焦炉集气管压力与鼓风机综合控制系统.doc

《焦炉集气管压力与鼓风机综合控制系统.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、焦炉集气管压力与鼓风机综合控制系统焦炉集气管压力与鼓风机综合控制系统在炼焦过程中，集气管中的压力不断改变，特别是在焦炉装煤时，会造成集气管压力大幅波动。集气管压力过低时，空气会进入炉体，导致焦炭燃烧，降低煤气质量，如果大量空气吸人到炭化室及荒煤气中，甚至会引起生产事故。当压力过高时，荒煤气将会从炉门、炉盖等处冒出，一方面可能烧毁炉门铁件，污染环境，另一方面降低了荒煤气的回收率。压力波动过大，还会对焦炉除尘系统造成不利影响。由于影响因素多而且难以克服，各调节回路间又存在较复杂的耦合作用，使集气管压力调节成为焦炉控制中的一个技术难题¨。针对这种典型的具

2、有工况复杂、强干扰、多变量、耦合、时变、非线性等特点的装置]，中冶焦耐工程技术有限公司设计了焦炉集气管压力与鼓风机综合控制系统，目前已在山西洪洞、辽宁本溪、江苏张家港等国内多家大型焦化厂成功应用，并取得满意的控制效果。1控制目标根据炼焦生产的原理，要求集气管压力维持在适当范围内，才能保证结焦末期炭化室底部不出现负压，焦炉又不出现冒烟现象。焦炉集气管压力与鼓风机综合控制系统能实现多座焦炉的解耦控制，快速消除干扰，同时使多座焦炉集气管压力稳定，减小环境污染，并通过自动调整鼓风机前的吸力，实现鼓风机前整个煤气系统的自动控制。1．1对象特性分析某典型焦化厂

3、焦炉集气管压力系统如图1所示，焦炉荒煤气从各炭化室通过上升管时被低压循环氨水冷却，然后进入集气管，从集气管到初冷器分为两个吸气系统，即1，2号焦炉为一个系统，3，4号焦炉为一个系统，经过初冷器和电捕焦油器后，由鼓风机送往化产工序。多座焦炉共用鼓风、冷凝系统及集气管并联成一根总管进入初冷器，构成集气管之间的压力耦合，对其中任何一个对象的调节都会影响到另一个对象，由于气体具有可压缩性，一旦煤气发生量、用户负荷或鼓风机转速等波动较大，就会造成系统的不稳定。1．2主要影响因素集气管压力受到焦炉煤气发生量、调节阀的开度、鼓风机吸力、机前和机后阻力等多方面因素

4、的影响，还会遇到多组焦炉煤气管道的不对称性，以及管网压力的波动等问题J。这些因素的影响是动态和不确定的，无法求得对象准确的数学模型。焦炉正常生产过程中，集气管压力的主要影响因素如下：(1)焦炉操作的影响焦炉炭化室处在不同的结焦时刻，荒煤气的发生量不相同。在我国多数焦化厂的装炉煤水分偏高，水汽化后的体积要增大1000多倍，在装炉的2．5～3min内，只要有1／10的水汽化，就可以产生上百m的蒸汽，使荒煤气发生量较结焦末期瞬时增加，造成本座焦炉集气管压力急剧升高，这将加剧装煤过程烟尘外泄J，并可能使集气管压力调节阀快速进入不灵敏区，从而失去调节作用。(

5、2)常规调节系统的局限性由于常规调节系统的参数整定是在一定工艺状况下进行的，而焦炉集气管压力却是时变和非线性的，所以调节系统本身参数整定具有局限性。焦炉集气管在初冷器前管道互通，对任何一座焦炉集气管压力的调节过程必然影响到其它焦炉集气管压力的稳定，从而形成典型的集气管并联耦合振荡现象，这种振荡在装煤和喷洒高压氨水的过程中尤为严重。2系统结构焦炉集气管压力与鼓风机综合控制系统硬件设备利用已有集散控制系统(DCS)的系统资源，不再增加额外的硬件投资；应用软件采用模块化结构，利用DCS内部控制模块及内部语言编写，部分采用C语言编写的模块，通过OPC通信技

6、术和DCS间无缝连接，与国内外DCS兼容性好。图2所示为应用软件模块结构。3控制原理传统PID控制很难兼顾减小超调和提高响应速度的要求，尤其当测量值瞬时大幅度变化时，调节就显得力不从心。焦炉集气管压力与鼓风机综合控制系统采用变参数PID控制算法，根据期望响应，用偏差信号的非线性函数分别自动调整比例、微分和积分参数的大小，以改善系统的动态特性。综合控制系统集成非线性PID控制、智能解耦、前馈控制、模糊控制等多种先进控制策略的优点，结合鼓风机前吸力调节各座焦炉集气管压力，在运行过程中不断调整控制模块参数，以适应各种生产状况的变化，增强了抗干扰能力，基本

7、控制原理如下：(1)各调节回路均采取智能非线性PID控制，自动根据生产情况选取最合适的PID参数组合值，并设有死区，使偏差达到工艺要求范围的同时，避免因控制对象反应滞后而出现超调并避免调节阀频繁动作。(2)当焦炉集气管压力变化产生耦合作用时，自动采用消耦合控制模式，消除集气管压力的耦合扰动；当各座焦炉集气管压力较长时间存在按同一方向变化的偏差时，通过调节鼓风机前吸力加以克服。(3)对鼓风机前吸力采取多参数智能控制方法，将多座焦炉集气管压力和阀位反馈信号模糊识别、综合处理后作为鼓风机前吸力调节的前馈值，自动动态调整鼓风机前吸力调节回路的控制参数。(4

8、)监视各焦炉集气管调节阀的开度，对各集气管压力调节阀的响应特性进行非线性补偿，克服调节阀动态响应特性畸变的影响；监视阀门动