劉君祎

（山鋼集團萊蕪分公司自動化部，山東 萊蕪 271104）

0 引言

本文以山東鋼鐵集團股份有限公司萊蕪分公司6#高爐TRT發(fā)電系統(tǒng)為例，把TRT發(fā)電過程中軸振動、溫度、油箱壓力、轉子轉速、定子轉速等設備各個部位可能出現故障的地方，進行信息采集與分析。對整個發(fā)電系統(tǒng)的實時工況進行監(jiān)視與記錄，并通過設定的參數對系統(tǒng)進行故障提前預警，歷史記錄系統(tǒng)對故障出現時間及次數進行一一記錄，并可在特殊需求下人為消除故障報警。開發(fā)對TRT故障診斷預警查詢系統(tǒng)，有很重要的意義。首先可通過網絡在線收集信息，可集中控制；并且通過TRT提前預警系統(tǒng)采集，建立生產數據庫，使用VB軟件制作現場控制查詢畫面，對現場的實時工況進行實時調整。在實際生產中本技術已經投入使用到了TRT系統(tǒng)中，該技術降低了TRT導致的在高爐冶煉中故障停機頻率，增加發(fā)電產能，創(chuàng)造了實際的經濟效益。

1 實現網絡在線實時現場設備工況信息采集

建立生產局域網，通過生產局域網及時采集現場設備數據。以6#高爐TRT發(fā)電系統(tǒng)為例，首先建立周邊與其有關的所有自動化控制系統(tǒng)網絡連接（如燒結機、高爐、鍋爐、風機、煤氣加壓站等）建立工業(yè)環(huán)網，通過星型網絡的方式使用多交換機星型敷設的方式進行相互間的連擊實現，使數據可即時相互傳輸。在任意一臺上位機上可進行數據需要的查詢。各個操作平臺可達到信息相互查詢。高爐煉鐵本體系統(tǒng)中與TRT系統(tǒng)連鎖條件很多，比如爐頂頂壓、荒煤氣溫度、荒煤氣流量等等，這是TRT正常運行的重要判斷點，實現高爐本體系統(tǒng)信號與TRT系統(tǒng)間的通訊供其判斷是本系統(tǒng)重要環(huán)節(jié)。使用TRT發(fā)電機組其自PLC軟硬件組態(tài)可提供實時工況數據采集，使用SIEMENS step7 和VB開發(fā)軟件實現網絡通訊。

2 TRT系統(tǒng)故障診斷技術

TRT系統(tǒng)生產時，當TRT系統(tǒng)故障預警診斷系統(tǒng)觸發(fā)，現場設備出現報警，在沒有停機前，處理消除故障，減少不必要的停機事件。為企業(yè)減少不必要的經濟損失，創(chuàng)造更多的經濟效益。進行TRT系統(tǒng)故障診斷技術整理。包括以下四個方面

2.1 TRT故障幾率統(tǒng)計

根據以往的生產經驗，對經常出現問題的地方進行統(tǒng)計，對經常出現故障的位置建立監(jiān)控點，對出現問題較頻繁的點進行處理方法進行累計確定出最有效果的處理方案，進行程序編寫，根據統(tǒng)計出預警報警值，依照相應設備工藝說明書做出提前故障預警信號與對應的控制信號。

2.2 星型網絡TRT故障報警診斷消除控制

整個TRT系統(tǒng)一旦出現故障很難排查，首先是因為其系統(tǒng)本身設備精密，并且連鎖信號延伸至高爐本體。因此迅速的檢查所有部位是否正常的方式來解除故障是很難實現。只有通過星型網絡對TRT系統(tǒng)故障起前報警，才能迅速解決系統(tǒng)故障。

2.3 VB軟件建立故障診斷系統(tǒng)操作控制平臺

星型網絡TRT故障報警診斷系統(tǒng)中各個站點PLC都具備高速實時歷史數據采集功能，實現了同時高速采集各PLC系統(tǒng)重要數據的功能，可以將數據以曲線數字等各種形式來保存。星型網絡TRT故障報警診斷系統(tǒng)軟硬件系統(tǒng)的實時數據采集來自現場PLC采集現場設備的數據，所以實現TRT系統(tǒng)的軟件整合是關鍵問題。在解決現場操作級之后，為了便于工程師查詢修改設備運行參數與故障快速診斷，使用VB軟件建立工程師操作界面，可在網絡能任意一臺上位機查詢需要的設備參數與修改功能。

