2010第四届焦化年会论文集 (32)

2010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 182 焦炉 集气管煤气压力控制系统 中的应用 王福珍 （ 天津天铁冶金集团有限公司焦化厂 ） 【 摘 要 】 本文 阐述了 炉煤气压力控制 及软硬件配置 ，对 集气管煤气压力参数的选取 以及 煤气压力自动调节的调试过程 进行了详细的描述 。 通过 本系统 调试 达到控制要求。 【 关键词 】 集气管 煤气 压力控制 在焦炉炼焦过程中，会有大量的荒煤气产生，荒煤气由集气管收集 ,通过输气管网由鼓风机送往后续工段处理。由于产气量随结焦时间而变化，集气管中的压力不断改变，特别是在炭化室进行推焦、装煤时会造成集气管压力大幅 波动。当炉体内操作形成负压时，空气就会从炉门、炉盖等处进入炉体，导致焦炭燃烧、灰分增加、焦炭质量下降。集气管压力的稳定不但影响焦炭的质量，也关系到焦炉的寿命。所以必须对集气管压力进行控制，使其维持在设定的压力范围内，为此在反复比较、论证了多套自动化方案的基础上，项目最后选择 动化产品的解决方案。 化厂工艺流程 目前，天铁集团焦化厂现有四座焦炉、三台初冷器（ 2开 1备）以及三台鼓风机（ 2开 1备）。焦炉煤气从各炭化室通过上升管，并在上升管 被循环氨气冷却到 8090C ，然后进入集气管。在气液分离器与焦油、氨水分离，进入初冷器，在初冷器冷却到 3540C ，然后通过鼓风机送往下道工序。如图 1所示。 图 1 煤气工艺流程图 响集气管压力的因素 炭化室内间歇地装煤和推焦对集气管压力产生较大的冲击； 结焦时间的变更和加热制度的变化使得产气量存在明显波动； 煤的成分、装煤量的变化以及实际推焦时间的变化也会影响到集气管的压力变化； 各焦炉之间的相互耦合，在初冷器前吸力稳定的情况下，任一焦炉压力的波动，都会影响另一焦炉压力； 初冷器前吸力 变化的影响，在鼓风机吸力不变的情况下，机后设备的阻力发生变化或煤气用户的2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 183 用量发生变化时，都会引起机后压力的变化，进而引起初冷器前吸力的变化，在煤气发生量稳定的情况下，该吸力势必引起集气管压力的波动； 循环氨水流量和温度的变化，荒煤气 冷却系统是否畅通、阻力大小也影响压力的稳定 ； 炉门、炉盖密封不严引起集气管压力降低； 氨水量的变化形成瀑布，从而增加荒煤气的流动阻力。 统的组成 把现场采集 压力 信号 ，转变为 4 二线制变送器提供配电电源，并把二线制变送器传来的 4 20 20 安装有 括 1块 块， 1块 2块 其中一块备用， 1 块 所示。 图 2 原理图 执行机构的原理：由上位调节仪表来的 4 20，在单片机内与阀位信号进行运算比较， 输出相的开关信号，用于驱动伺服电机的正反转动，经机械减速变换后驱动阀门。阀门位 开度经位移传感器检测变换。为与位移成比例的电压信号，这个信号经 A/ 位信号经过各种变换，可对阀门的行程特性进行变换。执行机构有自动及手动两种工况。在自动工况，阀位开度由调节输入信号控制，实时跟踪调节信号；在手动工况，阀位开度由手动操作按键开关控制。阀位信号在 经 D/ 20系统显示及跟踪控制用。图 3为智能执行机构原理图。 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 184 图 3 智能执行机构原理图 位监控计算机：上位监控计算机通过 与现场 统通讯，作为人机界面实现系统所有数据的显示统计、对现场 控制 。 统的工作过程 系统由 服、执行机构、调节翻板、检测变送单元组成，现在很多执行机构系统里集成了伺服系统。当给定值 等于 测量值， 出模块 出值 等于 执行机构反馈值，伺服系统进行比较放大，执行机构保持不动。当给定值 大于 测量值 , 出模块 出值 大于 执行机构反馈值，伺服系统进行比较放大 ,触发正转可控硅导通，执行机构正转调节翻板，直到给定值 等于 测量值。 反之，则 执行机构反转调节翻板，直到给定值 等于 测量值。 图 4为系统流程图。 图 4 系统流程图 态王软件概述 组态王是运行在 8/用组态王，可以方便地构造适应自己需要的 “ 数据采集系统 ” ，在任何需要的时候把生产现场的信息实时地传送到控制室。