(xiàn)場(chǎng)空間，又節(jié)省了大量投資，效益非?？捎^。

軸流壓縮機(jī)的另一端通過齒輪箱與主電機(jī)連接，電機(jī)按軸流壓縮機(jī)最大工況點(diǎn)（A點(diǎn)工況）設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行選取，保證高爐鼓風(fēng)機(jī)在透平未投運(yùn)及透平故障時(shí)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.2 BPRT工作流程

工作流程大致為：先由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)軸流壓縮機(jī)正常運(yùn)行后，高爐各種工況對(duì)鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量的需求主要通過鼓風(fēng)機(jī)的靜葉調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)高爐正常運(yùn)行后高爐煤氣逐漸通過TRT，當(dāng)TRT轉(zhuǎn)速達(dá)到變速離合器嚙合的轉(zhuǎn)速時(shí)，變速離合器嚙合，從而由TRT和電動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)高爐鼓風(fēng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)輸出功率下降，電機(jī)可以提供透平與鼓風(fēng)機(jī)功率之間的差額，補(bǔ)充鼓風(fēng)機(jī)所需的功率，達(dá)到節(jié)能目的。而同時(shí)高爐頂壓的穩(wěn)定主要靠TRT的靜葉調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)，BPRT的控制系統(tǒng)發(fā)出完整的控制信號(hào)，包括轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、負(fù)荷調(diào)節(jié)、自動(dòng)升速、自動(dòng)停機(jī)等所有功能，確保任何情況下高爐頂壓的穩(wěn)定，不影響高爐正常生產(chǎn)。

BPRT機(jī)組的軸流風(fēng)機(jī)部分一般情況配有定風(fēng)量串緞?wù){(diào)節(jié)、防喘振調(diào)節(jié)、風(fēng)機(jī)起停機(jī)聯(lián)鎖控制以及輔助設(shè)施(潤(rùn)滑油站和動(dòng)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(fā)生變化。煤氣流量變化額，透平難以穩(wěn)定工作。在爐況不順時(shí)，高爐產(chǎn)生的煤氣不足以推動(dòng)透平旋轉(zhuǎn)，煤氣透平轉(zhuǎn)速自動(dòng)下降，自動(dòng)退出，而當(dāng)高爐正常煤氣量增大時(shí)，煤氣透平自動(dòng)加入運(yùn)行，同軸驅(qū)動(dòng)高爐鼓風(fēng)機(jī)，使電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所需的電流下降而達(dá)節(jié)能效果。

1.3 節(jié)能等效果分析

一是由于透平的機(jī)械能直接補(bǔ)充在軸系上，減少了發(fā)電機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能、電機(jī)的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換損失、電能傳輸過程中的線路損失等，同軸機(jī)組對(duì)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(tǒng)的發(fā)電機(jī)及發(fā)配電系統(tǒng)，合并了鼓風(fēng)機(jī)與透平機(jī)的潤(rùn)滑油系統(tǒng)、動(dòng)力油系統(tǒng)、自控系統(tǒng)，且無需向電網(wǎng)送電，運(yùn)行費(fèi)用及管理費(fèi)用也大幅度減少。

三是高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置（TRT）與前期投產(chǎn)的TRT機(jī)組類似，利用高爐爐頂煤氣的余壓，把煤氣導(dǎo)入透平中膨脹做功，驅(qū)動(dòng)原動(dòng)機(jī)的能量回收機(jī)組。該裝置可代替減壓閥組，較好的調(diào)節(jié)、穩(wěn)定爐頂壓力，凈化煤氣，對(duì)爐頂壓力控制靈敏、波動(dòng)幅度小。

2 自動(dòng)控制系統(tǒng)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(tǒng)的編程思路來分解介紹總體編程步驟：

鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)編程思路

風(fēng)機(jī)系統(tǒng)編程先確定風(fēng)機(jī)的五個(gè)狀態(tài)，分別為“風(fēng)機(jī)初始狀態(tài)”、“停機(jī)備啟狀態(tài)”、“啟機(jī)狀態(tài)”、“手動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)”和“自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)”。

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(jī)、運(yùn)行、停機(jī)主徑和機(jī)組試驗(yàn)旁徑。

程序運(yùn)行如下：

一是“風(fēng)機(jī)初始狀態(tài)”經(jīng)喘振調(diào)試后進(jìn)入“停機(jī)備啟狀態(tài)”。

二是進(jìn)入“停機(jī)備啟狀態(tài)”后程序分為兩路：一路為主路徑，啟機(jī)條件滿足后點(diǎn)允許啟動(dòng)按鈕，機(jī)組進(jìn)入“啟機(jī)狀態(tài)”，繼續(xù)啟機(jī)程序；另一路為機(jī)組試驗(yàn)旁徑，允許啟動(dòng)后進(jìn)入“啟機(jī)狀態(tài)”，繼續(xù)試驗(yàn)程序。

