CN102536350A - 一种trt机组自控系统电源紧急故障时的安全控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种TRT机组自控系统电源紧急故障时的安全控制方法：机组运行正常时，由自控系统控制高炉顶压；机组运行过程中，如果发生自控系统电源紧急故障，机组进行安全控制；当机组已经安全停机，高炉顶压由减压阀组控制稳定之后，检测人员检查自控系统电源发生故障的原因，如果在短时间内自控系统能够被修复，则可通过修复后的自控系统将单作用旁通快开阀逐步关闭；否则通过单作用旁通快开阀自带的现场手动装置逐步关闭阀门。该方法能够有效避免机组在自控系统电源紧急故障时对高炉顶压所产生的严重影响，从而保证高炉冶炼的生产安全和TRT机组的安全停机。目前，根据所投运的现场验证，本发明效果较好，极大的提高了高炉系统及TRT机组安全性。

Description

一种TRT机组自控系统电源紧急故障时的安全控制方法

技术领域

本发明属于高炉煤气余压能量回收装置领域，涉及一种安全控制控制方法，特别是一种TRT机组自控系统电源紧急故障时的安全控制方法。

背景技术

高炉冶炼是钢铁工业的支柱，高炉煤气余压能量回收装置(简称TRT机组)是高炉冶炼的重大节能装备，随着工业控制技术的快速发展，对于设备的安全性要求在不断提高，同时TRT机组作为高炉的附属设备，其运行既不能干扰高炉的正常生产，也要最大限度的发电。现有的TRT机组正常运行期间，高炉的炉顶压力(简称高炉顶压)由TRT机组自动控制系统(简称自控系统)控制，这种控制方式在机组自控系统正常时可以满足高炉炉顶压力的控制要求，但是，当TRT机组自控系统电源有可能发生以下四种紧急故障：220VAC总电源故障、24VDC总电源故障、PLC系统电源模块故障或者供电空开异常跳闸，以上电源故障的任何一种发生时，都将造成自控系统的控制监视功能失效，操作站计算机断电停机，煤气透平膨胀机静叶全部关闭，对于高炉顶压的调节失效，造成高炉顶压的快速上升，影响高炉的安全生产，此时，如果电气系统的高压电(10KV)系统运行正常，发电机没有与电网自动解列，而是完全在失去控制系统监控的情况下运行，此种情况将极大的威胁整个TRT机组的安全。

但在目前，还没有一种行之有效方法来解决TRT机组自控系统电源紧急故障时的高炉顶压的稳定控制和TRT机组的安全停机问题。因此，如何在TRT机组自控系统电源紧急故障时，稳定高炉的炉顶压力，保证高炉冶炼的生产安全，实现TRT机组的安全停机，这是目前亟待解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种TRT机组自控系统电源紧急故障时的安全控制方法，该方法能够有效避免TRT机组在自控系统电源紧急故障时对高炉顶压所产生的严重影响，从而保证高炉冶炼的生产安全和TRT机组的安全停机。

为实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种TRT机组自控系统电源紧急故障时的安全控制方法，其特征在于，所述的方法所应用的TRT机组系统设置如下：

高炉产生的高炉煤气进入除尘器，除尘器的出口煤气管路分为两路：该两路煤气管路的输出端分别连接并联的减压阀组系统和TRT机组系统；TRT机组系统包括快切阀、旁通阀组、透平膨胀机、发电机，旁通阀组包括相互并联的单作用旁通快开阀和双作用旁通快开阀，其中，煤气管路分别接入旁通阀组和快切阀，且旁通阀组的入口与快切阀的入口管路相连接，快切阀安装在透平膨胀机的入口处，旁通阀组的出口与煤气透平膨胀机的出口管道相连接，发电机与透平膨胀机相连；

同时，在TRT机组自控系统中设置四个数字量信号的中间继电器：1)TRT机组重故障停机信号的中间继电器，接常闭触点，该中间继电器与高炉控制系统连接；2)快切阀的快关信号的中间继电器，接常开触点，该中间继电器与快切阀内部的快关电磁阀连接；3)单作用旁通快开阀的快开信号的中间继电器，接常开触点，该中间继电器与单作用旁通快开阀的快开电磁阀连接；4)TRT机组重故障停机信号的中间继电器，接常闭触点，该中间继电器与高压电气系统连接；

