在高炉的控制参数中，炉顶压力是非常重要的参数之一。炉顶压力的控制精度直接影响高炉的顺行、产量。唐钢2560m3高炉不仅要实现高炉顶压的稳定控制，还要实现唐钢北区动力厂与之配套的余压发电（TRT）的高效运行，在顶压稳定的同时使发电功率最大化。
工艺对象简述
唐钢2560m3高炉的顶压控制由减压阀组及唐钢北区动力厂与之配套的余压发电(TRT)设备组成，如图1所示。
图1 炉顶压力控制阀组体系结构
减压阀组由4个阀组成：自动阀、量程阀、快开阀、遥控阀组成。
自动阀：在减压阀组控制顶压时实现自动调节。
量程阀：在自动阀自动控制时起辅助调节作用。
快开阀：用于TRT故障时与减压阀组快速切换，在高炉减压阀组控制顶压时，作手动阀用。
遥控阀：用于中控时应急手动控制顶压及高炉顶压超高限时紧急连锁，防止损坏炉顶设备。
TRT主要由调速阀、透平机静叶、发电机组等设备组成。
调速阀：用于调节透平机的冲转转速，使之达到发电机发电所需的额定转速，保证发出的电为50Hz。
透平机静叶：在TRT控制顶压时调节顶压，并调节发电功率。
工艺上要求在顶压稳定的同时TRT的发电功率最大化，这样就要求高炉产生的煤气全部流经TRT，充分利用高炉顶压与管网煤气的压力差进行发电。也就是说在TRT控制顶压时，正常时要求减压阀组的所有阀门均处于关闭状态。为了方便控制与切换采取双方共用一个顶压PID调节器，高炉操作人员随时可以根据炉况调整顶压的设定值，通过减压阀组或TRT的静叶进行调节顶压，切换后TRT人员也可以直接控制减压阀组的自动阀、快开阀。
系统方案
唐钢二铁2560m3高炉使用ROCKWELL公司的PLC5控制系统，唐钢北区动力厂3#TRT系统使用ABB的PLC系统。控制原理如图2所示。
图2 高炉炉顶压力控制原理图
高炉切换到TRT控制时，高炉顶压调节器的输出值输出到TRT，这时TRT系统逐渐减少对自动阀的输出，加大对透平机静叶的输出，直到自动阀全关，量程阀依据与自动阀的连锁全关，这时减压阀组的阀全部处于关闭状态，高炉顶压调节器从控制自动阀完全控制静叶。但自动阀与静叶毕竟是两个不同的执行机构，传递函数不同。如果高炉顶压调节器的PID参数还沿用自动阀的值会造成顶压波动增大。所以当切换后自动阀全关时，TRT系统将适应静叶的PID参数传到高炉的顶压调节器。
TRT切换到高炉控制时，TRT系统逐渐减少对透平机静叶的输出，加大对自动阀的输出，直到静叶全关。正式切换高炉控制，高炉顶压调节器的输出值直接输出到自动阀，高炉控制系统将适应自动阀的PID参数再传到高炉顶压调节器，切换完成。
当TRT紧急故障时，静叶全关，高炉顶压调节器的输出值输出到自动阀，快开阀紧急打开，保证顶压不超限。缓慢关闭快开阀，自动阀在高炉顶压调节器的作用下开始调节顶压。快开阀全关后，正式切换高炉控制，高炉控制系统将适应自动阀的PID参数再传到高炉顶压调节器，切换完成。
无论切换与否，高炉自动阀、量程阀、快开阀、遥控阀的阀位信号，高炉顶压高选后的压力信号，顶压设定值信号都实时传送到TRT，以便TRT对高炉顶压进行监视。炉顶压力控制流程如图3所示。
图3 炉顶压力控制流程图
结束语
本文所述的控制系统已于2000年12月正式投运，由于实现了减压阀组、透平机静叶双PID参数控制，正常情况下顶压设定值为200kPa，减压阀组、透平机静叶控制时顶压波动范围均在+1.5～-2.5kPa之间，为高炉的稳产、高产提供了有利保证。
