摘要：本文闡述了對煉鐵兩座高爐TRT相關(guān)數(shù)據(jù)采集后對比分析，2#高爐TRT發(fā)電能力偏低的情況，在透平機(jī)組穩(wěn)定高爐頂壓過程中，通過重新調(diào)整靜葉和減壓閥組的PID調(diào)節(jié)參數(shù)，遏制煤氣流的動(dòng)態(tài)損失，從而達(dá)到提高2#TRT發(fā)電能力的目的。

關(guān)鍵詞：靜葉    減壓閥組    煤氣流    動(dòng)態(tài)損失    PID調(diào)節(jié)

1  前言

TRT系統(tǒng)主要作用是在穩(wěn)定高爐頂壓的前提下，盡可能地進(jìn)行能源回收。19年3月底，煉鐵廠開展“對標(biāo)挖潛”的活動(dòng)，其中要求對2號高爐TRT發(fā)電量（相較于1號高爐TRT）偏低的情況，組建攻關(guān)小組，對其運(yùn)行狀況進(jìn)行梳理并采取有效措施，以期在探索與實(shí)踐中提高其發(fā)電效率，達(dá)到高效運(yùn)行、降低工序成本的目的。

2  分析2#TRT發(fā)電能力偏低的原因

目前，鐵前系統(tǒng)所有指標(biāo)以高爐鐵產(chǎn)量為中心折算，TRT運(yùn)行考核指標(biāo)為噸鐵發(fā)電量（發(fā)電量÷鐵產(chǎn)量=噸鐵發(fā)電量），從折算公式可以看出噸鐵發(fā)電量與鐵產(chǎn)量成反比例關(guān)系，該指標(biāo)并不能直觀地反映TRT的工作能效，因此從以下兩個(gè)方面去分析TRT的工作能效。

2.1  兩座TRT機(jī)組的設(shè)計(jì)能力

煉鐵廠1號爐TRT透平機(jī)為15997KW的機(jī)組，匹配20000kw的發(fā)電機(jī)組；2號爐TRT透平機(jī)為10050KW的機(jī)組，匹配15000kw的發(fā)電機(jī)組。透平機(jī)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)換效率為86%，發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)換效率為97%，其綜合轉(zhuǎn)換效率為83.42%，那么兩座TRT機(jī)組每天最大發(fā)電量應(yīng)為：

1號爐TRT最大日發(fā)電量=20000Kw×83.42%×24h=400416Kwh≈40萬度

2號爐TRT最大日發(fā)電量=15000Kw×83.42%×24h=300312Kwh≈30萬度

2.2  兩座TRT機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)

與TRT的發(fā)電量直接關(guān)聯(lián)的物理量為壓力，但是在控制高爐頂壓的情況下，看不到壓力的明顯變化，其壓力增量趨勢轉(zhuǎn)變成煤氣流的增量，因此我們大致可以聯(lián)系高爐煤氣發(fā)生量來衡量TRT的發(fā)電量，遠(yuǎn)比用噸鐵發(fā)電量衡量其發(fā)電量要更為直觀，采集兩座TRT2019年4月至2020年3月的數(shù)據(jù)，列出趨勢如下：

從上面發(fā)電量和煤氣發(fā)生量趨勢看，不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)煤氣發(fā)生量增加時(shí)，發(fā)電量也隨之增加，當(dāng)煤氣發(fā)生量減小時(shí)，發(fā)電量也減小。將發(fā)電量與煤氣發(fā)生量進(jìn)行關(guān)聯(lián)形成一個(gè)分析指標(biāo)——煤氣轉(zhuǎn)換率，其意義為每立方米煤氣發(fā)生量能發(fā)多少千瓦時(shí)電（既煤氣轉(zhuǎn)化率=發(fā)電量÷煤氣發(fā)生量×100%），列出趨勢如下：

從上面趨勢中可明顯看出2號爐TRT機(jī)組比1號爐TRT機(jī)組的煤氣轉(zhuǎn)化率要低，取12個(gè)月的煤氣轉(zhuǎn)化率平均值，1號爐TRT機(jī)組的為3.30%，2號爐TRT機(jī)組的為2.77%。

