TRT

TRT（精选9篇）

TRT 篇1

高炉煤气余压透平发电装置 (Top Gas Pressure Recovery Turbine简称TRT) , 是高炉的附属设备, 它利用高炉炉顶煤气中的压力能和热能经透平膨胀机做功来驱动发电机发电, 在正常运行时转子转速在稳定在3000r/min, 转子依靠4组支撑轴承支撑和一组止推轴承来承受转子的轴向推力, 各轴承上都装有温度测点, 来检测轴承运行情况。当轴承温度达到105℃时, 为保护转子TRT会自动跳机。

1 存在问题分析

机组运行四年共检修20次, 其中计划检修15次, 故障停机检修5次, 故障停机检修中出现4次TRT轴承温度过高机组跳机 (轴承温度探头断线达到最高值) 。

2 原因分析

对四次因轴承温度过高引起的跳机进行分析。

1) 对四次跳机前后的运行数据进行统计, 如下表所示:

2) 检查轴承实际磨损情况, 在设计上止推轴承的推力间隙为0.5m m~0.7m m, 经测量得出以下结果:

通过以上分析可知:轴承测量温度高, 是由测量数据线断线引起的, 此时电脑检测到温度最大值, 超过轴承温度最高跳机数值, 电脑发出跳机信号, 机组跳机, 而实际轴承并没有磨损。

3 解决措施

止推轴承温度测量线出现断线情况时, 输入电脑的轴承温度由正常运行时的温度, 突然跳跃到测量最大值3275摄氏度。如果轴承磨损时, 轴承温度会缓慢上升。因此我们修改程序:如果在2s钟内, 止推轴承温度由正常值突然上升到最大值3275摄氏度, 电脑不发出跳机信号。

TRT透平机组分为支撑轴承和止推轴承, 共有测点6组, 将此方法应用到全部6组测点上, 从而避免了机组因轴承温度测量断线引起的跳机事故。

4 效果检查和效益分析

通过TRT轴承温度测量断线保护, 避免了轴承温度测量断线引发的跳机事故。当机组轴承温度测量线路断线时, 维修人员可进行热线检修, 不需要停机。按照以前每次停机10小时计算, 每次可间接挽回10h×4000kw h/h×0.5元=20000元的经济损失 (人工费忽略不计) 。

参考文献

[1]任玉维, 岳万军, 郑守利.空压机增速机高速轴轴承温度高原因分析[J].设备管理与维修, 2010.

[2]吴志彬.关于大型电机轴承温升的限值和测量方法问题的探讨[J].电气应用, 1986.

TRT 篇2

TRT地质超前预报技术及其在三峡翻坝高速公路中的应用

主要介绍三维弹性波反射法地质超前预报(TRT)技术原理与工作方法,结合三峡翻坝高速公路的隧道地质超前预报,探讨了TRT技术在野外工作与数据处理中遇到的问题与解决办法,并与其它地质超前预报技术进行对比,总结了TRT技术优缺点.

作 者：陈刚毅 CHEN Gangyi 作者单位：湖北省交通规划设计院,湖北,武汉,430051刊 名：资源环境与工程英文刊名：RESOURCES ENVIRONMENT & ENGINEERING年，卷(期)：23(3)分类号：U412 U452.1+1?关键词：TRT 地质超前预报 隧道

TRT 篇3

关键词：TRT静叶旁通阀控制；iSA控制器；参数设置

中图分类号：TP271.9 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 07-0000-01

iSA Servo Controller Practical Application in TRT

Dong Meng Cui Jian Li Zhenshan Wu Guangyu

(Automation Depart of Laiwu Steel Group,Laiwu271104,China)

Abstract:This paper introduces the TRT iSA servo control system controller in practical applications.The controller uses a simple,powerful,is the TRT stator,bypass valve control part of the main equipment.

Keywords:TRT Stator bypass valve control;ISA controller;Parameters

一、TRT工艺简介

高炉煤气余压透平发电装置简称TRT，是国内外公认的冶金企业重大节能装置。莱钢集团型钢热电厂有两台TRT。其利用两座1880m3高炉炉顶的余压和余热，把煤气导入透平膨胀机，将压力转化为机械能，驱动发电机发电的一种能量回收装置。其主要的工艺系统包括透平主机系统、煤气管道及大型阀门系统、润滑油系统、液压伺服控制系统、发配电系统和自动控制系统。工艺简图如下所示：

图1：TRT工艺流程简图

正常生产时，高炉减压阀组全关。保证TRT静叶调节高炉顶压稳定的前提下，充分利用煤气资源产生尽量多的电能；当TRT发生重故障时，在保证高炉顶压稳定的前提下，能及时安全的从煤气管网中退出。因此对于TRT的控制，关键是顶压的平稳控制，顶压的控制主要是通过静叶、旁通阀来实现的。

原有的TRT设计，采用瑞赛ESA-3E伺服控制器、磁致伸缩式传感器和MOOG D634伺服阀。自05年投产使用以来，由于控制器出现部分故障，多次更换，仍对高炉生产造成一定的影响。因此，将其更换成成iSA控制。

二、iSA控制器介绍

iSA控制器是专门用于阀门电液执行机构控制，按照控制功能的要求配置有模拟量输入输出通道、数字量输入输出通道和专门的比例阀控制通道，并且内部配置有增加其运行可靠性的硬件看门狗和存储故障数据的存储器。

其主要控制功能如下：

1.远程位置调节功能──接受远程4~20mA位置控制信号和位置反馈信号，输出比例阀驱动电流，控制执行器到达要求的位置。2.本地位置调节功能──通过转配的红外遥控器，使iSA内部产生位置控制信号，与位置反馈信号比较后输出比例阀驱动电流，控制执行器到达要求的位置。3.锁位功能──当出现一下情况时，iSA控制器可控制执行机构及阀门处于锁位状态，当信号恢复后，自动推出锁位状态。4.ESD功能──ESD功能用于控制阀门在紧急状态时快速打开。

