TRT机组自控系统资料讲解.docx

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TRT机组自控系统资料讲解

TRT机组自控系统

培训资料

编制：

陕西省鼓风机（集团）有限公司

技术处

2005-4-5

1.TRT机组自控系统的重要性

2.TRT机组与高炉减压阀组的关系

3.TRT机组自动控制系统发展过程

4.TRT机组自控系统总貌

4.1过程控制系统

4.2顺序逻辑控制系统

一、TRT机组自控系统的重要性

众所周知，TRT是高炉的辅助设备，在高炉生产中起着节能降成本的作用，而TRT机组自控系统是机组的中枢神经指挥中心，不仅要控制机组的正常运转，同时还要保证高炉炉顶压力稳定。

在确保高炉正常生产的前提下，尽量多发电。

无论在任何情况下都要保证TRT机组的安全，并且转速和炉顶压力不超过允许范围，改善高炉炉顶压力的调节品质，具有很高的自动化程度自动启动；自动并网、自动调速；自动调功率；自动调高炉顶压；自动停机等功能。

在对高炉TRT装置的控制中，有两点与安全生产直接相关的最重要的因素，一是并入电网前对转速控制的稳定，一是充分保证高炉炉顶压力的稳定。

为了满足高炉安全、高效运行的要求，在TRT控制系统的设计过程中必须综合考虑TRT运行过程中可能出现的各种不稳定因素，针对TRT控制的特殊性对控制回路进行特殊的的设计，才能在实际应用中达到令人满意的效果。

合理的控制方案和软件设计，对充分发挥机组的能量回收能力和保证安全生产、提高经济效益可以起到了非常大的的促进作用。

TRT机组控制系统在设计、运行中必须遵循以下原则：

1．在正常启动、运行、停机过程中，不得影响高炉正常生产。

2．当TRT机组在运行中发生重事故而紧急停机时，也不能对高炉顶压造成大的波动。

3．在保证高炉工况稳定的前提下，争取多回收发电。

实践证明，安全高效的透平设备与可靠完善的控制系统，完全可以满足以上原则。

二、TRT机组与高炉减压阀组的关系

减压阀组是高炉顶压控制的重要手段，根据高炉炉容大小的不同，减压阀组中阀门的口径和数量亦有区别，但其作用是相同的。

减压阀组一般由一台自动阀、一台量程阀、两台或三台手动阀等组成。

TRT装置与高炉减压阀组在煤气管网配置中既有串联也有并联的关系。

串联时，将TRT串联在减压阀组之后，TRT运行时减压阀组处于全开状态。

这种配置的优点是TRT与减阀组在控制上相互独立，可以不发生关系，适合于使用时间长、泄漏量大、不易改造的减压阀组。

TRT与减压阀组相互并联这种配置应用最多。

一般而言，为配合TRT工程，减压阀组必须进行改造，其技术要求如下：

1．设置一台自动阀，接受来自顶压调节器的控制信号，自动调节炉顶压力。

2．设置一台量程阀，亦称之为范围阀，根据自动阀阀位进行自动调整，保证自动阀在线性区工作。

3．设置两台快开阀，采用一用一备方式，当TRT发生重故障紧急停机时，该阀能够快速开启，保证炉顶压力的波动范围在允许值之内。

当然，由于减压阀组一般归炼铁厂使用维护，而TRT机组一般划归燃气厂或动力厂使用管理和维护。

为了简化两个产权单位之间的关系而且取消对减压阀组的改造，因此近来大多数机组采用与透平机并联旁通快开阀的方案，快开阀通常为两台，两台阀模拟高炉减压阀组，一台作为自动调节阀，一台作为量程阀。

这样即可不必改造原有的减压阀组，也能达到控制高炉炉顶压力稳定的目的，杭钢高炉TRT机组是按这样的设计投入运行的，在机组调试过程中既方便又节余了大量的调试时间。

三、TRT机组自动控制系统发展过程

随着工业自动化仪表技术的不断进步和发展，技术先进、可靠性高的控制系统不断推出。

TRT机组所采用的控制系统亦顺应这一趋势，即采用当时较先进的控制系统和仪表，从最初的模拟组件控制系统到SLPC单回路调节器加常规仪表组合控制，然后到DCS或PLC控制系统，取消常规仪表，直到目前最先进的控制系统之一现场总线仪表控制系统。

到目前为止，基本上全部采用新型DCS或PLC计算机控制系统，而且可以预见，随着控制技术的进一步发展，TRT控制设备也将得到不断提高。

陕鼓在TRT机组控制系统中应用的DCS或PLC系统种类比较多，主要如下：

DCS系统：

YOKOGAWA:

μXL、CS1000、CS3000

HoneyWell：

TDC3000、PlantScape

ABB：

Freelance2000、INFI90

FisherRosemount：

DeltaV

浙大中控：

JX300

PLC系统：

SIEMENS：

S7-300、S7-400、PCS7

Schneider：

Quantum

GEFanuc：

90-70、90-30

Rockwell：

PLC5、ControlLogix5550

四、TRT机组自控系统总貌

TRT机组自动控制系统具有以下三大功能：

A.过程控制

B.顺序控制

C.工艺参数监视

通常采用一套PLC或DCS控制系统即可全部完成以上功能，附图3—1就是莱钢TRT机组PLC系统配置图。

人一机界面为两台操作站，其中工程师兼操作员站、操作员站各一台。

工程师兼操作员站既可作为工程师进行软件编程，软件维护使用，亦可作为操作员正常监视、操作之用，操作员站只具有操作监视功能。

为了确保PLC或DCS系统安全可靠，通常采用冗余技术，即控制器（包括CPU、电源）为冗余配置，互为热备用方式。

通信电缆亦采用双套方式。

附图3-1PLC系统配置图

4.1过程控制系统

4.1.1概述

TRT机组过程控制系统共有以下各子系统

1）转速调节系统

2）功率调节系统

3）高炉顶压复合调节系统

4）超驰控制系统

5）静叶位置电液伺服控制系统

6）氮封差压调节系统

以上各子系统之间的关系如下附图3—2所示。

附图3-2各子系统之间的关系

4.1.2转速调节系统

由安装在透平机上的三只转速传感器检测出机组转速并送至入计算机，再经计算机进行选择后作为转速调节器输入的测量值。

当转速调节器选择为手动状态时，实现手动方式的开、停机控制；当转速调节器选择为自动状态时，实现半自动方式的开、停机控制；当转速调节器选择为串级状态时，机组将根据自动升、降速曲线，以及自动升速、降速控制程序，完成自动的开、停机控制。

4.1.3功率调节系统

功率调节器的测量值来自安装在电气柜内的有功功率变送器，功率调节器亦具有全自动、半自动、手动三种控制方式，实现全自动升、降功率控制。

4.1.4高炉顶压复合调节系统

本系统是由顶压调节系统（闭环控制）和前馈控制（开环控制）组成，从而构成高炉炉顶压力复合调节系统。

1）馈控制系统

对通过TRT的高炉煤气流量进行测量和温压补偿校正，以此信号控制旁通快开阀的开度。

在机组正常运行时，旁通快开阀全关；当机组发生重故障时，旁通快开阀则快速打开相应开度。

当机组发生重故障时，为了保护整个机组的安全和防止机组更进一步损坏，快切阀和静叶均快速关闭，将在1秒内完全切断原来通过TRT的全部高炉煤气，迫使机组紧急停机。

如果这时再不采取其它相应措施的话，则必然导致高炉顶压剧升，从而对高炉的安全构成威胁。

前馈控制的作用正是在此严重干扰对高炉产生作用之前，快速打开旁通快开阀，使高炉煤气形成畅通。

但是，由于前馈控制属于开环控制，尽管可以消除这一不安全因素，仍不能完全保证顶压稳定。

如果顶压波动较大，势必影响高炉生产，因此还必须对顶压进行复合控制。

2）顶压调节系统

在TRT机组控制系统顶压调节回路未投运前，高炉炉顶压力由高炉控制室控制，在TRT机组正常运行后，高炉减压阀组全关，TRT机组控制系统根据高炉控制室设定的炉顶压力设定值，控制TRT静叶开度达到控制高炉炉顶压力稳定的目的。

3）高炉顶压复合调节系统

当TRT机组发生重故障时，减压阀组的自动阀即被选作调节阀，从而实现顶压闭环调节，进一步消除前馈控制所没有完全校正的顶压波动，即对顶压进行复合控制。

如果高炉减压阀组没有改造，不能投入自动运行，则由控制系统控制两台旁通快开阀进行高炉顶压复合调节，高炉炉顶压暂时由旁通阀组控制，同时TRT机组控制系统发出信号通知高炉控制室，随后逐步将顶压控制全部交给高炉控制室。