2.3  現(xiàn)場調(diào)查2號爐TRT機(jī)組的運(yùn)行情況

通過現(xiàn)場調(diào)查2號爐TRT運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)問題：其一，高爐減壓閥組與TRT機(jī)組為并聯(lián)設(shè)置，當(dāng)TRT接管高爐頂壓控制后，減壓閥組仍然有動(dòng)作，尤其是爐內(nèi)波動(dòng)較大時(shí)，減壓閥組的開度最大能達(dá)到15%，這個(gè)過程使得一部分煤氣流從減壓閥組的旁路走了，而沒有作用在透平機(jī)組上做功，那么將這一部分損失可稱為煤氣流動(dòng)態(tài)損失；其二，將減壓閥組的狀態(tài)切換到手動(dòng)，并將開度設(shè)為零，在減壓閥組旁可明顯聽到煤氣流通過閥門的噪聲，這說明還有一部分煤氣流從該處泄漏，將這一部分損失可稱為煤氣流靜態(tài)損失。因?yàn)樘幚砻簹饬黛o態(tài)損失將會(huì)迫使高爐休風(fēng)，在不中斷生產(chǎn)的前提下，可以先進(jìn)行遏制煤氣流動(dòng)態(tài)損失的工作。

3  靜葉穩(wěn)頂壓過程中如何遏制煤氣流動(dòng)態(tài)損失

當(dāng)TRT機(jī)組接管高爐頂壓控制后，當(dāng)小時(shí)煤氣發(fā)生量不大于設(shè)計(jì)值時(shí)，靠透平機(jī)組靜葉開度來調(diào)節(jié)頂壓，當(dāng)小時(shí)煤氣發(fā)生量大于設(shè)計(jì)值時(shí)，旁通快開A、B閥和減壓閥組及時(shí)參入調(diào)節(jié)頂壓，整個(gè)控制為分程自動(dòng)控制。

3.1  前饋設(shè)定環(huán)節(jié)的調(diào)整

如上面兩圖所示，靜葉和減壓閥組采用的都是單變量過程控制，其中SP為設(shè)定值，PV為反饋值，P、I、D為可調(diào)控制參數(shù)。PID 傳遞函數(shù)為：

OUT（t)=GAIN·e(t)·[1+T/TI+TD/T]

式中：GAIN 為比例增益，TI 為積分時(shí)間常數(shù)，TD 為微分時(shí)間常數(shù)，e（t）為SP-PV的差值。

為了達(dá)到分程控制目的，原程序中，TRT靜葉SP設(shè)定值按頂壓設(shè)定減1進(jìn)行控制，減壓閥組SP設(shè)定值按頂壓設(shè)定加2進(jìn)行控制。為了遏制靜葉穩(wěn)頂壓過程中減壓閥組也參入調(diào)節(jié)的現(xiàn)象，嘗試將減壓閥組SP設(shè)定值從加2逐步調(diào)整到加5，但是沒有起到效果，減壓閥組的輸出控制OUT（t)仍舊有值產(chǎn)生。

因2號高爐爐況一直波動(dòng)得較為頻繁，頂壓反饋與設(shè)定的余差波動(dòng)也較為劇烈，微分環(huán)節(jié)起到的增益更強(qiáng)，而且在微分環(huán)節(jié)作用過程中，減壓閥組的動(dòng)作表現(xiàn)得過于積極了。

3.2  微分參數(shù)的調(diào)整

查閱程序，原靜葉的微分參數(shù)D值為1，減壓閥組A、B、C閥微分參數(shù)D值為6，D閥微分參數(shù)D值為5。據(jù)了解，2號TRT機(jī)組的建成投運(yùn)比高爐投產(chǎn)要晚，當(dāng)時(shí)減壓閥組參數(shù)的制定沒有考慮到后期TRT的投建，而TRT投建后又沒有兼顧減壓閥組的參數(shù)，因此要兼顧二者適當(dāng)調(diào)整參數(shù)。