三、iSA控制器与PLC系统连接

自动控制系统，我们采用施耐得的PLC控制系统，选用iFIX 3.5作为操作画面。静叶和旁通阀控制和反馈信号均采用标准的4~20mA信号与iSA控制相联系。

（一）iSA控制器与PLC系统信号接入。静叶、旁通阀是液压伺服驱动的闭环系统。主要控制设备包括伺服控制器、伺服阀、反馈传感器、油动机等

PLC控制信号和位置反馈信号送入控制器内。在控制器内部对控制信号和反馈信号加以比较。所得差值反映了指令预期位置与实际位置之间的差距，差值经过比例积分运算处理和放大后，产生一个驱动电液伺服阀的电流信号。

在伺服阀的控制下，动力油作用于伺服阀油缸，带动静叶角度或阀门达到预期位置，从而实现位置调节的目的。同时，伺服控制器还送出一路电流信号到PLC系统进行位置指示。

（二）PLC控制系统程序设定。更换iSA控制器之后，静叶，旁通阀控制程序采取了相应的更改，以适应控制需要。

1.加入顶压异常判断信号。在顶压异常情况下，使旁通阀参与顶压调节控制。快开旁通阀通过执行顶压异常时的PID调节，打开一定角度卸压，维持顶压稳定；待炉顶压力恢复正常值，且至少一个旁通阀全关到位后，顶压恢复正常，控制权返还给静叶，继续由静叶进行调节。2.针对iSA具有信号丢失自动锁位的功能，静叶、旁通阀控制中加入了锁位信号判断功能。在指令或反馈信号因接触问题，瞬间断开又恢复的情况下，PLC系统一旦接收到“锁位信号”后，控制内部闭锁信号输出。并对该“锁位信号”连续检测，以防止控制设备误动作。3.在顶压投入下，加入控制阀门缓慢回关动作。并时刻检测高炉顶压动态值，保障高炉顶压稳定。4.设计了电磁阀动作与伺服阀控制相互转换程序。

四、iSA控制器参数设定

iSA控制器操作按钮有“ESC”、“OK”和四个方向键。主要界面包括：参数界面、报警界面、登陆界面、操作界面和设置界面

（一）信号校准。TRT静叶控制采用正作用，即控制信号4mA，静叶在全关位置（0%），20mA对应静叶在全开位置（100%）。通过信号校准，将PLC与iSA控制内部信号保持一致。在信号校准过程中，现场的静叶的实际位置也跟踪变化。若要实现反作用，则可将远程信号的0%和100%分别对应PLC控制信号的20mA和4mA。

（二）阀位校准。设定PLC控制信号4~20mA与现场的静叶的实际位置相互一致。阀位是要调整的目标值。进行二点校准。分别是0%全关位置、100%全开位置。阀位修正是调整静叶到达相应的关位和开位。实际调整中，测量调整磁致伸缩静叶传感器在全关位和全开位的电流。调整全关位电流值到3.95mA，运行静叶到全开位置记录此时电流值是15.27mA。

（三）阀位回讯。由于静叶角度采用的是磁致伸缩传感器，反馈的电流值在3.95~15.27mA。无法符合PLC的模拟量输入信号范围。必须经过阀位回讯设置，将信号转化到4~20mA。以适合画面操作需要。

（四）其他设置。iSA控制器除以上功能设置以外，还具有备用回讯的选择、ESD（自保）信号、报警设置、参数备份和恢复等。实现功能强大。这是一款功能全面，设置简单方便的控制器。

五、结束语

某高炉TRT润滑油站改造实践 篇4

TRT(Blast Furnace Gas Top Pressure Recovery Turbine Unit)为高炉煤气余压回收透平装置的英文简称。高炉煤气余压回收透平发电装置是利用高炉炉顶煤气具有的压力能和热能,使煤气通过透平膨胀机做功,驱动发电机发电,进行能量回收的一种装置。采用TRT发电,可以将煤气余压转换成电能,可以获得一定的经济效益。通过TRT机组的静叶来调整高炉顶压,比减压阀组控制得更好,带来更加稳定的高炉顶压,对高炉产量有着积极作用。另外,采用TRT煤气由透平通过,煤气能量以做功形式转化为电能,可以有效地降低减压阀组的噪声。某钢厂高炉配备的TRT机组,其结构如图1所示。

2 TRT润滑油系统原理

TRT润滑油系统为稀油集中润滑,润滑油系统向各个轴承润滑点及时提供一定压力和流量的润滑油。润滑油能将摩擦副产生的摩擦热带走;随着油的流动和循环,摩擦表面的金属磨粒等机械杂质被带走,并将摩擦表面冲洗干净,达到润滑、减轻摩擦、降低磨损和减少易损件消耗、减少功率消耗、延长设备使用寿命的目的。

TRT润滑油站改造前泵站原理图如图2所示。TRT润滑油系统将润滑油在油箱中存储,通过螺杆泵电机组泵送,润滑油由双联列管式冷却器冷却和双筒过滤器过滤后,润滑油压力由出口压力反馈控制的自压力调节阀调节,再通过总供油管向机组润滑点供油。在螺杆泵电机组出口管路上旁通设置了进口压力反馈控制的自压力调节阀,用于控制泵口最大压力。因系统回油量大,为保证回油顺畅,防止油烟外排污染环境,设置了油雾风机使回油口产生负压。

TRT润滑油系统设置了高位油箱,用于在停电、紧急事故状态下停车时,靠油位势能维持机组润滑点的润滑油供给;可实现TRT机组事故情况下,机组能顺利退出,避免更大的生产事故。其原理是,润滑油站启动时,将充油阀门打开,当高位油箱内液位超过工作液位时,可以在溢流窥视口中看到溢流油液,此时关闭充油阀门,完成高位油箱充油;当主供油管路压力降低到一定压力时,高位油箱内的润滑油克服单向阀弹簧力,向主供油管路供油,此时高位油箱成为应急油源。