所述的方法具体包括如下步骤：

步骤1：TRT机组运行正常时，由TRT机组自控系统控制高炉顶压；

步骤2：TRT机组运行过程中，如果发生至少一种自控系统电源紧急故障而导致自控系统断电，TRT机组同时做出如下四个动作以进行安全控制：

(1)TRT机组重故障停机信号去高炉控制系统，高炉控制系统接收到此信号后立即启动减压阀组，收回高炉顶压控制权；

(2)快切阀的快关电磁阀失电，快切阀快速关闭，切断进入透平膨胀机的煤气；

(3)单作用旁通快开阀的快开电磁阀失电，单作用旁通快开阀快速打开，使高炉煤气通过单作用旁通快开阀流走，避免高炉顶压的快速上升；

(4)TRT机组重故障停机信号去高压电气系统，使高压电气系统紧急停机，发电机紧急解列，与电网脱开；

步骤3：当TRT机组已经安全停机，高炉顶压由减压阀组控制稳定之后，检测人员检查自控系统电源发生故障的原因，如果在短时间内自控系统能够被修复，则可通过修复后的自控系统将单作用旁通快开阀逐步关闭；如果经过检查判断短时间内自控系统的电源无法恢复正常，则通过单作用旁通快开阀自带的现场手动装置逐步关闭阀门，以便TRT机组的停机检修。

本发明还包括如下其他技术特征：

所述单作用旁通快开阀的开关通过单作用旁通快开阀液压控制系统控制，所述单作用旁通快开阀液压控制系统包括阀门保位装置和阀门快开装置，所述阀门保位装置包括保位电磁阀、电液伺服阀、旁通电磁阀、第一液控单向阀、第二液控单向阀、第三液控单向阀；所述阀门快开装置包括快速泄压阀、单作用阀门执行机构；其中，单作用阀门执行机构中的液压油缸内部设置弹簧机构；液压油路的进油管的四个支管分别连接保位电磁阀、第一液控单向阀、旁通电磁阀、快开电磁阀；其中，保位电磁阀分别通过油管连接第一液控单向阀、第二液控单向阀；第一液控单向阀通过油管连接电液伺服阀，电液伺服阀通过油管连接第二液控单向阀；旁通电磁阀通过油管分别连接第三液控单向阀；快开电磁阀通过油管与快速泄压阀相连接；第二液控单向阀、第三液控单向阀、快速泄压阀分别通过油管连接单作用阀门执行机构中的液压油缸；保位电磁阀、电液伺服阀、旁通电磁阀、快开电磁阀分别通过油管连接回油管；快速泄压阀连接一路独立的泄油管路。

所述保位电磁阀采用单线圈的电磁阀，得电动作。

所述旁通电磁阀采用双线圈的电磁阀，得电动作。

所述快开电磁阀采用单线圈的电磁阀，失电动作。

所述单作用旁通快开阀液压控制系统控制单作用旁通快开阀的方法如下：

当TRT机组自控系统电源正常时，单作用旁通快开阀内的快开电磁阀得电关闭，液压油泄油油路关闭，保位电磁阀关闭，旁通电磁阀关闭，由电液伺服阀控制单作用阀门执行机构油缸进回油，活塞移动，弹簧压缩或舒张，从而控制单作用旁通快开阀开度调节；

当自控系统电源故障时，电液伺服阀由于断电而无法控制单作用旁通快开阀的开度调节，此时快开电磁阀失电导通，泄油油路快速导通，使液压油通过泄油油路迅速回油，单作用阀门执行机构的油缸中的弹簧复位，活塞快速移动，单作用旁通快开阀快速打开。

所述自控系统电源紧急故障包括四种：自控系统220VAC总电源断电、自控系统24VDC总电源断电、PLC系统电源模块故障和供电空开异常跳闸。

发明人通过对TRT机组自控系统电源及供电系统的研究，分析造成自控系统电源紧急故障的产生原因，提出了本发明的TRT机组自控系统电源紧急故障时的安全控制方法，该方法有效的解决了自控系统电源紧急故障对于高炉顶压的影响，使高炉系统能够采取紧急措施启动高炉顶压调节装置，收回高炉顶压控制权。本方法的应用使TRT机组在自控系统电源紧急故障时的系统安全性大大增强，达到了行业的先进水平，经多个现场验证，能有效的避免TRT机组电源系统紧急故障时，对高炉顶压稳定产生的严重影响，极大的保证了高炉系统的安全生产，同时，也在此极端的情况下使TRT机组安全平稳停机，确保了TRT机组自身的安全。

