摘要：本论文描述了昆钢共用型TRT主工艺关键设备、参数、控制方案的应用。TRT装置的用途高炉煤气余压回收透平发电装置是利用高炉炉顶煤气具有的压力能和热能，使煤气通过透平膨胀机膨胀做功，驱动发电机发电，进行能量回收的一种装置。该装置一般简称TRT，取英文“Top Gas Pressure Recovery Turbine”其中的三个字首而得。
一、干式共用型TRT主要工艺参数和关键设备
1、 TRT主要控制参数
余压透平作为高炉的附属设施，其运行以不影响高炉生产操作为前提。一方面它的运行参数主要取决于高炉操作，也即透平要经常处于变工况运行状态；另一方面，同其它叶轮机械一样，余压透平也有它固有的性能曲线，只有在它的设计点工作时能量转换效率最高。本套透平的设计点是根据预测的高炉最经常操作工况的参数来确定的，以保证将来透平能长期处于最佳的工作状态，产生最大的经济效益。
2.TRT的关键设备
电液伺服控制系统：由动力油系统、电液伺服控制器、伺服阀、和静叶开度测量装置组成，通过电液伺服控制系统对驱动静叶的动力油流量进行控制，完成对静叶开度的控制，从而实现对发电机的转速、功率及高炉顶压的调节。是TRT的核心控制单元。
快切阀：是主煤气回路中的一个重要设备，完成重故障时对机组的快速保护。当重故障发生时，快切阀在1秒内快速关闭，切断主煤气，防止跳闸后的发电机转速失控。其主要技术参数如下：
快关时间 0.5—1秒（可调）
慢关时间 30秒
慢开时间 30秒
液控油压力（MPa） 5Mpa
压力开关信号3.5MPa±0.5MPa
旁通液动快开阀：在两个TRT煤气系统进出口之间各设置两根DN600的旁通管，每根旁通管上设置一个DN600液动快开阀。当一座高炉出现重大故障时，紧急切断阀在小于1s的时间内关闭，此时联锁相对应的旁通液动快开阀（一般约1～4s）打开，使高压煤气短时间内快速泄压至煤气管道低压侧，避免炉顶压力突然升高。
发电机微机综合保护器：选用美国SEL公司的发电机专用保护器SEL-300G11H，本保护器可实现发电机的速断保护、差动保护、低电压及过电压保护、逆功率保护、 失磁保护、频率保护、定子接地保护、复合电压闭锁过电流保护等。
DCS系统：实现TRT集中操控，计算机配置：配置一台工程师站、一台操作员站；网络配置：冗余网络；控制站配置：电源及控制器冗余；I/O配置：I/O可不冗余，但预留10％余量；现场设备信号配置：变送器配安全栅，热电阻配温变，输出模拟信号配安全栅，输出数字信号配中间继电器进行隔离。
二、干式共用型（复流式）TRT设备：
干式共用型TRT：即两台高炉煤气分别经同一透平机的两入口进入透平，驱动同一根透平轴带动发电机旋转做功后，经透平出口进入低压管网系统。
由两座高炉布袋除尘器出来的高压高温、干燥洁净的煤气经DN1400电动三偏心蝶阀、电动敞开式插板阀、快速切断阀，分别进入复流式透平主机两个进口，复流式TRT是中间隔开、左右独立的串联式透平装置，透平左右两部分的第一级静叶为可调，用其调节进入透平机的煤气流量，并分别控制两座高炉炉顶压力。
在TRT两个进口之间设一根DN400的连通管，并设有一个DN400的电动蝶阀，在复流式TRT两个出口之间设一根DN600的连通管，并设有一个DN600的电动蝶阀，称之为TRT过热防止阀。当TRT单侧运行时，为了冷却停止运行一侧的TRT转子，需打开过热防止阀，使正在运行一侧的煤气分流一部分到停运侧，以防止停运侧转子过热。
在两个进出口之间各设置两根DN600旁通管，每根旁通管上设置一个DN600液动快开阀。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当TRT出现重大故障时，紧急切断阀在小于1s的时间内关闭，此时联锁相对应的旁通快开阀（一般约1～4s）打开，使高压煤气短时间内快速泄压至煤气管道低压侧，避免炉顶压力突然升高，同时该座高炉调压阀组控制阀自动打开，在旁通快开阀慢关时（一般约40s），调压阀组自动阀逐渐开大，自动调节炉顶压力，炉顶压力转至高炉侧控制，使该座高炉TRT系统安全脱离高炉煤气系统，保证高炉正常运行
三、干式共用型（复流式）TRT关键控制策略方案
1、主控制回路工艺的描述