TRT主机轴采用联轴器与主油泵联接,当机组在高炉煤气通过透平带动主机轴旋转,主油泵向主机油泵供油管供油,当压力达到系统设定压力时,螺杆泵电机组停机,此时润滑油系统的动力完全由主油泵提供,节省了电力消耗。TRT润滑油站改造前主机润滑原理图如图3所示。

3 运行维护中存在的问题

3.1 系统油压偏低运行

在TRT机组投入运行初期,总供油管路压力约为0.19 MPa,检查各个供油点油流窥视口,确认油流正常,但设备要求压力传感器设置的低压下限为0.18MPa,因此总供油管路压力偏低使自动化系统的压力控制过于敏感,需要提供主管路压力。现场通过调节泵口处自压力调节阀和总供油管路前处压力调节阀均无法将总供油管路压力提高。

3.2 冷却器油路进水

油站在运行中曾多次出现油箱液位升高,经点检发现原因为列管式冷却器铜管失效泄漏,冷却水通过冷却器进入油箱。油液中含有水分将降低TRT机组传动箱部件寿命,导致设备不能正常运行,影响TRT生产发电。

3.3 主机油泵管路泄漏

TRT机组主轴转速高,且存在振动。主机油泵与机组主轴联接,管路在高频振动下长期运行,多次出现法兰处漏油事故隐患。为了保证TRT主机正常运行,投产生产初期将主机油泵与机组主轴断开,主机油泵一直未投入使用。

4 改进措施及实践

4.1 润滑点法兰处增加节流孔板以提高总供油管压力

4.2 冷却器改造

通过对经常失效的冷却器铜管多批采样,铜管材质为HSn70-1海军铜,腐蚀漏点表面有蓝绿色铜锈,出现点状“蚀坑”。现场检测冷却水中氯离子浓度约为200 mg/L。根据有关文献数据,对于HSn70-1B铜材,当循环水中氯离子浓度大于170mg/L时,铜材均匀腐蚀速度有所上升,当循环水中氯离子浓度大于250 mg/L时,均匀腐蚀速度有所下降而局部腐蚀速度大大上升。经分析认为,该润滑油站冷却器铜管应为铜管脱锌腐蚀点蚀。因铜管中锌比铜活泼,在黄铜的局部表面上由于锌的溶解而形成蚀孔,蚀孔有时被腐蚀产物所覆盖。黄铜发生栓状腐蚀时其腐蚀产物是脆性、多孔的残渣,可以保留在原处,也可能被水冲走而导致穿孔。为了降低冷却器铜管腐蚀程度,应降低冷却水中氯离子浓度,可选用耐腐蚀能力更强的铜管,还应采取铜管镀膜,胶球清洗等工艺,延长铜管寿命。因此,现场TRT润滑站冷却器将原HSn70-1海军铜材质改为耐腐性能更佳的BFe30-1-1白铜管,并要求冷却器供应商对冷却器出厂前进行FeSO4成膜处理。

冷却器上线使用后定期清理冷却器水室,减少悬浮物沉积对铜管的侵蚀。另外,现场对冷却器回路进行如下改造,在冷却器前、后各增加阀门和阀门,在并联安装管路上设置常闭阀门,如图4冷却器回路改造原理图所示。因TRT机组环境通风良好,当秋冬季机组润滑油温度低时,可打开阀门,关闭冷却器前后阀门,可减少冷却器铜管破裂失效进水对润滑油站的影响。此外,对冷却器进行维护保养时,将其进出口冷却水关闭,冷却器内的水排尽。

经上述改造和采取维护措施后,冷却器寿命大大提高,冷却器进水问题得到了解决。

4.3 主机油泵管路改进

针对TRT机组主轴高频振动,现场在主油泵前后增加了挠性接头和法兰软管,减少振动对管路法兰接头的疲劳损坏,如图5所示。改造后主机油泵投入运行正常,管路接头处密封可靠,达到了原设备设计要求。

5 结束语

TRT机组的可靠运行直接影响高炉生产经济指标,TRT润滑油站作为机组的重要设备组成,运行维护尤为关键。针对出现的系统油压偏低,冷却器进水等问题进行的改造、改进实践措施,提高了润滑油站运行的可靠性,达到了设计要求。

参考文献

[1]熊琼.HSn70-1B铜管腐蚀原因分析及防护措施[J],全面腐蚀控制,2013,(3):30—33.

TRT顶压控制技术的改进 篇5

高炉煤气余压透平发电装置 (Top Gas Pressure Recovery Turbine, 简称TRT) , 是利用高炉炉顶煤气的余压余热, 把煤气导人透平膨胀机, 使压力能和热能转化为机械能, 驱动发电机发电的一种能量回收装置。

1. 能量回收。

高炉煤气经过洗涤和除尘后, 经过减压阀组, 将170 k Pa左右的压力减压到需要的水平送至用户, 减压过程高炉煤气余压未被利用。通过TRT机组, 可以将煤气余压转换成电能。

2. 更好的控制顶压。

通过TRT机组的静叶开度来调整高炉顶压, 效果优于使用减压阀组控制。稳定的顶压可以使高炉更加易于控制, 对生产有着积极的作用。

3. 降低噪声。

减压阀组全部关闭, 煤气由透平通过, 减压阀组的噪声和振动以作功的形式转化为电能而得以降低。

二、问题与隐患

TRT透平机组与减压阀组都采用高炉顶压测量信号和顶压设定信号来调节高炉顶压。减压阀组的调节信号传送到高炉自控系统PLC上, 经过测量与设定对比后直接输出PID控制调节;透平机组则需要把高炉顶压测量与设定信号经硬连线屏蔽后传送到TRT自控系统的PLC, 经运算后输出PID调节信号到透平机组静叶。

