池窑拉丝控制方案.doc

浅析池窑拉丝控制方案张延军1 周福丽21. 中原油田工程建设总公司 2.中原油田石油化工总厂 摘要：该文简要介绍了池窑拉丝的控制方案，具有推广和借鉴价值。 关键词：空间温度、微正压、玻璃液位建材行业是高能耗行业之一，玻纤行业亦把节能降耗作为长期努力的重要工作。纯氧燃烧是工业燃烧领域的一门新兴技术，该技术能迅速提高燃烧温度，使可燃物在短时间内完全燃烧，具有节能、环保、温度高等优点。从工艺角度看，可分为四个工段：配合料、池窑、通道、漏板，下面分别对各工段自动控制方案进行介绍：1、配合料的制取特点： 物料称重为静态称重，所以精度可达0.1%。 配料过程有严格的顺序及时序。 为保证每一种物料加料的准确性，可采用诸多方法，如目标值的提前补偿，实行快，慢加料，去皮等。2、熔化部分目的：稳定池窑的热工参数，如池窑温度，压力、燃料及助燃风流量，玻璃液位，它分如下回路：1）池窑火焰的空间压力（窑压）：微正压模型分析：扰动引发的窑压变化很灵敏，现场观察约1秒左右。进入窑内的助燃风流量变化是窑压对象的最大扰动，空气过剩系数在1.11.25范围内变化时，窑压可波动58Pa，而燃料流量对窑压的扰动可以不考虑。对于横向火焰的单元窑，在前墙取压，尽量缩短变送器与取样点间的管道距离，可以达到缩短取样滞后的目的。对于有金属换热器和余热锅炉的工艺，有两个调节对象：阻压风，余热锅炉引风。在系统刚投入时，一般用阻尼风调节，余热锅炉投入且系统正常后，可关掉阻尼风机，用余热锅炉引风机调节。二者的切换是一个循序变化的过渡过程。就实现而言，这是两个串级的PID回路，助燃风的流量变化做前馈补偿。2）池窑火焰的空间温度（窑温）模型分析：由于测温热偶的安装位置差异及保护套管的存在，窑温可简化为一个二阶惯性环节，有自衡特性。它的调节对象：风路=变频器+助燃风机；油路=调节阀。助燃风机的惯性大，约5-10秒，油路的滞后可以不必考虑。有两种方案可以实现窑温的控制。A窑温调风路，风路调油路 B双交叉限幅从根本上言，二者都是比较控制，但A种容易造成燃烧不完全等情况，B种的缺点是跟踪速度慢，在此可引入共同增益的概念。3)玻璃液位玻璃液位的测量点在主通路，取样方式有两种，连续测量（r射线），间歇测量（移动式铂金针）。模型分析：这是一个大滞后，大惯性对象，池窑投料区投入物料的变化，反应到测量点，其滞后时间约120秒，另外窑压的波动也会造成液位的虚假变化。调节对象：投料区的给料设备，使用变频绞刀调速，连续给料有两种控制方案：ASmith预估+PI调节，Smith预估由一个纯滞后环节+一个一阶惯性组成，这是一种连续的调节方式。B间歇PID（或采样PID），分调节周期和等待周期，周期可调。等待周期时PID不运算。调节周期时，假如信号的变化趋势有助于缩小偏差，则PID不运算；反之，则PID运算；另外，变化趋势不明显，PID也运算。较难指出孰优孰劣，B种不需要对调节对象十分清楚，但调试时间需要很长。3、通路通路的作用就是将玻璃液保持在成形所需要的温度上。模型分析：纯滞后时间1030秒，惯性大，由于通路中玻璃液的流速变化较大，而这个扰动是不可测量和计算的，所以较难对它进行补偿。调节对象：石油液化气LPG的调节阀，反映灵敏。方案：Smoth预估+串级PID玻璃液温度作主调，引入Smith，空间温度作付调，不补偿。4、漏板从控制角度看，这个模型划非常简明的，基本无滞后，惯性约13秒，用一个单纯的PI就可以取得非常好的效果。工艺上对漏板的设定温度补偿比较复杂，如图所示5、 总结该套装置经过近年来的运行，窑炉生产稳定，燃烧效率和玻璃的融化质量显著提高，节能效果明显，每公斤玻璃液平均能耗下降了38.8%。同时，废气排放减少了80%，氮氧化物实现了零排放，大大降低了粉尘的排放量和废气处理设施的运行费用。纯氧燃烧技术在同行业处于领先地位，具有推广价值。作者简介：张延军，男，38岁，毕业于西安石油学院计算机专业，工程师，现从事重大化工项目的实施工作，发表论文