圖1 工藝流程
1、問題和隱患
TRT透平機組采用壓力變送器測量高爐爐頂煤氣壓力，高爐爐頂煤氣壓力設定信號經過信號線傳送到 TRT自控系統的PLC，經運算后輸出PID調節信號到透平機組靜葉的電液伺服系統，從而控制高爐爐頂煤氣壓力穩定在設定值。
如測量高爐爐頂煤氣壓力的變送器突然失電，或者傳輸頂壓信號的線路斷開，又或者因為電氣干擾導致PLC模擬量信號接收模塊故障等因素，會導致的高爐頂壓信號不能準確及時地傳輸到TRT自控系統，煤氣透平機組頂壓調節系統被迫停止運行，致使高爐憋壓，有可能造成高爐爐頂煤氣壓力沖破防爆膜，高爐灌渣停產等重大損失。
測量高爐頂壓信號所用的引壓管一旦堵塞，所測量的頂壓信號將會失真，導致TRT靜葉開度不能正確調節，影響到高爐頂壓大幅波動。因此，透平機組對頂壓控制信號要求十分嚴格，維護好頂壓控制信號對機組的安全運十分重要。
由于各鋼鐵廠在高爐設計時只采集一路頂壓信號，在高爐連續運行的生產過程中，上述頂壓失真情況多次發生，對生產造成一定的影響，也存在重大的安全隱患。
圖2 透平機和發電機
2、改進措施
在高爐與TRT控制線路的高爐端采取一點接地措施，在 TRT端進隔離器前再加入一級LC濾波器，濾掉低次諧波。在高爐煤氣上升管道上接入防堵頭取壓管及壓力變送器，作為第二頂壓信號源。在第一頂壓測量系統出現異常時能利用TRT自控的PLC程序自動切換測量到的高爐煤氣爐頂壓力信號，保證生產連續性。
圖3 TRT主監控畫面
在TRT自控系統PLC上加入比較程序：
①兩個爐頂壓力的壓力差＞10kPa時報警，提示需要維護；
②某一頂壓信號斷線自動切換另一頂壓，即當兩個頂壓差＞20kPa時自動輸入頂壓高的信號。
③當TRT自控系統接收不到高爐的頂壓測量與設定信號時，透平機組入口流量補償壓力作為備用頂壓自動投入，而頂壓設定信號自動保持異常前的設定值。在高爐恢復正常后又自動切換高爐頂壓測量與控制信號。
④為保證切換時無擾動，透平機組入口流量補償壓力還要加上管網損失才能作為高爐頂壓測量信號來控制使用。
⑤在TRT操作控制室監控平臺上做高爐頂壓測量信號與設定信號斷線報警。
以下是施耐德電氣Unity Quantum PLC平臺中，Unity Pro語言ST(結構化文本語言)程序代碼：
圖4 程序代碼及注釋
如果兩個高爐頂壓測量值都未斷線，并且兩個頂壓測量值 的差值＞10kPa，則參與TRT靜葉開度PID調節的tp_m值采用兩個頂壓測量值中的較大值，alarm2頂壓設定信號異常報警。
當高爐生產中出現出鐵、打水、懸料和塌料等工況時，高爐頂壓會發生較大的瞬時異常波動，若波動過大，靜葉無法調整，則TRT停機。為減少頂壓短時異常波動造成的停機，保證在此頂壓異常的情況下，TRT 仍能保持高爐頂壓穩定調節，同時也為了保護透平機組安全，使用TRT旁通閥參與異常情況下的頂壓調節，使TRT順利地渡過異常工況下的頂壓波動。工況正常時,頂壓調節由靜葉完成，并且設定頂壓調節時的靜葉開度上限(70%)，以保證機組的安全；當判斷爐況異常時，快開旁通閥的備閥進入參與頂壓調節狀態，打開一定角度卸壓， 維持頂壓穩定；待爐況恢復正常值，旁通閥逐步關閉，自動退出調節頂壓狀態，恢復靜葉頂壓調節。
判斷爐況異常的依據：
①透平進氣壓力(PI103)＞195kPa；
②透平進氣溫度(TIA103)＞200℃；
③透平入口煤氣流量(flow_gas)＞4200m3/min。
判定爐況異常，旁通閥參與頂壓調節的程序代碼：
圖5 程序代碼及注釋
3、改進效果
高爐頂壓控制技術改進后，2#高爐避免了一次因為第一頂壓測量壓力變送器故障而引發的高爐憋壓事故。7#高爐因為備用旁通快開閥參與了頂壓調節作用，多次避免了因為爐況波動，煤氣氣流不穩定導致的TRT系統透平機組過度做功而損壞。高爐頂壓控制技術的改進，消除了事故隱患，提高了高爐運行的安全穩定性，并有充足的時間來解決生產中遇到的突發問題。
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