当高炉顶压信号丢失时, 减压阀组会因为无信号而保持不动, 透平机组则因无顶压控制信号而紧急自行关闭, 保护机组不受损伤。如测量顶压的变送器突然失电, 传输顶压信号的线路断开, 电气干扰或PLC模拟量信号接收模块故障等因素, 会导致的高炉顶压信号不能准确及时地传输到TRT自控系统, 煤气透平机组顶压调节系统被迫停止运行, 致使高炉憋压, 将造成生产设备的重大损失。

测量高炉顶压信号所用的引压管一旦堵塞, 所测量的顶压信号将会失真, 导致TRT静叶开度不能正确调节, 影响到高炉顶压大幅波动。因此, 透平机组对顶压控制信号要求十分严格, 维护好顶压控制信号对机组的安全运十分重要。由于中天钢铁各高炉在设计时只采集一路顶压信号, 上述顶压失真情况多次发生, 对生产造成一定的影响, 也存在重大的安全隐患。

三、改进措施

1. 在高炉与TRT控制线路的高炉端采取一点接地措施, 在TRT端进隔离器前再加入一级LC滤波器, 滤掉低次谐波。

2. 在高炉上升管道接入防堵头取压管及压力变送器, 作为第2顶压信号源。在第一顶压系统出现异常时能自动切换, 保证生产连续性。在TRT自控系统PLC上加入比较程序, 两个压力差>10 k Pa时报警, 提示需要维护。某一顶压信号断线自动切换另一顶压, 当两个顶压差>20 k Pa时自动输入顶压高的信号。

3. 当TRT自控系统接收不到高炉的顶压测量与设定信号时, 透平机组入口流量补偿压力作为备用顶压自动投入, 而顶压设定信号自动保持异常前的设定值, 在高炉恢复正常后又自动切换高炉顶压测量与控制信号。为保证切换时无扰动, 透平机组入口流量补偿压力还要加上管网损失才能作为高炉顶压测量信号来控制使用。

4. 在TRT操作微机上作高炉顶压测量信号与设定信号断线报警。在Unity Quantum PLC平台中, Unity Pro语言ST (结构化文本语言) 程序代码是:

如果两个高炉顶压信号值top_press1与top_press2都断线 (<20 k Pa视为断线) , 则TRT入口流量补偿压力trt_press加上管道压力损失补偿值6 k Pa作为高炉顶压测量值的替补。tp_m为参与TRT静叶开度PID调节的高炉顶压测量值。alarm1为高炉顶压信号断线报警。

如果两个高炉顶压测量值都未断线, 并且两个顶压测量值的差值<10 k Pa, 则参与TRT静叶开度PID调节的tp_m值采用第一顶压信号值。

如果两个高炉顶压测量值都未断线, 并且两个顶压测量值的差值>10 k Pa, 则参与TRT静叶开度PID调节的tp_m值采用两个顶压测量值中的较大值, alarm2顶压设定信号异常报警。

5. 当高炉生产中出现出铁、打水、悬料和塌料等工况时, 高炉顶压会发生较大的瞬时异常波动, 若波动过大, 静叶无法调整, 则TRT停机。为减少顶压短时异常波动造成的停机, 保证在此顶压异常的情况下, TRT仍能保持高炉顶压稳定调节, 同时也为了保护透平机组安全, 使用旁通阀参与异常情况下的顶压调节, 使TRT顺利地渡过异常工况下的顶压波动。

工况正常时, 顶压调节由静叶完成, 并且设定顶压调节时的静叶开度上限 (70%) , 以保证机组的安全;当判断炉况异常时, 快开旁通阀的备阀进入参与顶压调节状态, 打开一定角度卸压, 维持顶压稳定;待炉况恢复正常值, 旁通阀逐步关闭, 自动退出调节顶压状态, 恢复静叶顶压调节。

判断炉况异常的依据: (1) 透平进气压力 (PI103) >195 k Pa; (2) 透平进气温度 (TIA103) >200℃; (3) 透平入口煤气流量 (flow_gas) >4200 m3/min。

判定炉况异常, 旁通阀参与顶压调节的程序代码:

如果上述3个条件有1个成立, 标志位m0被置“1”;上述3条件无一成立, 则标志位m0被置“0”。

如果m0刚被置“1”, 即判断出炉况刚出现异常, 备用旁通阀阀位开度为10%。

如果m0刚置“1”时间超过1 s, 备用旁通阀阀位开度为20%。

如果m0刚置“1”时间超3 s, 备用旁通阀阀位开度为40%。

如果m0刚置“1”时间超过5 s, 备用旁通阀阀位开度为60%。

如果m0刚置“1”时间超过1 s, 备用旁通阀阀位开度为100%。

如果炉况回复正常, 维持3 s以上, 备用旁通阀逐步关闭。

四、改进效果

TRT 篇6

关键词：TRT同步发电机,运行状态,分析优化,P-Q运行极限图,发电量

TRT同步发电机的正常安全运行, 关系到整个发电机组的稳定运行和发电量的多少。因此, 分析掌握同步发电机基本运行原理和运行状态, 通过技术、操作等方面的优化提高发电量也就成为必然的研究方向。

现结合TRT的实际运行故障分析, 探索发电机运行状态对发电量的影响, 以便优化操作提高发电量。

1 高炉TRT同步发电机工作原理及意义

TRT是高炉煤气余压回收透平发电机组的简称 (Top Pressure Recovery Turbine Unit) , 利用高炉煤气的压力能和热能在透平机中膨胀做功, 带动同步发电机发电。

