固定床加压气化炉排灰自动问题探讨.doc

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1、固定床加压气化炉排灰自动问题探讨【摘要】通过对加压气化炉排灰控制I口I路被控对象的动态特性分析,建立了对象的数学模型;在分析被控对象数学模型的基础上选择控制器模式、设定控制器参数;在明确被控对象动态特性的基础上，并结合工艺特性和操作要求创立了一种阀门泄露压力试验方法。【关键词】加压气化炉排灰自动;对象动态特性辨识；批量PID;阀门密封性试验一、刖舌固定床煤气化工艺的排灰是气化炉正常运行的核心流程，高温和固体工况导致操作难度较大，设备故障率也比较高。用先进的测量和控制手段实现排灰的自动化，不但可以降低操作人员的劳动强度，还可以减少由于操作不到位引起

2、的工艺波动、能耗增加及设备损坏。排灰过程比较加煤过程，温度、压力、介质的复杂程度等工艺条件更加恶劣，操作要求也更为严格，所以实现自动化有相当的难度。根据对排灰过程的认真研究和人工手动操作积累的经验，要实现自动排灰主要应解决以下两个方面的问题：1.灰锁自动充压。2.检验灰锁上锥阀YV920和下锥阀YV923在充泄压过程中的泄露情况，即判断阀门的压力试验是否合格。图1气化炉工艺流程图二、简要工艺说明如图1所示，气化残渣（灰）通过旋转炉篦上刮灰刀的转动排入灰锁内。灰锁达到最高料位时上翻板阀YV919和上锥阀YV920关闭，开始排灰过程。灰锁通过泄压管线

3、进行泄压。在泄压过程中对上锥阀的密封性进行检查。在检查没有问题的情况下继续进行泄压。如果上锥阀YV920的密封性不好时，灰锁将用充压蒸汽重新充压，重新打开上锥阀YV920,并用蒸汽吹扫一定的时间后重新泄压。灰锁泄压后，打开灰锁的下锥阀YV923和下翻板阀YV922,灰由于重力而通过灰溜槽落入充水的刮灰槽中，进而用刮板运输机NB931运走。灰锁排空后（通过最低灰位信号判断），灰锁重新充压。充压过程中要检查下锥阀YV923的密封性。三、灰锁自动充压1.被控对象动态特性的辨识根据工艺要求，排灰过程大致可以分为以下四个环节：泄压环节；排料环节;充压环节;

4、接料环节。其中有一个环节是充压。充压蒸汽的工作压力是3.6MPa,而灰锁的设计压力是3.OMPa,操作压力是2.8MPa,允许超调量只有0.2MPa0原手动排灰系统是由两名操作人员相互配合手动充压，稍有不慎，灰锁的安全阀就会超压起跳。要实现排灰过程自动控制，应首先解决自动充压的问题。自动充压过程控制系统的设计是根据被控对象（灰锁）的动态特性，选配合适的过程控制仪表装置组成。其中关键环节是辨识被控对象动态特性。1.应用时域分析法求解对象特性（1）初步分析我们知道，灰锁是个约7meq的压力容器，充压的管线比较短，所以可以判定它是一个无纯滞后的单容对象

5、。无纯滞后单容对象的动态特性可以用一阶微分方程或一阶惯性环节的传递函数来表示。故对象动态特性的标准传递函数为：W(s)二(2)时域分析法用实验的方法绘出对象的响应曲线，与标准的传递函数的响应曲线进行比较，即可确定所辨识出对象的动态特性，求出对象传递函数。同时，可以依据响应曲线求出传递函数的时间常数和比例系数。这是分析一阶、二阶、三阶对象特性常用的方法，也称时域分析法。测定对象的响应曲线：灰锁在充泄压过程中被控量的变化幅度都很大，所以可以把充压和泄压过程的压力变化等效成对象的一个阶跃响应。图2和图3是计算机记录灰锁压力P232在两次充压过程中的趋势

6、图。图3中的纵坐标是灰锁的压力P232的测量值,单位是bar0横坐标是时间,单位是s。如前所述,对象的特性是一个一阶惯性环节，只要求出放大系数K和时间常数T就可以得到对象的传递函数。静态放大系数K的一般求法是由所测阶跃响应曲线估计并绘出被控量的最大稳态值y(8),放大系数K为：K=[yC)-y(0)]/Ax图2灰锁充压曲线a图3灰锁充压曲线b根据灰锁充压工艺流程，充压阀门是一个液动两位阀，所以代表阀门开度的Ax应该是100%oK值是1。图2和图3并非是充压调节阀保持一个开度测得的曲线，从曲线可以看出压力达到2.8MPA后就趋于平稳，这时两位阀已经

7、从最初的全开I口I到全关。所以曲线不是一个完整的阶跃响应曲线，而是完整曲线的前半部分。求解时间常数T的一般方法是由响应曲线的起点作切线与y(8)X相交，其交点在时间轴上的投影，就是时间常数T。由于切线不易作准，所以我们采用在响应曲线y(tl)=0.632y(oo)对应的tl就是T。虽然只有阶跃响应曲线的前半部分，却并不影响求解时间常数T。在额定的负荷下重复作了几次实验，得到几条数值接近的曲线,我们筛选了两条与平均值接近一致的曲线，来求时间常数To两次得出的结果求平均值，T最终确定为35秒。所以对象的传递函数是：W(s)=3.压力控制回路的组成了解

8、了灰锁的特性以后，我们将根据灰锁充压的工艺要求来设计一个灰锁自动充压回路。这个回路不但要求有压力调节的功能，而且还能根据工艺要求自动完成