摘要：本文闡述了對煉鐵兩座高爐TRT相關數據采集后對比分析，2#高爐TRT發電能力偏低的情況，在透平機組穩定高爐頂壓過程中，通過重新調整靜葉和減壓閥組的PID調節參數，遏制煤氣流的動態損失，從而達到提高2#TRT發電能力的目的。

關鍵詞：靜葉    減壓閥組    煤氣流    動態損失    PID調節

1  前言

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

2  分析2#TRT發電能力偏低的原因

目前，鐵前系統所有指標以高爐鐵產量為中心折算，TRT運行考核指標為噸鐵發電量（發電量÷鐵產量=噸鐵發電量），從折算公式可以看出噸鐵發電量與鐵產量成反比例關系，該指標并不能直觀地反映TRT的工作能效，因此從以下兩個方面去分析TRT的工作能效。

2.1  兩座TRT機組的設計能力

煉鐵廠1號爐TRT透平機為15997KW的機組，匹配20000kw的發電機組；2號爐TRT透平機為10050KW的機組，匹配15000kw的發電機組。透平機設計的轉換效率為86%，發電機組的轉換效率為97%，其綜合轉換效率為83.42%，那么兩座TRT機組每天最大發電量應為：

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

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

2.2  兩座TRT機組的運行數據

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

從上面發電量和煤氣發生量趨勢看，不難發現，當煤氣發生量增加時，發電量也隨之增加，當煤氣發生量減小時，發電量也減小。將發電量與煤氣發生量進行關聯形成一個分析指標——煤氣轉換率，其意義為每立方米煤氣發生量能發多少千瓦時電（既煤氣轉化率=發電量÷煤氣發生量×100%），列出趨勢如下：

從上面趨勢中可明顯看出2號爐TRT機組比1號爐TRT機組的煤氣轉化率要低，取12個月的煤氣轉化率平均值，1號爐TRT機組的為3.30%，2號爐TRT機組的為2.77%。

2.3  現場調查2號爐TRT機組的運行情況

通過現場調查2號爐TRT運行情況，發現兩個問題：其一，高爐減壓閥組與TRT機組為并聯設置，當TRT接管高爐頂壓控制后，減壓閥組仍然有動作，尤其是爐內波動較大時，減壓閥組的開度最大能達到15%，這個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組上做功，那么將這一部分損失可稱為煤氣流動態損失；其二，將減壓閥組的狀態切換到手動，并將開度設為零，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損失。因為處理煤氣流靜態損失將會迫使高爐休風，在不中斷生產的前提下，可以先進行遏制煤氣流動態損失的工作。

3  靜葉穩頂壓過程中如何遏制煤氣流動態損失

當TRT機組接管高爐頂壓控制后，當小時煤氣發生量不大于設計值時，靠透平機組靜葉開度來調節頂壓，當小時煤氣發生量大于設計值時，旁通快開A、B閥和減壓閥組及時參入調節頂壓，整個控制為分程自動控制。

3.1  前饋設定環節的調整

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為設定值，PV為反饋值，P、I、D為可調控制參數。PID 傳遞函數為：

OUT（t)=GAIN·e(t)·[1+T/TI+TD/T]

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

為了達到分程控制目的，原程序中，TRT靜葉SP設定值按頂壓設定減1進行控制，減壓閥組SP設定值按頂壓設定加2進行控制。為了遏制靜葉穩頂壓過程中減壓閥組也參入調節的現象，嘗試將減壓閥組SP設定值從加2逐步調整到加5，但是沒有起到效果，減壓閥組的輸出控制OUT（t)仍舊有值產生。

因2號高爐爐況一直波動得較為頻繁，頂壓反饋與設定的余差波動也較為劇烈，微分環節起到的增益更強，而且在微分環節作用過程中，減壓閥組的動作表現得過于積極了。

3.2  微分參數的調整

查閱程序，原靜葉的微分參數D值為1，減壓閥組A、B、C閥微分參數D值為6，D閥微分參數D值為5。據了解，2號TRT機組的建成投運比高爐投產要晚，當時減壓閥組參數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，因此要兼顧二者適當調整參數。

（1）前期著重調整靜葉的微分環節，提高靜葉的積極性，經過一段時間參數的逐步調整，靜葉微分參數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，觀察減壓閥組的動作，原來最大開度15%縮減到8%，另一個明顯的作用是，頂壓曲線在微觀細節上（時間粒度調到最小值），其趨勢更為平順，即時性更好，對爐內氣流穩定也有著積極的作用。

（2）觀察幾天后，為了進一步遏制動態穩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、適時微調靜葉微分值的方法：

A閥：6→5→4→3→2→1

B閥：6→5→4→3→2→1

C閥：6（處于手動狀態，未調整）

D閥：5→4→3→2→1→0.5→0.2

靜葉：7→6→5.5→5→5.5

通過調整后，在動態穩頂壓過程中，靜葉動作積極，減壓閥組在正常煤氣流量范圍時完全處于關位。只有當靜葉達到極限值或者有突然崩料造成的煤氣發生量劇烈增加時，旁通快開閥和減壓閥組才參與調節，達到遏制動態穩頂壓時煤氣流損失的預期效果，同時又保障了在爐況異常時旁通快開閥和減壓閥組的參與。

（3）僅僅靠上面的措施，仍然適應不了一些其它工況條件，比如TRT機組處于電動運行狀態和高爐檢修后復風過程，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。

利用一次高爐休風換套的短休風機會做了進一步的程序修改，第一個判斷條件取TRT機組接管頂壓后的步號，對應TRT重新啟機接管頂壓的工況；第二個判斷條件取TRT入口蝶閥開度小于20%，對應TRT機組電動運行時的工況。將兩個條件進行或運算，其值通過同一網段傳送給高爐控制PLC，當減壓閥組檢測到該值為1時，微分值按調整前的那套參數進行控制，而該值為0時，減壓閥組微分值按調整后的那套參數進行控制。

4  采取措施后的效果

通過一個多月的探索與實踐，2號高爐TRT發電量明顯提升，其煤氣轉化率也增長到2.91%，其趨勢如下：

按TRT運行效率來算（日平均發電量÷最大設計日發電量×100%），2019年2號爐TRT機組的運行效率為72.9%，目前則提升到了80.9%。待下一個檢修周期，解決減壓閥組關不嚴的問題，遏制住靜態煤氣流損失，2#TRT機組的運行效率將會達到另一個新的高度。

5  結束語

在數字信息化時代，數據的收集、歸納、分析尤為重要，只有建立在大量的客觀數據上才能分析問題的關鍵，切中時弊；其二在解決問題的過程中，要建立上下各工藝參數的關聯性，系統地考慮，系統地解決。

參考文獻

【1】俞金壽.蔣慰孫.過程控制工程.第3版.北京：電子工業出版社，2007