TRT发电机组并网后, 机组各种工作状态围绕同步发电机组P-Q图进行, 其稳定运行状态为发电机过励磁迟相运行状态, 其余运行状态在系统运行参数允许时尽量调整为过励迟相运行。一旦没把握好各种运行状态参数的合适范围, 必将导致发电机组停机, 降低TRT机组的发电量。因此, TRT机组的稳定运行对提高发电量减少经济损失至关重要。

2 TRT同步发电机组P-Q图及运行分析

2.1 发电机的P-Q图

发电机的安全运行极限即P-Q图, 是指同步发电机带感性负荷, 作出的电压相量图。如图1所示。

图1中, ϕ为功率因数角, δ为的夹角即功角δ=ϕEO-ϕu。以0点为原点的PQ直角坐标系和以0'为起点的相量图结合在一起, 可以反映发电机电枢电流的大小 (oa线段) , 励磁电流的大小 (o'a线段) , 电压与电流的相位角ϕ, 发电机的有功功率P和无功功率Q。

根据图1介绍的电压相量图中各线段含义, 可作出同步电机的全平面P—Q图, 如图2所示。即发电机运行状态需在P—Q图内, 以下据运行a点所在范围来分析发电机各种运行状态。

2.2 同步电机运行状态及TRT实际故障分析

(1) 发电机过励磁迟相运行。

过励迟相运行通常是TRT发电机的稳定状态。运行点a在P—Q图的第一象限 (P>0, Q>0) , 发电机在此工况下输出有功和无功。

(2) 发电机正常励磁同相运行。

发电机正常励磁同相运行。运行点a在图2+P轴上, P>0, 发电机输出有功, Q=0, U&与I&同相。

2007年5月高炉慢风, 机组励磁同相运行。透平机进口压力30 k Pa左右波动, 机端电压UG为6.1 5 k V, 励磁电流IFD为0.19 A, 有功功率P 1为5 MW, 无功功率Q为0 MVar, 功率因数Cosϕ为-0.125。

励磁同相运行时, 随欠励深度增加进入欠励进相运行, 及时调节励磁调节器参数, 使发电机参数运行在稳定状态, 避免欠励过深发电机被迫停机, 降低机组发电量。

(3) 发电机欠励磁进相运行。

欠励进相运行在TRT发电机组中对机组有不利的一面。运行点a落在P—Q图的第Ⅱ象限, P>0发出有功, Q<0, 发电机运行在欠励进相运行。

2007年2月出现了运行停机故障, 发电机组深度欠励磁进相运行导致机组停机。机端电压UG为6.31 k V, 励磁电流IFD为0.31 A, 有功功率P1为0.3 MW, 无功功率Q为-1.6 MVar, 功率因数Cosϕ为-0.185。

2007年8月机组出现运行中进相。机端电压UG为6.41 k V, 励磁电流IFD为1.23 A, 有功功率P 1为1.6 M W, 无功功率Q为-0.8 MVar, 功率因数Cosϕ为-0.896。

当Q=-0.8 MVar欠励进相运行时, 及时调节励磁调节器参数使发电机进入正常迟相运行。避免了深度进相造成发电机进入电动运行, 影响发电量。

(4) 同步发电机调相运行。

同步发电机调相运行。过励磁调相运行P=0, Q>0发出无功, 运行点a点在+Q轴上。欠励调相运行, P=0, Q<0, 运行点a在-Q轴上。

当高炉短时休风, 机组向电动转变时, 发电机运行在调相状态的时间较多, 易造成进相运行或励磁调节器欠励动作。

2007年6月高炉短时休风, UG为6.15 k V, 励磁电流IFD为0.19A, 有功功率为0, 无功功率Q为-1.4 MVar, 功率因数Cosϕ接近零。立即调节相关参数使发电机避免运行在进相欠励过深而停机, 使发电机组稳定运行。

(5) 同步发电机正常励磁空载运行。

发电机正常励磁空载运行, 此时a点与0点重合, I&=0, P=0, Q=0, E&o=U&

高炉休风时, 机组向电动过渡时短时间内会出现类似空载状态。励磁调节器易误判断出现保护误动作使发电机停机。

2007年8月, 高炉短时休风, 励磁调节器和保护动作, 机组停机。参数为UG8.18 k V, IFD:2.82 A, 有功功率、无功功率和功率因数均为0。

(6) TRT电动机欠励磁迟相运行。

欠励迟相运行运行点a落在P—Q图的第Ⅲ象限, P<0, Q<0。欠励过度易引起励磁调节器退出运行发电机组停机。当高炉顶压较低, 机组无法进行发电时易导致欠励过度使发电机组停机。

(7) TRT电动机过励磁进相运行。

过励进相运行, 运行点a落在P—Q图的第Ⅵ象限, P<0, Q>0。当发电机运行过励磁进相运行与在欠励迟相运行状态时机组不再发电, 而是变成电动机, 将从电网消耗电量。

3 发电机运行状态与发电量分析

TRT在运行中在高炉顶压波动较大时电气参数变化易导致停机或电动。如未及时调节参数造成发电机组停机或发电机进入电动状态, 发电量将受到很大影响。

当发电机进入电动状态, 从发电转为用电, 以TRT两台3000 k W机组功率计算, 每月电动时间最少20 h, 每年将耗电72万k Wa, 同时电动状态减少发电量26000 k W/h以上;高炉TRT进相运行过深造成的机组停机事故, 每年至少10天, 按高炉TRT小时发电量1350 k W/h计算, 每次停机将减少发电量32.4万千瓦时, 经济损失至少16.2万元。对一台功率为3万千瓦的发电机组, 至少降低发电量150万度, 则每年的经济损失至少300万。

4 结论

(1) 发电机最佳的稳定运行状态为过励迟相运行, 其余状态都会导致发电机的停机事故或变成电动机消耗电能。据发电机运行状况及时优化调整发电机参数是提高发电量的关键所在。

(2) TRT同步发电机发电量优化操作的关键, 就是在机组运行状态发生变化时, 调节励磁调节器以保障发电机组及时回归稳定运行状态。

参考文献

[1]王爱霞, 张秀阁.电机学[M].中国电力出版社, 2005.