电液伺服系统为TRT系统的核心控制装置，通过对静叶开度的控制，实现透平的升速、升功率及高炉顶压调节，其调节性能直接影响系统的控制精度。
1.1开机流程：
开机之前，所有辅机设备必须处于正常工作状态，开机条件必须满足。
开机流程一般分为四步：透平升速、并网、升功率、调顶压。
1.1.1 透平升速
转速关系到发电机与电网的同步和安全运行，也关系到其他辅机的启停问题，为可靠起见，安装了3套转速测量系统，选择出其中较高信号，作为转速测量信号送入计算机专用调节系统。
由于双负荷TRT有两路煤气输入，为了保证升速的平稳，故TRT升速时，可选用其中的一台高炉煤气（第一路）启动透平直至并网后。
在发动机并网之前，由转速调节功能软件包控制静叶的开度，转速调节功能软件包的设定值为预设的三段曲线，转速调节功能软件包的测量值为三个速度测量值中较高的一个。
1.1.2 升功率
发电机并网后，转速调节功能软件包被置于手动，转速调节功能软件包的输出固定在某个值，此时，进入升功率画面，分别选择相应运行高炉的升功率按钮并点击，则发电机开始进入升功率控制状态。
功率调节功能软件包的给定为预置曲线，其上升速率应保证高炉顶压波动不超过±3kPa，功率实际测量值由功率变送器提供，此阶段，两台静叶的给定均为速度调节器功能软件包和功率调节器功能软件包二者输出之和，。
随着功率给定的不断增加，静叶开度不断增大，发电机输出功率不断提高，待减压阀组接近关完时，TRT进入顶压调节状态，功率给定继续按预置曲线增加到设定值，静叶不再受功率调节器的控制。
1.1.3顶压调节
由于减压阀组和静叶为并联控制，随着可调静叶的开度不断增大，发电机输出功率不断增加，减压阀组的开度不断减小，当减压阀组关闭到一定值时后，高炉的顶压将会随静叶开度的增大而降低，此时，顶压调节功能软件包自动投入（两台高炉分别有各自的顶压调节功能软件包独立自动工作，何时投入，由各自的工况决定），顶压调节功能软件包投入后，静叶的开度控制将根据TRT的运行工况自动选择：
顶压调节功能软件包的输出大于功率调节功能软件包和速度调节功能软件包二者输出之和时，静叶开度等于功率调节功能软件包和速度调节功能软件包二者输出之和；
顶压调节功能软件包的输出小于功率调节功能软件包和速度调节功能软件包二者输出之和时，静叶开度等于顶压调节功能软件包的输出；
顶压调节功能软件包的设定值和测量值分别由各自的高炉送来，高炉侧设定值减去一个允许的偏差（0～3kPa）后作为TRT侧的设定值，两套静叶独立调整各自的顶压，发电机输出功率的大小由两台高炉的顶压和煤气流量的大小共同决定。TRT进入正常顶压调节状态后，整个TRT开机过程结束。
1.2停机流程：
正常停机：正常停机时，与启动过程相反，分别点击相应高炉的降功率按钮后，发电机功率按降功率给定曲线逐步减少，功率调节功能软件包的输出也将逐渐减小，当顶压调节功能软件包的输出大于功率调节功能软件包和速度调节功能软件包二者输出之和时，静叶开度等于功率调节功能软件包和速度调节功能软件包二者输出之和；（两台高炉分别由各自的顶压调节器功能软件包独立自动工作，何时退出，由各自的工况决定）由于减压阀组与静叶为并联关系，并处于自动控制等待状态，当静叶缓慢关闭的同时迫使减压阀组逐渐打开。随着功率的继续下降，两路静叶开始逐步关闭，减压阀组逐步进入调顶压状态，当发电机功率下降到约为额定值的5%时，发电机解列，发出重故障信号，两台静叶和快切阀同时关闭，同时根据发电机解列前各自的煤气流量分别给相应的减压阀组中的快开阀送开度信号，TRT正常停机结束。
重故障停机：当重故障信号发生时，系统将根据重故障的性质判断是否需要单台高炉停机。或者整个系统停机即：TRT发解列信号，两台静叶和快切阀同时关闭，减压快开阀根据各自的煤气流量打开一定的开度，同时，启动低压侧煤气管道冷却系统，冷却从快开阀中快速流过的高压高温煤气，顶压完全交由高炉侧控制，停机过程结束。
四、应用效果
到目前为止，昆钢两套共用型TRT设备运行正常，事实证明，上述主工艺控制方案成熟可行，适合共用型TRT控制。
论文作者:崔香
论文发表刊物:《电力设备》2017年第3期
论文发表时间:2017/4/25
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