BPRT系统编程思路的分析与应用

李清源 张杰 张剑

邢台钢铁有限责任公司 河北邢台 054027

1 BPRT的工艺流程和控制系统的划分

1.1 BPRT机组的构成

BPRT机组主要由电动机、齿轮箱、轴流压缩机、变速离合器和煤气能量回收透平组成，分为主机供风监控系统、高低压系统、冷却水系统、氮气密封系统、润滑油系统、动力油系统、轴系监测系统、联锁保护系统八个控制系统。

轴流压缩机的一端和高炉煤气余压回收透平（TRT）串联在同一根轴系上，既节省了现场空间，又节省了大量投资，效益非常可观。

轴流压缩机的另一端通过齿轮箱与主电机连接，电机按轴流压缩机最大工况点（A点工况）设计参数进行选取，保证高炉鼓风机在透平未投运及透平故障时正常运转。

1.2 BPRT工作流程

工作流程大致为：先由电动机驱动轴流压缩机正常运行后，高炉各种工况对鼓风机风量的需求主要通过鼓风机的静叶调节来实现，当高炉正常运行后高炉煤气逐渐通过TRT，当TRT转速达到变速离合器啮合的转速时，变速离合器啮合，从而由TRT和电动机共同驱动高炉鼓风机，电动机输出功率下降，电机可以提供透平与鼓风机功率之间的差额，补充鼓风机所需的功率，达到节能目的。而同时高炉顶压的稳定主要靠TRT的静叶调节实现，BPRT的控制系统发出完整的控制信号，包括转速调节、负荷调节、自动升速、自动停机等所有功能，确保任何情况下高炉顶压的稳定，不影响高炉正常生产。

BPRT机组的轴流风机部分一般情况配有定风量串缎调节、防喘振调节、风机起停机联锁控制以及辅助设施(润滑油站和动力油站等)的控制，由于高炉操作的频繁性、特殊性，炉况容易发生变化。煤气流量变化额，透平难以稳定工作。在炉况不顺时，高炉产生的煤气不足以推动透平旋转，煤气透平转速自动下降，自动退出，而当高炉正常煤气量增大时，煤气透平自动加入运行，同轴驱动高炉鼓风机，使电动机驱动所需的电流下降而达节能效果。

1.3 节能等效果分析

一是由于透平的机械能直接补充在轴系上，减少了发电机的机械能转化为电能、电机的电能转化为机械能的能量转换损失、电能传输过程中的线路损失等，同轴机组对高炉煤气的余压余热能量回收效率显著提高。

二是由于取消了原TRT系统的发电机及发配电系统，合并了鼓风机与透平机的润滑油系统、动力油系统、自控系统，且无需向电网送电，运行费用及管理费用也大幅度减少。

三是高炉煤气余压透平发电装置（TRT）与前期投产的TRT机组类似，利用高炉炉顶煤气的余压，把煤气导入透平中膨胀做功，驱动原动机的能量回收机组。该装置可代替减压阀组，较好的调节、稳定炉顶压力，净化煤气，对炉顶压力控制灵敏、波动幅度小。

2 自动控制系统编程思路

2.1 总体编程思路的研究

在了解了BPRT工艺流程后，再来探索其总体的编程思路。

总体编程思路如图所示：

通过主要系统的编程思路来分解介绍总体编程步骤：

鼓风机系统编程思路

风机系统编程先确定风机的五个状态，分别为“风机初始状态”、“停机备启状态”、“启机状态”、“手动运行状态”和“自动运行状态”。

然后按照工艺要求和流程，再确定两条路径，分别为一条启机、运行、停机主径和机组试验旁径。

程序运行如下：

一是“风机初始状态”经喘振调试后进入“停机备启状态”。

二是进入“停机备启状态”后程序分为两路：一路为主路径，启机条件满足后点允许启动按钮，机组进入“启机状态”，继续启机程序；另一路为机组试验旁径，允许启动后进入“启机状态”，继续试验程序。

三是进入“启机状态”后就可以启动主电机了，程序继续分为两路：一路继续主路径，主电机启动后正常运行，点静叶释放按钮，机组进入“手动运行状态”，继续启机程序，当静叶释放时间过长时，机组返回“启机状态”，查找问题；另一路继续机组试验旁径，点静叶释放按钮，机组进入“手动运行状态”，继续试验程序。

四是进入“手动运行状态”后，鼓风机组已可正常运行，需手动操作，程序继续分为两路：一路继续主路径，点自动操作按钮后，机组进入“自动运行状态”，机组仍正常运行可自动操作，此时如机组转安全运行后，回到“手动运行状态”，手动操作；另一路继续机组试验旁径，点自动操作按钮后，进入“自动运行状态”，此时经喘振模拟后，返回“停机备启状态”。

五是联锁停机，当风机处于“初始状态”、“启机状态”、“手动运行状态”、“自动运行状态”其中任意状态时，只要满足风机重故障停机（包含手动正常停机）任何一项条件，风机状态都返回“停机备启状态”，等待排除故障后再次试验后启动。

综上所述，可以通过编程思路图中分析出，风机从启机到停机的一个过程，即是需要操作人员先进行启机试验，按已编好的启机试验程序逐项完成，最后回到“停机备启状态”，然后等待启机条件满足，按启机程序操作至风机正常运行，风机重故障或是正常停机满足后，回到“停机备启状态”。

2.2 TRT系统编程思路

TRT系统编程首先确定TRT的五个状态，分别为“透平初始状态”、“启机状态”、“启机升速状态”、“正常运行状态”和“重故障停机状态”。

然后按照TRT工艺要求和流程，确定启机至停机的程序。

程序运行如下：

一是重故障或是手动停机后的“透平初始状态”。

二是在“透平初始状态”下，按下开始启机按钮，进入“启机状态”，准备启动透平机。

三是如此时启机条件满足，按下申请启动按钮，高炉同意后进入“启机升速状态”。

四是在“启机升速状态”下，操作工可使用手动操控静叶进行升速，也可设定转速，自动升速。当转速升高至2985转每秒时，啮合器机械啮合，透平进入“正常运行状态”，此时若煤气压力不足，转速小于1000转每秒时，回到“启机状态”准备再次升速。

2.3 其他程序编制

当已确定总体编程思路后，就如骨架般呈现在我们眼前，还需要填上诸如，风机启机联锁条件、停机联锁条件、透平启机联锁条件、透平停机联锁条件、透平自动升速程序，透平静叶自动调节顶压程序、透平旁通自动调节顶压程序，氮封自动调节程序等，这些程序或是较为简单或是已多次解除，在这里就不做详细说明介绍。

3 结语

通过对BPRT的工艺流程、控制系统和编程思路的深入探索，既帮助了操作工更有效的监控BPRT，也为今后大型机组的编程提供了依据，具有很好推广应用价值