高炉TRT控制系统数学建模研究 篇7

TRT的工艺流程示意图如图1, 在高炉TRT系统中, 煤气从高炉出来后经过除尘装置进入TRT的透平机后送入储气罐;高炉煤气经TRT的透平机膨胀做功, 转换为透平机转轴的机械能带动发电机发电。高炉炉顶压力值稳定或在允许范围内波动是高炉炼铁工艺的重要前提。为了更准确的分析如何控制高炉炉顶压力, 需要建立一套高炉TRT系统模型。

1 高炉顶压TRT系统建模

设在TRT的工艺流程示意图中各点管路参数如下: (1) 高炉进风口:流量Qi1, 压力P1。 (2) 高炉顶部:流量Q2, 压力P2。 (3) 透平机与减压阀组并联入口处:流量Q3, 压力P3。 (4) 透平机与减压阀组并联出口处:流量Q4, 压力P4。5) R1、R23、R2、R3为各对象的阻力系数;6) C1、C23、C2、C3为对象的容量系数。其中R23是除尘器与管道的阻力系数, 是由除尘器与管道本身决定的, 是固定值。

由高炉系统的管路分析可知:

对象的阻力系数定义为:R=d P/d Q, 即气体压力对流量的导数。

定义容量系数为:C=d V/d P, 即气体体积对压力的导数。由d Q=d V/dt, 根据对象阻力系数和容量系数的定义, 可知d Q=Cd P/dt, 可得气体流量的动态平衡方程:

对于不可压缩流体, 其流量公式为:

高炉内介质的阻力系数R1是引起高炉顶压变化的因素中炉内介质的阻力特性是最主要的因素之一, 由炉内在介质决定。透平机静叶开度R2的变化也是是引起高炉顶压变化的因素之一。当TRT处于正常工况时, 高炉顶压超过上限值时, 减压阀组关闭, 顶压压力完全由静叶开度调节, R2发生变化引起流量变化, 从而使高炉顶压改变。

我们就来讨论TRT由透平机静叶单独调节顶压时系统数学模型的建立过程:

整理合并可得:

将模型记为函数:

23s1121我们得到了透平机静叶单独调节顶压下TRT系统的通用性的模型。式 (9) (10) (11) 为一阶非线性常微分方程。一阶非线性常微分方程线性化可以利用函数模型在平衡点进行泰勒级数展开, 通过对其进行拉普拉斯变化和拉普拉斯逆变换可求其稳态响应。设TRT系统稳定点 在平衡点的泰勒级数展开式:

式 (15) (16) (17) 高阶项可忽略不计, 其在稳定工作点处有:

对上式进行拉式变化可得传递函数为:

将式 (21) (22) (23) 式简化可得关于P1, P2, P3的输出压力的传递函数:

高炉TRT顶压系统传递函数的数学模型中QS1、R1、R2作为系统的输入项, P1、P2、P3作为系统的输出项。

2结论

通过前面的方法, 我们得到了可以反映高炉TRT系统的特性和包含输入、输出参数的线性化数学模型的三个传递函数。式子 (24) (25) (26) 中并没有给出参数的具体值。由于对于同一系统存在较大的差异性, 参数值是不一样的, 为了保证模型具有通用性, 因此, 没有给出传递函数中的参数值。我们可以通过给输入项不同的激励, 看输出项相应的响应, 来对系统进行更深入的研究。

摘要：高炉煤气余压回收发电装置 (TRT) 能将高炉炼铁的煤气转化成电能, 是一种能源二次回收的装置, 由高炉TRT系统的炉顶压力的稳定性决定了炼铁的品质。本文由高炉TRT系统的管路分析影响高炉顶压稳定的因素, 建立了一种高炉顶压TRT系统的数学建模方法。

唐钢中厚板公司TRT系统的研究 篇8

关键词：TRT,参数,性能,效益

0引言

在当今社会节能环保和钢铁企业发展的大形势下,资源的回收和再利用已经普遍得到重视,TRT(Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit)高炉煤气余压透平发电装置的广泛应用既节约了钢铁企业成本、减少了煤气能源的浪费,又为企业创造了效益。TRT不运行时高炉煤气通过减压阀组送入低压煤气管网;TRT运行时,减压阀组关闭,高炉煤气从减压阀组前的三通点处引入TRT装置,经过各种大型阀门系统进入透平主机,经膨胀做功,带动发电机发电。在发电过程中,只利用高炉煤气的压力能和热能,不消耗煤气量,低压的高炉煤气由透平出口插板阀回至煤气管网。

1TRT工艺

TRT装置由透平主机;大型阀门系统;润滑油系统;液压伺服系统;给排水系统;氮气密封系统;高、低发配电系统和自动控制系统8大部分组成。其工艺流程如图1所示。

2工厂技术条件

2.1 1 580 m3高炉TRT的主要设计参数

TRT设计参数见表1。

2.2 煤气组分

采用色谱法实测,得到的煤气组分见表2(有无法测量组分,组分总和不是100%)。

2.3 TRT装置配置

为充分利用能源、回收高压煤气余压,本工程拟采用干式煤气余压膨胀透平装置(TRT)将煤气余压及部分热能(温度)转变为电能。TRT系统与减压阀组并联,高炉煤气经布袋除尘后全部进入TRT系统透平发电,高炉炉顶压力由透平静叶自动调节控制,煤气经TRT后去煤气主管网。当透平机停机或无负荷运转时,再用减压阀组控制炉顶压力。 高炉配套TRT工艺流程如图2所示。

在确保高炉炉顶压力稳定、高炉正常生产的前提下,最大限度地回收高炉煤气压力的潜在能量。该设计采用国内外先进、成熟、可靠的技术和设备,部分设备需要引进;并重视环保减少污染,严格执行国家有关消防安全、环保、工业卫生和抗震等有关规定。