附图说明

图1是本发明所应用的TRT机组系统的结构示意图。

图2是单作用旁通快开阀液压控制系统的结构示意图。

图3是本发明的工作流程图。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的解释说明。

具体实施方式

参照图1，本发明的TRT机组自控系统电源紧急故障时的安全控制方法，该方法所应用的TRT机组系统设置如下：

高炉201产生的高炉煤气进入除尘器202，除尘器202的出口煤气管路分为两路：该两路煤气管路的输出端分别连接并联的减压阀组系统203和TRT机组系统；TRT机组系统包括快切阀206、旁通阀组、透平膨胀机204、发电机205，旁通阀组包括相互并联的单作用旁通快开阀207和双作用旁通快开阀208，其中，煤气管路分别接入旁通阀组和快切阀206，且旁通阀组的入口与快切阀206的入口管路相连接，快切阀206安装在透平膨胀机204的入口处，旁通阀组的出口与煤气透平膨胀机204的出口管道相连接，发电机205与透平膨胀机204相连。

其中，双作用旁通快开阀208用于TRT机组正常运行时的控制，双作用旁通快开阀208不具备失电快开功能，设置与其并联的单作用旁通快开阀207，单作用旁通快开阀207能够失电快开，使得高炉煤气流走，从而避免高炉顶压快速上升。

参照图2，单作用旁通快开阀液压控制系统的结构示意图。所述单作用旁通快开阀液压控制系统用于控制单作用旁通快开阀207，包括阀门保位装置和阀门快开装置，所述阀门保位装置包括保位电磁阀1、电液伺服阀2、旁通电磁阀3、第一液控单向阀4、第二液控单向阀5、第三液控单向阀6；所述阀门快开装置包括快速泄压阀8、单作用阀门执行机构9；其中，单作用阀门执行机构9中的液压油缸内部设置弹簧机构；液压油路的进油管10的四个支管分别连接保位电磁阀1、第一液控单向阀4、旁通电磁阀3、快开电磁阀7；其中，保位电磁阀1分别通过油管连接第一液控单向阀4、第二液控单向阀5；第一液控单向阀4通过油管连接电液伺服阀2，电液伺服阀2通过油管连接第二液控单向阀5；旁通电磁阀3通过油管分别连接第三液控单向阀6；快开电磁阀7通过油管与快速泄压阀8相连接；第二液控单向阀5、第三液控单向阀6、快速泄压阀8分别通过油管连接单作用阀门执行机构9中的液压油缸；保位电磁阀1、电液伺服阀2、旁通电磁阀3、快开电磁阀7分别通过油管连接回油管11；快速泄压阀8连接一路独立的泄油管路12。

保位电磁阀1采用单线圈的电磁阀，用于得电动作时导通系统的液压油路，使液压油进入第一液控单向阀4、第二液控单向阀5的控制油入口，利用液压油压力使第一液控单向阀4、第二液控单向阀5导通。第一液控单向阀4、第二液控单向阀5和第三液控单向阀6的作用均是限制逆流和控制液压油路的通与断；旁通电磁阀3采用双线圈的电磁阀，得电动作，具有开关功能。旁通电磁阀3用于控制第三液控单向阀6的导通；电液伺服阀2用于TRT机组正常运行期间控制单作用旁通快开阀207的启闭；快开电磁阀7采用单线圈的电磁阀，用于在失电时导通泄油油路12；

单作用旁通快开阀液压控制系统控制单作用旁通快开阀207的方法如下：

当TRT机组自控系统电源正常时，单作用旁通快开阀207内的快开电磁阀7得电关闭，液压油泄油油路12关闭，保位电磁阀1关闭，旁通电磁阀3关闭，由电液伺服阀2控制单作用阀门执行机构9油缸进回油，活塞移动，弹簧压缩或舒张，从而控制单作用旁通快开阀207开度调节；

当自控系统电源故障时，电液伺服阀2由于断电而无法控制单作用旁通快开阀207的开度调节，此时快开电磁阀7失电导通，泄油油路12快速导通，使液压油通过泄油油路12迅速回油，单作用阀门执行机构9的油缸中的弹簧复位，活塞快速移动，单作用旁通快开阀207快速打开。

同时，自控系统内部的硬件设备做了安全型设置，即设置了四个数字量信号的中间继电器，每个中间继电器的一组触点都包括常闭和常开两种连接方式，可根据不同的现场设备进行设置。以下是本发明中的四个数字量信号的中间继电器连接方式：1)TRT机组重故障停机信号的中间继电器，接常闭触点，该中间继电器通过信号线与高炉控制系统连接；2)快切阀206的快关信号的中间继电器，接常开触点，该中间继电器通过信号线与快切阀206内部的快关电磁阀连接；3)单作用旁通快开阀207的快开信号的中间继电器，接常开触点，该中间继电器通过信号线与单作用旁通快开阀207的快开电磁阀7连接；4)TRT机组重故障停机信号的中间继电器，接常闭触点，该中间继电器通过信号线与高压电气系统连接。