（1）前期著重調(diào)整靜葉的微分環(huán)節(jié)，提高靜葉的積極性，經(jīng)過一段時(shí)間參數(shù)的逐步調(diào)整，靜葉微分參數(shù)D值由1→1.01→1.05→1.1→1.2→1.5→1.8→2.0→2.5→3.0→4.0→5.0→6.0→4.0→4.5→3.5→4.3→5.0→7.0，觀察減壓閥組的動(dòng)作，原來最大開度15%縮減到8%，另一個(gè)明顯的作用是，頂壓曲線在微觀細(xì)節(jié)上（時(shí)間粒度調(diào)到最小值），其趨勢更為平順，即時(shí)性更好，對爐內(nèi)氣流穩(wěn)定也有著積極的作用。

（2）觀察幾天后，為了進(jìn)一步遏制動(dòng)態(tài)穩(wěn)頂壓過程中的煤氣流損失，采取了逐步減少減壓閥組的微分值、適時(shí)微調(diào)靜葉微分值的方法：

A閥：6→5→4→3→2→1

B閥：6→5→4→3→2→1

C閥：6（處于手動(dòng)狀態(tài)，未調(diào)整）

D閥：5→4→3→2→1→0.5→0.2

靜葉：7→6→5.5→5→5.5

通過調(diào)整后，在動(dòng)態(tài)穩(wěn)頂壓過程中，靜葉動(dòng)作積極，減壓閥組在正常煤氣流量范圍時(shí)完全處于關(guān)位。只有當(dāng)靜葉達(dá)到極限值或者有突然崩料造成的煤氣發(fā)生量劇烈增加時(shí)，旁通快開閥和減壓閥組才參與調(diào)節(jié)，達(dá)到遏制動(dòng)態(tài)穩(wěn)頂壓時(shí)煤氣流損失的預(yù)期效果，同時(shí)又保障了在爐況異常時(shí)旁通快開閥和減壓閥組的參與。

（3）僅僅靠上面的措施，仍然適應(yīng)不了一些其它工況條件，比如TRT機(jī)組處于電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)和高爐檢修后復(fù)風(fēng)過程，這些情況下高爐頂壓完全靠減壓閥組來控制，完整的分程控制必然要考慮這些因素。

利用一次高爐休風(fēng)換套的短休風(fēng)機(jī)會(huì)做了進(jìn)一步的程序修改，第一個(gè)判斷條件取TRT機(jī)組接管頂壓后的步號，對應(yīng)TRT重新啟機(jī)接管頂壓的工況；第二個(gè)判斷條件取TRT入口蝶閥開度小于20%，對應(yīng)TRT機(jī)組電動(dòng)運(yùn)行時(shí)的工況。將兩個(gè)條件進(jìn)行或運(yùn)算，其值通過同一網(wǎng)段傳送給高爐控制PLC，當(dāng)減壓閥組檢測到該值為1時(shí)，微分值按調(diào)整前的那套參數(shù)進(jìn)行控制，而該值為0時(shí)，減壓閥組微分值按調(diào)整后的那套參數(shù)進(jìn)行控制。

4  采取措施后的效果

通過一個(gè)多月的探索與實(shí)踐，2號高爐TRT發(fā)電量明顯提升，其煤氣轉(zhuǎn)化率也增長到2.91%，其趨勢如下：

按TRT運(yùn)行效率來算（日平均發(fā)電量÷最大設(shè)計(jì)日發(fā)電量×100%），2019年2號爐TRT機(jī)組的運(yùn)行效率為72.9%，目前則提升到了80.9%。待下一個(gè)檢修周期，解決減壓閥組關(guān)不嚴(yán)的問題，遏制住靜態(tài)煤氣流損失，2#TRT機(jī)組的運(yùn)行效率將會(huì)達(dá)到另一個(gè)新的高度。

5  結(jié)束語

在數(shù)字信息化時(shí)代，數(shù)據(jù)的收集、歸納、分析尤為重要，只有建立在大量的客觀數(shù)據(jù)上才能分析問題的關(guān)鍵，切中時(shí)弊；其二在解決問題的過程中，要建立上下各工藝參數(shù)的關(guān)聯(lián)性，系統(tǒng)地考慮，系統(tǒng)地解決。

參考文獻(xiàn)

【1】俞金壽.蔣慰孫.過程控制工程.第3版.北京：電子工業(yè)出版社，2007