1 引言
在高爐的控制參數(shù)中，爐頂壓力是非常重要的參數(shù)之一。爐頂壓力的控制精度直接影響高爐的順行、產(chǎn)量。唐鋼2560m3高爐不僅要實(shí)現(xiàn)高爐頂壓的穩(wěn)定控制，還要實(shí)現(xiàn)唐鋼北區(qū)動(dòng)力廠與之配套的余壓發(fā)電（TRT）的高效運(yùn)行，在頂壓穩(wěn)定的同時(shí)使發(fā)電功率最大化。

2 工藝對(duì)象簡(jiǎn)述
唐鋼2560m3高爐的頂壓控制由減壓閥組及唐鋼北區(qū)動(dòng)力廠與之配套的余壓發(fā)電(TRT)設(shè)備組成，如圖1所示。

圖1 爐頂壓力控制閥組體系結(jié)構(gòu)

減壓閥組由4個(gè)閥組成：自動(dòng)閥、量程閥、快開(kāi)閥、遙控閥組成。
自動(dòng)閥：在減壓閥組控制頂壓時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)。
量程閥：在自動(dòng)閥自動(dòng)控制時(shí)起輔助調(diào)節(jié)作用。
快開(kāi)閥：用于TRT故障時(shí)與減壓閥組快速切換，在高爐減壓閥組控制頂壓時(shí)，作手動(dòng)閥用。
遙控閥：用于中控時(shí)應(yīng)急手動(dòng)控制頂壓及高爐頂壓超高限時(shí)緊急連鎖，防止損壞爐頂設(shè)備。
TRT主要由調(diào)速閥、透平機(jī)靜葉、發(fā)電機(jī)組等設(shè)備組成。
調(diào)速閥：用于調(diào)節(jié)透平機(jī)的沖轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，使之達(dá)到發(fā)電機(jī)發(fā)電所需的額定轉(zhuǎn)速，保證發(fā)出的電為50Hz。
透平機(jī)靜葉：在TRT控制頂壓時(shí)調(diào)節(jié)頂壓，并調(diào)節(jié)發(fā)電功率。
工藝上要求在頂壓穩(wěn)定的同時(shí)TRT的發(fā)電功率最大化，這樣就要求高爐產(chǎn)生的煤氣全部流經(jīng)TRT，充分利用高爐頂壓與管網(wǎng)煤氣的壓力差進(jìn)行發(fā)電。也就是說(shuō)在TRT控制頂壓時(shí)，正常時(shí)要求減壓閥組的所有閥門(mén)均處于關(guān)閉狀態(tài)。為了方便控制與切換采取雙方共用一個(gè)頂壓PID調(diào)節(jié)器，高爐操作人員隨時(shí)可以根據(jù)爐況調(diào)整頂壓的設(shè)定值，通過(guò)減壓閥組或TRT的靜葉進(jìn)行調(diào)節(jié)頂壓，切換后TRT人員也可以直接控制減壓閥組的自動(dòng)閥、快開(kāi)閥。

3 系統(tǒng)方案
唐鋼二鐵2560m3高爐使用RECKWELL公司的PLC5控制系統(tǒng)，唐鋼北區(qū)動(dòng)力廠3#TRT系統(tǒng)使用ABB的PLC系統(tǒng)?？刂圃砣鐖D2所示。

圖2 高爐爐頂壓力控制原理圖

高爐切換到TRT控制時(shí)，高爐頂壓調(diào)節(jié)器的輸出值輸出到TRT，這時(shí)TRT系統(tǒng)逐漸減少對(duì)自動(dòng)閥的輸出，加大對(duì)透平機(jī)靜葉的輸出，直到自動(dòng)閥全關(guān)，量程閥依據(jù)與自動(dòng)閥的連鎖全關(guān)，這時(shí)減壓閥組的閥全部處于關(guān)閉狀態(tài)，高爐頂壓調(diào)節(jié)器從控制自動(dòng)閥完全控制靜葉。但自動(dòng)閥與靜葉畢竟是兩個(gè)不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，傳遞函數(shù)不同。如果高爐頂壓調(diào)節(jié)器的PID參數(shù)還沿用自動(dòng)閥的值會(huì)造成頂壓波動(dòng)增大。所以當(dāng)切換后自動(dòng)閥全關(guān)時(shí)，TRT系統(tǒng)將適應(yīng)靜葉的PID參數(shù)傳到高爐的頂壓調(diào)節(jié)器。

TRT切換到高爐控制時(shí)，TRT系統(tǒng)逐漸減少對(duì)透平機(jī)靜葉的輸出，加大對(duì)自動(dòng)閥的輸出，直到靜葉全關(guān)。正式切換高爐控制，高爐頂壓調(diào)節(jié)器的輸出值直接輸出到自動(dòng)閥，高爐控制系統(tǒng)將適應(yīng)自動(dòng)閥的PID參數(shù)再傳到高爐頂壓調(diào)節(jié)器，切換完成。
當(dāng)TRT緊急故障時(shí)，靜葉全關(guān)，高爐頂壓調(diào)節(jié)器的輸出值輸出到自動(dòng)閥，快開(kāi)閥緊急打開(kāi)，保證頂壓不超限。緩慢關(guān)閉快開(kāi)閥，自動(dòng)閥在高爐頂壓調(diào)節(jié)器的作用下開(kāi)始調(diào)節(jié)頂壓?？扉_(kāi)閥全關(guān)后，正式切換高爐控制，高爐控制系統(tǒng)將適應(yīng)自動(dòng)閥的PID參數(shù)再傳到高爐頂壓調(diào)節(jié)器，切換完成。
無(wú)論切換與否，高爐自動(dòng)閥、量程閥、快開(kāi)閥、遙控閥的閥位信號(hào)，高爐頂壓高選后的壓力信號(hào)，頂壓設(shè)定值信號(hào)都實(shí)時(shí)傳送到TRT，以便TRT對(duì)高爐頂壓進(jìn)行監(jiān)視。爐頂壓力控制流程如圖3所示。

圖3 爐頂壓力控制流程圖

4 結(jié)束語(yǔ)
本文所述的控制系統(tǒng)已于2000年12月正式投運(yùn)，由于實(shí)現(xiàn)了減壓閥組、透平機(jī)靜葉雙PID參數(shù)控制，正常情況下頂壓設(shè)定值為200kPa，減壓閥組、透平機(jī)靜葉控制時(shí)頂壓波動(dòng)范圍均在+1.5～-2.5kPa之間，為高爐的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)提供了有利保證。