机组自控系统

1、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目录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、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

2、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

3、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TR

4、T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

5、， 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

6、，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:卩 XL、CS1000 CS3000HoneyWe：llTDC3000、PlantScapeABB：Freelance2000 INFI 90Fisher Rosemou：nt Delta V浙

7、大中控：JX300PLC系 统:SIEMENS S7-3O0 S7-4O0 PCS7Schneider QuantumGE Fanuc 90-70 90-30RockwellPLC5 Con trolLogix5550四、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 DCSB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

8、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3-1 PLC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32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

9、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

10、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

11、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

12、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

13、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

14、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

15、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

16、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

17、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