2.4 故障預警診斷技術應用

建立故障預警診斷系統(tǒng)除了可以迅速查詢設備的故障原因，更重要的意義在于利用故障預警診斷系統(tǒng)減少不必要的故障停機。TRT發(fā)電系統(tǒng)主要有透平和發(fā)電機組以及勵磁機三大部分。透平和發(fā)電機組中有耦合器，而勵磁機是用來給發(fā)電機組提供勵磁電流的。

高爐煤氣通過重力除塵器、布袋除塵后，壓力在170千帕左右時、溫度小于200，粉塵含量低于5mg/NM3時，帶有高爐余熱余壓的煤氣，經TRT系統(tǒng)進口蝶閥后進入啟動閥，經過眼睛閥（進口），快切閥（進口）到達TRT透平推動其做功，發(fā)電機開始發(fā)電，做功后的煤氣再經過眼睛閥（出口），蝶閥（出口）并入煤氣管網。而發(fā)電機機組正常停機或故障導致停機，快切閥（進口）關閉，靜葉立即關閉，旁通閥立即打開。達到規(guī)定的生產工況時，這時可關閉旁通閥，頂壓控制權由減壓閥組控制。

3 TRT控制系統(tǒng)優(yōu)化

3.1 采用先進的前饋-反饋控制

本系統(tǒng)采取前饋-反饋控制，其方框圖見圖2所示。圖中GM（S）為前饋控制器的傳遞函數；Gd（S）為流量干擾通道的傳遞函數；G（S）為控制通道的傳遞函數。Y（S）為高爐爐頂壓力函數；R（S）為高爐給定壓力函數（一般情況下，高爐爐頂壓力設定值為175 kPa）；V（S）是干擾，為煤氣流量的傳遞函數，也就是高爐煤氣流量與閥門開度對應的折線函數。整個系統(tǒng)中，主變量（被控變量）為高爐爐頂壓力。由旁通閥前饋反饋控制系統(tǒng)方框圖可看出，當高爐煤氣流量V（S）發(fā)生變化時，前饋控制器獲得此信息后，既按一定的控制動作來改變閥門的開度，以補償高爐煤氣流量的變化對被控變量（高爐爐頂壓力）的影響。同時對于前饋未能完全消除的偏差，以及未被引入前饋的其他干擾作用，如高爐煤氣溫度的波動引起的爐頂壓力的變化，在溫度控制器獲得高爐頂壓的變化信息后，通過溫壓補償的流量計算對閥門產生校正作用。這樣兩個通道的校正作用相疊加，將使高爐爐頂壓力盡快的回到給定值。

圖2 TRT 前饋-反饋控制系統(tǒng)

正常生產情況下，TRT通過主控制回路的PID來進行調節(jié)高爐爐頂壓力，當高爐工況發(fā)生異常時，高爐煤氣流速瞬間增大，TRT透平靜葉來不及調節(jié)導致了超調，此時，在計算機程序控制中，計算出高爐煤氣的變化量，經過前饋算法，分析出增大的煤氣變化量所對應的旁通閥開度，并根據高爐頂壓的設定和實際值進行自動調節(jié)，緩解了高爐工況異常所帶來的管道“憋壓”現象。

3.2 TRT的PID自適應性程控改造

在TRT程序控制初步設計中，一般高爐方將高爐爐頂壓力設置一個固定的數值165KPa，高爐工況發(fā)生變化時，TRT將退出自動調節(jié)，待高爐工況穩(wěn)定時再投入發(fā)電運行，系統(tǒng)控制缺乏靈活性。

通過對TRT調節(jié)高爐頂壓的控制程序優(yōu)化，增加了PID自適應性調節(jié)，在頂壓設定值連續(xù)修改的情況下，通過TRT靜葉適應性調節(jié)，保證高爐壓力及時跟蹤設定值的變化，避免了因高爐工況變化而導致TRT系統(tǒng)不必要的停機，提高了發(fā)電效能。

4 結束語

TRT系統(tǒng)故障遠程控制技術系統(tǒng)，是從實際生產過程中整理總結出來的，通過星型局域網網絡系統(tǒng)可進行遠程控制和就地控制操作，本方案降低了維護強度，減少了勞動力。并且運用星型局域網網絡系統(tǒng)實現了現場設備的網絡連接，便于設備故障診斷。利用已有的西門子系列S7400軟硬件系統(tǒng)的冗余功能提供的數據采集傳輸功能，實現高爐本體系統(tǒng)與TRT系統(tǒng)各個操作站之間的重要數據傳送與控制；使用VB軟件中OPC.SimaticNET和S7Number控件，完成VB和西門子s7 PLC間的數據傳輸。TRT故障診斷系統(tǒng)用VB開發(fā)的操作控制畫面，受到了廣大生產操作人員好評，操作簡單便捷，減少了因設備故障處理導致的生產停機幾率。