通过 组态王可实现 与现场的 I/ 态王软件的组成 “ 组态王 ” 软件系统由工程浏览器和画面运行系统 部分组成 。 其中，工程浏览器内嵌画面开发系统。 程浏览器 工程浏览器是 “ 组态王 ” 软件的核心部分和管理开发系统，它将画面制作系统中已设计的图形画面、命令语言、设备驱动程序管理、配方管理、数据报告等工程资源进行集中管理，并在一个窗口中进行树形2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 185 结构排列。 态王画面开发系统 画面开发系统具有先进完善的图形生成功能；数据库中有多种数据类型，能合理地抽象控制对象的特性，对数据的报警、趋势曲线、过程记录、安全防范等重要功能有简单的操作办法。 面运行系统 于显示画面开发系统中建立的动画图形画 面，并负责数据库与 I/通过实时数据库管理从一组工业控制对象采集到的各种数据，并把数据的变化用动画的方式形象地表示出来，同时完成报警、历史记录、趋势曲线等监视功能，并可生成历史数据文件。 在工程实际中 ,应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制 ,简称 制。当被控对象的结构和参数不能完全掌握 ,或得不到精确的数学模型时 ,控制理论的其它技术难以采用时 ,系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定 ,这时应用 实际中也有 制。 我们的集气管煤气压力控制系统采用 P：比例控制是一种最简单的控制方式，其控制器的输出与输入误差成比例关系。当仅有比例控制时，系统输出存在稳态误差。 I：在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比例关系，对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大，即使误差很小，积分项也会随着时间的增加而增大， 它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到为零。因此，比例 +积分（ 制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。 D：在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。 气管煤气压力的 P， I 的选取 我们采用的是临界比例法，利用该方法进行 制器参数的整定步骤如下：（）首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；（）仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期，（）在一定的控制度下通过参考公式得到 制器的参 数。P=30I=24 动调节 调试 自动控制调节系统分为手动调节与自动调节，手动是自动的前提条件，如果手动无法调节到设定值，自动肯定是调节不了的。手动调节分为就地手动调节和远程计算机手动调节。 地手动调节 通过手摇装置调节执行机构 ：断 开调节翻 板 ， 若 出现手摇不动或动作迟缓，执行电机本身硬件故障。常见有电机输出齿轮单元故障、电机抱闸太紧。输出带上翻板，出现手摇不动或动作迟缓，则是管道翻板有 卡死现象 ， 活动翻板解决故障。 程手动调节 在就地手动一切正常的情况 下，打远程手动调节，从全开到全关，依次检测 出模块 服输入）反馈电流 4及观察变化的匀速性，有无突变、或恒定不变现象。检查 示状态。反馈不在 4围内，偏大或偏小，会出现跑单向现象，调节反馈模块电位器，进行电限位调整。 动运行 在两种手动均正常的情况下，打自动后，调节往单方向调节，存在规律性，说明是调节正反作用设置错误，在 动 运行时 ，观察记录曲线 是否正常， 波动大或者出现震荡，2010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 186 则是 置不合理 。调整 在振荡频繁时，要增加比例带，曲线飘浮绕大弯时，要减少比例带，曲线偏离回复慢时，积分时间要往下降，曲线波动周期长时，积分时间要加大，经过