在高爐的控制參數中，爐頂壓力是非常重要的參數之一。爐頂壓力的控制精度直接影響高爐的順行、產量。唐鋼2560m3高爐不僅要實現高爐頂壓的穩定控制，還要實現唐鋼北區動力廠與之配套的余壓發電（TRT）的高效運行，在頂壓穩定的同時使發電功率最大化。

    工藝對象簡述
   
    唐鋼2560m3高爐的頂壓控制由減壓閥組及唐鋼北區動力廠與之配套的余壓發電(TRT)設備組成，如圖1所示。

   
    圖1 爐頂壓力控制閥組體系結構
   
    減壓閥組由4個閥組成：自動閥、量程閥、快開閥、遙控閥組成。

    自動閥：在減壓閥組控制頂壓時實現自動調節。
    量程閥：在自動閥自動控制時起輔助調節作用。
    快開閥：用于TRT故障時與減壓閥組快速切換，在高爐減壓閥組控制頂壓時，作手動閥用。
    遙控閥：用于中控時應急手動控制頂壓及高爐頂壓超高限時緊急連鎖，防止損壞爐頂設備。
    TRT主要由調速閥、透平機靜葉、發電機組等設備組成。
    調速閥：用于調節透平機的沖轉轉速，使之達到發電機發電所需的額定轉速，保證發出的電為50Hz。
    透平機靜葉：在TRT控制頂壓時調節頂壓，并調節發電功率。

    工藝上要求在頂壓穩定的同時TRT的發電功率最大化，這樣就要求高爐產生的煤氣全部流經TRT，充分利用高爐頂壓與管網煤氣的壓力差進行發電。也就是說在TRT控制頂壓時，正常時要求減壓閥組的所有閥門均處于關閉狀態。為了方便控制與切換采取雙方共用一個頂壓PID調節器，高爐操作人員隨時可以根據爐況調整頂壓的設定值，通過減壓閥組或TRT的靜葉進行調節頂壓，切換后TRT人員也可以直接控制減壓閥組的自動閥、快開閥。
    
    系統方案

    唐鋼二鐵2560m3高爐使用ROCKWELL公司的PLC5控制系統，唐鋼北區動力廠3#TRT系統使用ABB的PLC系統。控制原理如圖2所示。

   
    圖2 高爐爐頂壓力控制原理圖
                           
    高爐切換到TRT控制時，高爐頂壓調節器的輸出值輸出到TRT，這時TRT系統逐漸減少對自動閥的輸出，加大對透平機靜葉的輸出，直到自動閥全關，量程閥依據與自動閥的連鎖全關，這時減壓閥組的閥全部處于關閉狀態，高爐頂壓調節器從控制自動閥完全控制靜葉。但自動閥與靜葉畢竟是兩個不同的執行機構，傳遞函數不同。如果高爐頂壓調節器的PID參數還沿用自動閥的值會造成頂壓波動增大。所以當切換后自動閥全關時，TRT系統將適應靜葉的PID參數傳到高爐的頂壓調節器。

    TRT切換到高爐控制時，TRT系統逐漸減少對透平機靜葉的輸出，加大對自動閥的輸出，直到靜葉全關。正式切換高爐控制，高爐頂壓調節器的輸出值直接輸出到自動閥，高爐控制系統將適應自動閥的PID參數再傳到高爐頂壓調節器，切換完成。

    當TRT緊急故障時，靜葉全關，高爐頂壓調節器的輸出值輸出到自動閥，快開閥緊急打開，保證頂壓不超限。緩慢關閉快開閥，自動閥在高爐頂壓調節器的作用下開始調節頂壓。快開閥全關后，正式切換高爐控制，高爐控制系統將適應自動閥的PID參數再傳到高爐頂壓調節器，切換完成。

    無論切換與否，高爐自動閥、量程閥、快開閥、遙控閥的閥位信號，高爐頂壓高選后的壓力信號，頂壓設定值信號都實時傳送到TRT，以便TRT對高爐頂壓進行監視。爐頂壓力控制流程如圖3所示。

   
    圖3 爐頂壓力控制流程圖

    結束語
                            
    本文所述的控制系統已于2000年12月正式投運，由于實現了減壓閥組、透平機靜葉雙PID參數控制，正常情況下頂壓設定值為200kPa，減壓閥組、透平機靜葉控制時頂壓波動范圍均在+1.5～-2.5kPa之間，為高爐的穩產、高產提供了有利保證。