BPRT系統(tǒng)編程思路的分析與應用

李清源 張杰 張劍

邢臺鋼鐵有限責任公司 河北邢臺 054027

1 BPRT的工藝流程和控制系統(tǒng)的劃分

1.1 BPRT機組的構成

BPRT機組主要由電動機、齒輪箱、軸流壓縮機、變速離合器和煤氣能量回收透平組成，分為主機供風監(jiān)控系統(tǒng)、高低壓系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、氮氣密封系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、動力油系統(tǒng)、軸系監(jiān)測系統(tǒng)、聯(lián)鎖保護系統(tǒng)八個控制系統(tǒng)。

軸流壓縮機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)場空間，又節(jié)省了大量投資，效益非?？捎^。

軸流壓縮機的另一端通過齒輪箱與主電機連接，電機按軸流壓縮機最大工況點（A點工況）設計參數進行選取，保證高爐鼓風機在透平未投運及透平故障時正常運轉。

1.2 BPRT工作流程

工作流程大致為：先由電動機驅動軸流壓縮機正常運行后，高爐各種工況對鼓風機風量的需求主要通過鼓風機的靜葉調節(jié)來實現(xiàn)，當高爐正常運行后高爐煤氣逐漸通過TRT，當TRT轉速達到變速離合器嚙合的轉速時，變速離合器嚙合，從而由TRT和電動機共同驅動高爐鼓風機，電動機輸出功率下降，電機可以提供透平與鼓風機功率之間的差額，補充鼓風機所需的功率，達到節(jié)能目的。而同時高爐頂壓的穩(wěn)定主要靠TRT的靜葉調節(jié)實現(xiàn)，BPRT的控制系統(tǒng)發(fā)出完整的控制信號，包括轉速調節(jié)、負荷調節(jié)、自動升速、自動停機等所有功能，確保任何情況下高爐頂壓的穩(wěn)定，不影響高爐正常生產。

BPRT機組的軸流風機部分一般情況配有定風量串緞調節(jié)、防喘振調節(jié)、風機起停機聯(lián)鎖控制以及輔助設施(潤滑油站和動力油站等)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，高爐產生的煤氣不足以推動透平旋轉，煤氣透平轉速自動下降，自動退出，而當高爐正常煤氣量增大時，煤氣透平自動加入運行，同軸驅動高爐鼓風機，使電動機驅動所需的電流下降而達節(jié)能效果。

1.3 節(jié)能等效果分析

一是由于透平的機械能直接補充在軸系上，減少了發(fā)電機的機械能轉化為電能、電機的電能轉化為機械能的能量轉換損失、電能傳輸過程中的線路損失等，同軸機組對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)電機及發(fā)配電系統(tǒng)，合并了鼓風機與透平機的潤滑油系統(tǒng)、動力油系統(tǒng)、自控系統(tǒng)，且無需向電網送電，運行費用及管理費用也大幅度減少。

三是高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置（TRT）與前期投產的TRT機組類似，利用高爐爐頂煤氣的余壓，把煤氣導入透平中膨脹做功，驅動原動機的能量回收機組。該裝置可代替減壓閥組，較好的調節(jié)、穩(wěn)定爐頂壓力，凈化煤氣，對爐頂壓力控制靈敏、波動幅度小。

2 自動控制系統(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：

鼓風機系統(tǒng)編程思路

風機系統(tǒng)編程先確定風機的五個狀態(tài)，分別為“風機初始狀態(tài)”、“停機備啟狀態(tài)”、“啟機狀態(tài)”、“手動運行狀態(tài)”和“自動運行狀態(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、運行、停機主徑和機組試驗旁徑。

程序運行如下：

一是“風機初始狀態(tài)”經喘振調試后進入“停機備啟狀態(tài)”。

二是進入“停機備啟狀態(tài)”后程序分為兩路：一路為主路徑，啟機條件滿足后點允許啟動按鈕，機組進入“啟機狀態(tài)”，繼續(xù)啟機程序；另一路為機組試驗旁徑，允許啟動后進入“啟機狀態(tài)”，繼續(xù)試驗程序。

三是進入“啟機狀態(tài)”后就可以啟動主電機了，程序繼續(xù)分為兩路：一路繼續(xù)主路徑，主電機啟動后正常運行，點靜葉釋放按鈕，機組進入“手動運行狀態(tài)”，繼續(xù)啟機程序，當靜葉釋放時間過長時，機組返回“啟機狀態(tài)”，查找問題；另一路繼續(xù)機組試驗旁徑，點靜葉釋放按鈕，機組進入“手動運行狀態(tài)”，繼續(xù)試驗程序。

四是進入“手動運行狀態(tài)”后，鼓風機組已可正常運行，需手動操作，程序繼續(xù)分為兩路：一路繼續(xù)主路徑，點自動操作按鈕后，機組進入“自動運行狀態(tài)”，機組仍正常運行可自動操作，此時如機組轉安全運行后，回到“手動運行狀態(tài)”，手動操作；另一路繼續(xù)機組試驗旁徑，點自動操作按鈕后，進入“自動運行狀態(tài)”，此時經喘振模擬后，返回“停機備啟狀態(tài)”。

五是聯(lián)鎖停機，當風機處于“初始狀態(tài)”、“啟機狀態(tài)”、“手動運行狀態(tài)”、“自動運行狀態(tài)”其中任意狀態(tài)時，只要滿足風機重故障停機（包含手動正常停機）任何一項條件，風機狀態(tài)都返回“停機備啟狀態(tài)”，等待排除故障后再次試驗后啟動。

綜上所述，可以通過編程思路圖中分析出，風機從啟機到停機的一個過程，即是需要操作人員先進行啟機試驗，按已編好的啟機試驗程序逐項完成，最后回到“停機備啟狀態(tài)”，然后等待啟機條件滿足，按啟機程序操作至風機正常運行，風機重故障或是正常停機滿足后，回到“停機備啟狀態(tài)”。

2.2 TRT系統(tǒng)編程思路

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

然后按照TRT工藝要求和流程，確定啟機至停機的程序。

程序運行如下：

一是重故障或是手動停機后的“透平初始狀態(tài)”。

二是在“透平初始狀態(tài)”下，按下開始啟機按鈕，進入“啟機狀態(tài)”，準備啟動透平機。

三是如此時啟機條件滿足，按下申請啟動按鈕，高爐同意后進入“啟機升速狀態(tài)”。

四是在“啟機升速狀態(tài)”下，操作工可使用手動操控靜葉進行升速，也可設定轉速，自動升速。當轉速升高至2985轉每秒時，嚙合器機械嚙合，透平進入“正常運行狀態(tài)”，此時若煤氣壓力不足，轉速小于1000轉每秒時，回到“啟機狀態(tài)”準備再次升速。

2.3 其他程序編制

當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，風機啟機聯(lián)鎖條件、停機聯(lián)鎖條件、透平啟機聯(lián)鎖條件、透平停機聯(lián)鎖條件、透平自動升速程序，透平靜葉自動調節(jié)頂壓程序、透平旁通自動調節(jié)頂壓程序，氮封自動調節(jié)程序等，這些程序或是較為簡單或是已多次解除，在這里就不做詳細說明介紹。

3 結語

通過對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，也為今后大型機組的編程提供了依據，具有很好推廣應用價值