参照图3，是实现本发明的工作流程图，本发明的方法具体包括如下步骤：

步骤1：TRT机组运行正常时，由TRT机组自控系统控制高炉顶压；

步骤2：TRT机组运行过程中，如果发生至少一种自控系统电源紧急故障而导致自控系统断电，(自控系统电源紧急故障包括自控系统220VAC总电源断电、自控系统24VDC总电源断电、PLC系统电源模块故障和供电空开异常跳闸等四种)，TRT机组同时做出如下四个动作以进行安全控制：

(1)TRT机组重故障停机信号(数字量信号)去高炉控制系统，高炉控制系统接收到此信号后立即启动减压阀组，收回高炉顶压控制权。具体实施措施：将自控系统发往高炉控制系统的“TRT机组重故障停机”信号按照故障安全型设计，即该信号的中间继电器触点接常闭，在TRT机组正常运行期间，中间继电器线圈得电，常闭触点断开；当该中间继电器线圈失电时，该触点恢复到常闭状态，发出“TRT机组重故障停机”联锁信号去高炉控制系统。

(2)快切阀206的快关电磁阀失电，快切阀206快速关闭，切断进入透平膨胀机204的煤气。具体实施措施：快切阀206的快关电磁阀为失电动作型，24VDC，按照故障安全型原则，该信号的中间继电器接常开触点，在TRT机组正常运行期间，中间继电器线圈得电，常开触点闭合；当线圈失电时，该触点恢复到常开状态，快关电磁阀失电动作，快切阀206快速关闭。

(3)单作用旁通快开阀207的快开电磁阀7失电，单作用旁通快开阀207快速打开，使高炉煤气通过单作用旁通快开阀207流走，避免高炉顶压的快速上升。具体实施措施：对于单作用旁通快开阀207，设置快开电磁阀7(24VDC，常得电模式，失电动作)，对于自控系统发出的“单作用旁通快开阀快开”信号，按照故障安全型原则，该信号的中间继电器接常开触点，在TRT机组正常运行期间，中间继电器线圈得电，常开触点闭合；线圈失电时，该触点恢复到常开状态，，快开电磁阀7失电动作，单作用旁通快开阀207快速打开。

(4)TRT机组重故障停机信号(数字量信号)去高压电气系统，使高压电气系统紧急停机，发电机205紧急解列，与电网脱开。具体实施措施：自控系统发往高压电气系统的“TRT重故障停机”信号，按照故障安全型设计，该信号的中间继电器触点接常闭，在TRT机组正常运行期间，中间继电器线圈得电，常闭触点断开；当线圈失电时，该触点恢复到常闭状态，发出“TRT重故障停机”联锁信号去高压电气系统。

步骤3：当TRT机组已经安全停机，高炉顶压由减压阀组控制稳定之后，检测人员检查自控系统电源发生故障的原因，如果在短时间(一般为15-20分钟)内自控系统能够被修复，则通过修复后的自控系统将单作用旁通快开阀207逐步关闭；如果经过检查判断短时间内自控系统的电源无法恢复正常，则通过单作用旁通快开阀207自带的现场手动装置逐步关闭阀门，以便TRT机组的停机检修。

Claims (7)

1.一种TRT机组自控系统电源紧急故障时的安全控制方法，其特征在于，所述的方法所应用的TRT机组系统设置如下：

高炉(201)产生的高炉煤气进入除尘器(202)，除尘器(202)的出口煤气管路分为两路：该两路煤气管路的输出端分别连接并联的减压阀组系统(203)和TRT机组系统；TRT机组系统包括快切阀(206)、旁通阀组、透平膨胀机(204)、发电机(205)，旁通阀组包括相互并联的单作用旁通快开阀(207)和双作用旁通快开阀(208)，其中，煤气管路分别接入旁通阀组和快切阀(206)，且旁通阀组的入口与快切阀(206)的入口管路相连接，快切阀(206)安装在透平膨胀机(204)的入口处，旁通阀组的出口与煤气透平膨胀机(204)的出口管道相连接，发电机(205)与透平膨胀机(204)相连；