为提高发电效率,方便管理及操作,1 580 m3高炉煤气余压膨胀透平装置(TRT)单独配置TRT透平发电机系统。透平主机及发电机技术成熟,设备简单,机组工作状态互不干涉,操作方便,设备备件可互补共用,发电效率高,长远经济效益好。

3技术性能

考虑公司发展高炉很可能扩容到2 000 m3,要求透平主机具有扩容能力,因此透平主机设计流道时留有裕量。

3.1 透平主机

透平主机为二级轴流反力式透平,径向进、排气,全部静叶自动可调;转速为3 000 r/min,右旋(顺输出轴方看顺时针),允许超速10%。当电气系统出现延时故障或报警后,能将发电机解列,主机转速稳定在2 700 r/min～3 000 r/min运行,待故障处理后继续并网发电。

3.2 润滑油装置

主油泵采用轴端直联、离心式油泵,润滑油站上辅助油泵选用三螺杆泵。透平机正常运转时,由主油泵供润滑油;当透平机启动、停机及主油泵发生故障时,由辅助油泵供润滑油。高位油箱储油量足以保证机组停机而辅助油泵因停电不能启动时机组各润滑点的短时期润滑供油,主、辅油泵可实现无扰动切换。

3.3 液压系统

液压系统的控制对象为两级静叶可调机构、启动调速阀、紧急切断阀和旁通快开慢关阀。由动力油站、静叶可调伺服控制阀台、启动调速阀台和旁通快开慢关阀伺服控制阀台、紧急切断阀台组成。

3.4 大型阀门系统

阀门系统由入口蝶阀、入口插板阀、出口插板阀、出口蝶阀、快切阀及快开慢关阀、启动调速阀、快切阀带旁通阀组成。

3.5 给水系统(含排灰罐)

发电机冷却器、润滑油及控制油、冷油器用水都采用工业净循环水。

3.6 氮气密封系统

TRT的工质是剧毒和可燃的高炉煤气,不允许从透平和阀门中泄漏。TRT工程的氮气系统供给的氮气主要用在密封组中堵封高炉煤气,另外也用于透平检修揭盖前吹扫煤气。

透平密封有轴端密封和静叶可调腔密封。透平轴端密封的氮气随煤气流向下游。

气源氮气压力经自力式调压阀调节为0.3 MPa～0.4 MPa,再经电动调压阀使密封处的氮气压力高于排气端煤气压力0.02 MPa～0.04 MPa,这样既保证了煤气无外泄,又可减少氮气消耗量。

3.7 发电机组

发电机为三相无刷励磁同步发电机,包括发电机、主励磁机、励磁调节柜和下置式冷却器。

3.8 过程监测和计算机系统

本TRT是机电一体化自动控制水平很高的产品,TRT八大系统的中枢神经系统是工控机,各系统运行主要参数通过传感器、变送器进入工控机,经处理后在屏幕上显示或反馈到各系统执行机构实施。

计控系统为进口DCS系统(西门子产品)。I/O控制通道冗余量为15%。

4产生效益

TRT 篇9

高炉煤气余压发电装置(TRT)是一种二次能源回收装置,主要利用高炉冶炼的煤气余热进行发电。作为TRT装置的核心部件,叶片承担着将流体动能转化为机械能的任务[1],但由于煤气中大量粉尘杂质长期堆积在叶片上,导致叶片的刚度及质量发生变化,叶片运转过程中容易产生振动现象,严重影响整个装置的正常工作,如图1所示。为了避免振动现象,延长TRT装置的使用寿命,项目组结合国内外研究成果[2],分析了叶片在不同积灰厚度下的力学性能,为解决叶片因积灰产生损坏等问题提供了参考依据。

1 TRT积灰叶片结构

项目组根据TRT生产企业提供的数据,确定叶片为扭曲变截面,由出气边、进气边、叶型、叶根等组成,选用2Cr13材质,总高度358mm,叶型高260mm,叶根采用两级榫齿菱形结构,高度为98mm。根据企业的资料得知[3],积灰层主要分布在叶型与叶根连接区域,约为叶型高度的三分之一。由于积灰粘度比较高,能与叶片牢固地粘结在一起,故可将积灰层与叶片作为整体进行分析,图2为TRT积灰叶片结构示意图。

2 建立TRT积灰叶片的有限元模型

TRT积灰叶片的有限元模型是分析积灰对叶片力学性能影响的关键,直接决定分析结果的准确性。项目组利用CATIA软件建立了积灰叶片的几何模型,由于叶根榫齿处的棱边存在尖边过度,计算时容易出现应力集中现象,需进行圆角处理,如图3所示。将IGES格式的叶片模型导入到Hypermesh软件后,发现叶片模型存在自由边等缺陷,严重影响计算精度,因此需要对模型进行清除修复,如图4所示。

根据相关资料得知[4],TRT叶片材料为2Cr13,屈服强度σs=450MPa,抗拉强度σb=660MPa,弹性模量E=2.09×105MPa,泊松比μ=0.3。此外,积灰的主要成分是氨盐和灰尘的混合物,其材料性能参数如表1所示。

网格划分直接影响有限元计算结果,是有限元分析的重要环节之一。综合各种因素考虑,项目组确定采用Solid l87四面体单元对TRT积灰叶片进行网格划分,由于积灰层厚度不同,网格划分的单元数目不同,以积灰厚度为5mm的叶片为例,共划分了256743个单元,116402个节点,如图5所示。

根据叶片在转子上的安装情况,如图6所示,叶根两个周向面限制了叶片X、Y方向的平动自由度,榫齿槽的接触面限制了Z方向平动自由度,故项目组对叶根的X、Y、Z方向进行了位移全约束,如图7所示。