三是進(jìn)入“啟機(jī)狀態(tài)”后就可以啟動(dòng)主電機(jī)了，程序繼續(xù)分為兩路：一路繼續(xù)主路徑，主電機(jī)啟動(dòng)后正常運(yùn)行，點(diǎn)靜葉釋放按鈕，機(jī)組進(jìn)入“手動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)”，繼續(xù)啟機(jī)程序，當(dāng)靜葉釋放時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，機(jī)組返回“啟機(jī)狀態(tài)”，查找問題；另一路繼續(xù)機(jī)組試驗(yàn)旁徑，點(diǎn)靜葉釋放按鈕，機(jī)組進(jìn)入“手動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)”，繼續(xù)試驗(yàn)程序。

四是進(jìn)入“手動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)”后，鼓風(fēng)機(jī)組已可正常運(yùn)行，需手動(dòng)操作，程序繼續(xù)分為兩路：一路繼續(xù)主路徑，點(diǎn)自動(dòng)操作按鈕后，機(jī)組進(jìn)入“自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)”，機(jī)組仍正常運(yùn)行可自動(dòng)操作，此時(shí)如機(jī)組轉(zhuǎn)安全運(yùn)行后，回到“手動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)”，手動(dòng)操作；另一路繼續(xù)機(jī)組試驗(yàn)旁徑，點(diǎn)自動(dòng)操作按鈕后，進(jìn)入“自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)”，此時(shí)經(jīng)喘振模擬后，返回“停機(jī)備啟狀態(tài)”。

五是聯(lián)鎖停機(jī)，當(dāng)風(fēng)機(jī)處于“初始狀態(tài)”、“啟機(jī)狀態(tài)”、“手動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)”、“自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)”其中任意狀態(tài)時(shí)，只要滿足風(fēng)機(jī)重故障停機(jī)（包含手動(dòng)正常停機(jī)）任何一項(xiàng)條件，風(fēng)機(jī)狀態(tài)都返回“停機(jī)備啟狀態(tài)”，等待排除故障后再次試驗(yàn)后啟動(dòng)。

綜上所述，可以通過編程思路圖中分析出，風(fēng)機(jī)從啟機(jī)到停機(jī)的一個(gè)過程，即是需要操作人員先進(jìn)行啟機(jī)試驗(yàn)，按已編好的啟機(jī)試驗(yàn)程序逐項(xiàng)完成，最后回到“停機(jī)備啟狀態(tài)”，然后等待啟機(jī)條件滿足，按啟機(jī)程序操作至風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行，風(fēng)機(jī)重故障或是正常停機(jī)滿足后，回到“停機(jī)備啟狀態(tài)”。

2.2 TRT系統(tǒng)編程思路

TRT系統(tǒng)編程首先確定TRT的五個(gè)狀態(tài)，分別為“透平初始狀態(tài)”、“啟機(jī)狀態(tài)”、“啟機(jī)升速狀態(tài)”、“正常運(yùn)行狀態(tài)”和“重故障停機(jī)狀態(tài)”。

然后按照TRT工藝要求和流程，確定啟機(jī)至停機(jī)的程序。

程序運(yùn)行如下：

一是重故障或是手動(dòng)停機(jī)后的“透平初始狀態(tài)”。

二是在“透平初始狀態(tài)”下，按下開始啟機(jī)按鈕，進(jìn)入“啟機(jī)狀態(tài)”，準(zhǔn)備啟動(dòng)透平機(jī)。

三是如此時(shí)啟機(jī)條件滿足，按下申請(qǐng)啟動(dòng)按鈕，高爐同意后進(jìn)入“啟機(jī)升速狀態(tài)”。

四是在“啟機(jī)升速狀態(tài)”下，操作工可使用手動(dòng)操控靜葉進(jìn)行升速，也可設(shè)定轉(zhuǎn)速，自動(dòng)升速。當(dāng)轉(zhuǎn)速升高至2985轉(zhuǎn)每秒時(shí)，嚙合器機(jī)械嚙合，透平進(jìn)入“正常運(yùn)行狀態(tài)”，此時(shí)若煤氣壓力不足，轉(zhuǎn)速小于1000轉(zhuǎn)每秒時(shí)，回到“啟機(jī)狀態(tài)”準(zhǔn)備再次升速。

2.3 其他程序編制

當(dāng)已確定總體編程思路后，就如骨架般呈現(xiàn)在我們眼前，還需要填上諸如，風(fēng)機(jī)啟機(jī)聯(lián)鎖條件、停機(jī)聯(lián)鎖條件、透平啟機(jī)聯(lián)鎖條件、透平停機(jī)聯(lián)鎖條件、透平自動(dòng)升速程序，透平靜葉自動(dòng)調(diào)節(jié)頂壓程序、透平旁通自動(dòng)調(diào)節(jié)頂壓程序，氮封自動(dòng)調(diào)節(jié)程序等，這些程序或是較為簡(jiǎn)單或是已多次解除，在這里就不做詳細(xì)說明介紹。

3 結(jié)語

通過對(duì)BPRT的工藝流程、控制系統(tǒng)和編程思路的深入探索，既幫助了操作工更有效的監(jiān)控BPRT，也為今后大型機(jī)組的編程提供了依據(jù)，具有很好推廣應(yīng)用價(jià)值