4.1.5超驰控制系统

该系统输出为两路，分别送至透平静叶及减压阀组中的自动阀。

该系统具有如下功能：

（1）TRT升速过程

静叶接受控制信号缓慢开启，通过透平机的煤气量逐渐增大，机组转速增加；自动阀接受控制信号相应关闭。

（2）TRT升功率过程

并网条件满足后机组即可并网，机组并网成功后，控制静叶缓慢开启，发电机功率增加；减压阀组缓慢关闭，直到全关。

（3）TRT运行过程

旁通快开阀全关；减压阀组全关；静叶自动调节顶压。

4.1.6氮气密封差压调节系统

高炉煤气为有毒介质，为了防止快切阀轴端、透平轴端泄漏煤气，除机械密封外，还设置了氮气密封调节系统。

氮气密封调节系统的作用就是通过调节相应的调节阀开度来控制外部氮气的压力高于被封处煤气的压力,达到高炉煤气不外泄的目的

4.2顺序逻辑控制系统

4.2.1操作顺序指导信息系统

为了指导运行操作人员正确地操作TRT机组，特别是方便机组调试以及试运转，机组控制系统可以作出一些非常直观明了的操作指导画面，这些画面包括：

启动准备操作画面、启动过程画面、联锁停机画面等。

4.2.2启动联锁控制系统

本系统的作用是保证TRT机组安全正常启动。

当启动条件不满足时，无法强制机组启动。

启动条件如下：

✧润滑油压力正常

✧动力油压力正常

✧入口蝶阀全关

✧机组盘车

✧系统复位

✧TRT申请启动

✧高炉同意启动

4.2.3大型阀门开关指令系统

大型阀门是指入口电动蝶阀、入口电动插板阀、快切阀及出口电动插板阀、均压阀等大型阀门的开关指令信号可在操作站CRT上实现，并且对其状态进行集中状态监控。

4.2.4低压电气连锁控制系统

本系统包括润滑油、动力油、盘车、水系统阀门、隔声罩通风机等的集中监视与操作控制。

（1）动力油控制系统

包括油泵和油箱加热器的控制。

动力油系统设有两台电动油泵。

机组正式运转前，应将油泵的控制方式选择为DCS或PLC控制方式，然后在动力油控制系统控制组画面上选择主泵与备泵，再启动主泵并将备泵确定为自动方式。

在机组运行过程中，当动力油压低于某一设定值时，备用泵将自动启动，同时发出报警信号。

若由于DCS或PLC系统本身存在故障，导致备用泵未启动，这时操作人员可及时地操作安装在仪表盘或电气盘上的“强制启泵”按钮，使备用泵人工强制投运。

（2）润滑油控制系统

滑油箱加热器的控制与动力油相同。

润滑油泵的控制有所区别。

当采用两台电动油泵方式时，与动力油一样。

当采用轴头泵+电动泵时，在机组未启动前，可将电动泵（备用泵）投入自动运行方式，这样电动泵会自动启动，油压正常，机组升速。

当转速达到某一设定值（或轴头泵出口压力达到设定值），电动泵自动停止，轴头泵用为主油泵运行。

当油压低于某一设定值时,备用泵自启动。

4.2.5重故障紧急停机连锁控制系统

紧急停机是机组在运行过程中因发生重事故而迫不得已的紧急情况下，为了保护机组的安全而采取的保护措施。

紧急停机分为自动和手动两种方式。

手动方式是通过操作安装在仪表盘面或机旁的“紧急停机”按钮实现的，这是在突发意外事故而无法及时排除的情况下，由人工干预完成的。

当机组在运行过程中，发生下列任一事故时，均将自动紧急停机：

✧透平轴振动HH

✧透平轴位移HH

✧机组转速HH

✧透平级间排水液位HH（干式TRT无此项）

✧透平轴温HH

✧发电机轴温HH

✧发电机甩负荷

✧润滑油压力LL

✧动力油压力LL

✧快切阀事故关闭

紧急停机将实现以下措施：

✧快切阀快速关闭

✧静叶快速关闭

✧发电机自动解列

✧旁通快开阀快速开启

4.3工艺参数监视系统

4.3.1概述

机组的过程监视系统可分为集中监视和就地监视。

就地监视即通过安装在就地的仪表及结合运行操作人员的经验对机组进行正常的定时巡回监视。

集中监视方式主要通过操作站监视。

4.3.2丰富的显示画面

根据TRT机组工艺系统的特点，设置了丰富的显示监视画面，能将与TRT机组所有的工艺参数、操作指令信息进行监视和操作，大约有一百多幅，主要有以下画面；

✧TRT主煤气系统流程监视画面

✧给排水系统监视画面

✧电液伺服控制系统监视画面

✧润滑油站监视画面

✧机组轴系温度监视画面

✧动力油站监视画面

✧机组轴运动监视画面

✧氮气密封调节监视画面

✧透平性能曲线监视画面

✧大型阀门操作指令信息监视画面

✧机组启动过程监视画面

✧控制系统配置监视画面

✧控制系统I/O卡件运行状态监视画面

✧油泵和各大阀门运行状态监视画面

✧高压一次电气回路运行状态监视画面

✧低压一次电气回路运行状态监视画面

✧调节回路调整画面

✧控制分组监视画面

✧报警信息监视画面

✧历史趋势监视画面

✧报表信息监视画面

总之，TRT机组自动控制系统是充分利用DCS或PLC系统控制功能强大，组态调试灵活方便的优点，优化机组控制方案，使TRT机组能量回收的能力得到允分发挥，保证高炉炉顶压力的稳定，维持高炉的正常生产，取得良好的经济效益和环保方面的社会效益。