TRT叶片正常工作时,主要承受叶片自身高速旋转产生的离心力和气流的作用力,叶片离心力可依据叶片稳态工作转速n=3000rp/min进行定义,气流力可根据经验将0.085MPa、0.07MPa的作用力分别施加在叶背和叶盆上[5]。

3 TRT积灰叶片的力学分析

3.1 静态力学分析

静态力学分析时,项目组采用ANSYS默认求解器对积灰厚度从1mm~5mm的叶片进行了应力、位移分析。计算时,对整个积灰叶片施加了角速度为314rad/s的离心力,加载0.085MPa稳态均布载荷在叶背上,加载0.07MPa均布载荷在叶盆上。

由于篇幅有限,本文只列出了积灰层厚度为1mm和5mm的应力云图,如图8所示。

从图8中可以看出,积灰层厚度为1mm、2mm、3mm、4mm和5mm时,叶片应力分布没有较大变化,应力主要集中在叶根四个榫齿的圆弧过渡区域和叶型与叶根交界处,其他部位应力相对较小,这主要是由于离心力从叶片顶部到叶根逐渐增加所导致。积灰厚度为1mm时,最大应力为284Mpa;积灰厚度为5mm时,最大应力为316Mpa。可以看出,随着积灰层厚度的增加,叶片质量发生了变化,叶片应力也随之增加,但应力分布规律没有较大变化。

表2为TRT积灰叶片各向应力分布值,从表中可以看出,Z方向的压应力最大,Y向次之,X向最小。计算出来的数值并不能完全代表实际应力数值,但是可以用来描述应力的大致变化趋势。当积灰厚度为3mm时,根据材料许用应力公式:

可以发现,叶片的最大应力已经大于材料的许用应力,叶片会因强度不足而产生破坏。随着积灰厚度的增加,叶片的疲劳破坏更为严重,因此企业应及时清理TRT装置内的积灰,保证积灰厚度不超过3mm,避免造成叶片损坏。

由于叶片应力分布规律未随着积灰厚度的增加而发生较大变化,因此本文列出了积灰厚度为1mm和5mm两种情况下的位移变化图,图10为积灰叶片位移云图。

从图10中可以看到,最大位移出现在叶片进气边的顶端,并沿着叶型斜下方向逐渐减小,叶片底部的位移值最小,这是由于叶片底部较厚,增强了应变能力。另外,随着积灰厚度从1mm增加到5mm,位移值却从0.274154mm减小到0.259602mm,这主要是由于积灰粘结在叶片上,增强了叶片刚度,造成位移值减少。

3.2 动态力学分析

TRT叶片的动应力是随着时间变化,叶片在气流激振力作用下产生的交变振动应力。随着振动次数的增加,当叶片某处的动应力达到一定值后,叶片将产生疲劳断裂。

叶片阻尼类型主要是材料2Cr13的阻尼,项目组用恒定阻尼比来处理材料阻尼,恒定阻尼比和对数衰减率有式(2)表达的关系,其中对数衰减率为0.0076:

根据振动理论,激振力的大小直接影响动应力的大小。而叶片的激振力主要源于气流参数沿着圆周方向的变化和波动,作用在叶片上的气流力可以表示成:

式中: 为作用在叶片上的气流力按时间的平均值;

为转子的旋转角速度, =2πn;

k为激振力阶次;

Pk为第K阶激振力幅值;

由于引起叶片振动是交变气流力,式中项可以略去;另外,本文只讨论激振力频率K的一项,将初相角K略去。叶片受低频共振影响较大,项目组选取一阶动频分析叶片共振情况,式(3)可变换为下式:

其中,。

P总为叶片气流力差,在ANSYS中进行瞬态动力分析时,可加载通过上述公式计算的动载荷表。

3.2.1 模态分析

为了便于分析,项目组提取了TRT积灰叶片稳态工作状况下的前6阶频率及振型进行分析,如表3所示。

从表3中可以得知,随着积灰厚度不断增加,叶片固有频率不断减小,这主要是由于积灰增加了叶片质量,导致叶片固有频率降低。从振动类型上看,积灰叶片的振动主要为弯曲振动、扭转振动和复合振动。

(单位:Hz)

3.2.2 瞬态动力学分析

分析叶片瞬态动应力对研究叶片振动及疲劳断裂有着重要意义,项目组提取了TRT叶片在不同积灰状态下的前220个载荷步,表4为不同积灰情况下叶片最大应力值。

从表4可知,叶片的最大动应力为30.184Mpa,出现在积灰厚度为4mm的状态下,这是由于积灰厚度造成叶片的频率接近激振频率,导致叶片动应力的增大,容易产生共振造成叶片断裂,应避免叶片在此积灰厚度下长期运行,此刻的等效应力云图如图11所示。

从图11可知,TRT积灰叶片的最大动应力主要集中在叶型中部及叶型与叶根交界处,其余部位应力值较低,与静应力相比,对叶片的影响较小,但结合前面的静应力分析结果,此处容易发生断裂事故。

4 结束语

本文通过ANAYS软件对积灰的TRT叶片进行了静态和动态力学分析,获得了叶片的应力、位移分布规律及固有频率。经过对分析结果总结,可以得到以下结论:

1)TRT积灰叶片在离心力及稳态气流力作用下,应力在叶根榫齿的圆弧过渡区出现了集中现象。

2)随着积灰层厚度增加,TRT叶片的应力也随着增大,但应变位移值却减少,这主要是由于积灰增加了叶片的质量和刚度。

3)对TRT积灰叶片进行瞬态动应力分析后,可以发现TRT积灰叶片的最大动应力主要集中在叶型中部及叶型与叶根交界处。

4)为避免叶片产生疲劳断裂,应保证积灰厚度不能达到3mm及以上,因此企业生产时应及时对TRT装置中的积灰进行清除处理。