同时，在TRT机组自控系统中设置四个数字量信号的中间继电器：1)TRT机组重故障停机信号的中间继电器，接常闭触点，该中间继电器与高炉控制系统连接；2)快切阀(206)的快关信号的中间继电器，接常开触点，该中间继电器与快切阀(206)内部的快关电磁阀连接；3)单作用旁通快开阀(207)的快开信号的中间继电器，接常开触点，该中间继电器与单作用旁通快开阀(207)的快开电磁阀(7)连接；4)TRT机组重故障停机信号的中间继电器，接常闭触点，该中间继电器与高压电气系统连接；

所述的方法具体包括如下步骤：

步骤1：TRT机组运行正常时，由TRT机组自控系统控制高炉顶压；

步骤2：TRT机组运行过程中，如果发生至少一种自控系统电源紧急故障而导致自控系统断电，TRT机组同时做出如下四个动作以进行安全控制：

(1)TRT机组重故障停机信号去高炉控制系统，高炉控制系统接收到此信号后立即启动减压阀组，收回高炉顶压控制权；

(2)快切阀(206)的快关电磁阀失电，快切阀(206)快速关闭，切断进入透平膨胀机(204)的煤气；

(3)单作用旁通快开阀(207)的快开电磁阀(7)失电，单作用旁通快开阀(207)快速打开，使高炉煤气通过单作用旁通快开阀(207)流走，避免高炉顶压的快速上升；

(4)TRT机组重故障停机信号去高压电气系统，使高压电气系统紧急停机，发电机(205)紧急解列，与电网脱开；

步骤3：当TRT机组已经安全停机，高炉顶压由减压阀组控制稳定之后，检测人员检查自控系统电源发生故障的原因，如果在短时间内自控系统能够被修复，则可通过修复后的自控系统将单作用旁通快开阀(207)逐步关闭；如果经过检查判断短时间内自控系统的电源无法恢复正常，则通过单作用旁通快开阀(207)自带的现场手动装置逐步关闭阀门，以便TRT机组的停机检修。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单作用旁通快开阀(207)的开关通过单作用旁通快开阀液压控制系统控制，所述单作用旁通快开阀液压控制系统包括阀门保位装置和阀门快开装置，所述阀门保位装置包括保位电磁阀(1)、电液伺服阀(2)、旁通电磁阀(3)、第一液控单向阀(4)、第二液控单向阀(5)、第三液控单向阀(6)；所述阀门快开装置包括快速泄压阀(8)、单作用阀门执行机构(9)；其中，单作用阀门执行机构(9)中的液压油缸内部设置弹簧机构；液压油路的进油管(10)的四个支管分别连接保位电磁阀(1)、第一液控单向阀(4)、旁通电磁阀(3)、快开电磁阀(7)；其中，保位电磁阀(1)分别通过油管连接第一液控单向阀(4)、第二液控单向阀(5)；第一液控单向阀(4)通过油管连接电液伺服阀(2)，电液伺服阀(2)通过油管连接第二液控单向阀(5)；旁通电磁阀(3)通过油管分别连接第三液控单向阀(6)；快开电磁阀(7)通过油管与快速泄压阀(8)相连接；第二液控单向阀(5)、第三液控单向阀(6)、快速泄压阀(8)分别通过油管连接单作用阀门执行机构(9)中的液压油缸；保位电磁阀(1)、电液伺服阀(2)、旁通电磁阀(3)、快开电磁阀(7)分别通过油管连接回油管(11)；快速泄压阀(8)连接一路独立的泄油管路(12)。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述保位电磁阀(1)采用单线圈的电磁阀，得电动作。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述旁通电磁阀(3)采用双线圈的电磁阀，得电动作。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述快开电磁阀(7)采用单线圈的电磁阀，失电动作。

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述单作用旁通快开阀液压控制系统控制单作用旁通快开阀(207)的方法如下：

当TRT机组自控系统电源正常时，单作用旁通快开阀(207)内的快开电磁阀(7)得电关闭，液压油泄油油路(12)关闭，保位电磁阀(1)关闭，旁通电磁阀(3)关闭，由电液伺服阀(2)控制单作用阀门执行机构(9)油缸进回油，活塞移动，弹簧压缩或舒张，从而控制单作用旁通快开阀(207)开度调节；

当自控系统电源故障时，电液伺服阀(2)由于断电而无法控制单作用旁通快开阀(207)的开度调节，此时快开电磁阀(7)失电导通，泄油油路(12)快速导通，使液压油通过泄油油路(12)迅速回油，单作用阀门执行机构(9)的油缸中的弹簧复位，活塞快速移动，单作用旁通快开阀(207)快速打开。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述自控系统电源紧急故障包括四种：自控系统220VAC总电源断电、自控系统24VDC总电源断电、PLC系统电源模块故障和供电空开异常跳闸。

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