發(fā)布時(shí)間：2014-07-29 08:35

摘要：焦?fàn)t集氣管系統(tǒng)是焦?fàn)t系統(tǒng)的重要組成部分，針對(duì)目前我國(guó)焦?fàn)t集氣管壓力系統(tǒng)波動(dòng)大及自動(dòng)化低下的現(xiàn)狀，開(kāi)發(fā)了焦?fàn)t集氣管壓力智能控制系統(tǒng)。通過(guò)采用Honeywell集散控制系統(tǒng)和VC軟件編程，實(shí)現(xiàn)了焦?fàn)t集氣管壓力的可視化調(diào)節(jié)，將集氣管壓力穩(wěn)定在給定的工藝波動(dòng)范圍內(nèi)。該系統(tǒng)在漣源鋼鐵有限公司進(jìn)行了試驗(yàn)和使用，效果良好。

1 引言
焦?fàn)t集氣管系統(tǒng)是焦?fàn)t系統(tǒng)的重要組成部分，它負(fù)責(zé)收集焦?fàn)t生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的焦?fàn)t煤氣，對(duì)其進(jìn)行氣液分離，冷卻，洗滌等凈化操作，提供給民用供氣，鍋爐或高爐加熱等進(jìn)一步使用[1~4]。在焦?fàn)t工業(yè)中焦?fàn)t集氣管壓力的穩(wěn)定是焦?fàn)t正常生產(chǎn)的重要保證。生產(chǎn)中受到多種因素的影響，如出焦，裝煤，爐底換向，煤氣量發(fā)生變化，工藝設(shè)備及管道阻力變化都會(huì)引起集氣管壓力大幅度波動(dòng)。當(dāng)壓力過(guò)低時(shí)，空氣就會(huì)進(jìn)入爐體，導(dǎo)致焦碳燃燒，灰份增加，焦碳質(zhì)量下降，加重冷卻系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)并縮短爐體使用壽命，當(dāng)壓力過(guò)高時(shí)，荒煤氣將會(huì)冒出，造成跑煙冒火，降低了荒煤氣的回收率并造成環(huán)境污染。目前我國(guó)很多鋼鐵企業(yè)集氣管壓力波動(dòng)范圍達(dá)，自動(dòng)化程度較低，因此，研制焦?fàn)t集氣管壓力控制系統(tǒng)以及成功應(yīng)用，對(duì)于改善環(huán)境，提高煤氣回收量和質(zhì)量，提高焦?fàn)t輔助產(chǎn)品和質(zhì)量，具有重要意義[5,6]。

2 工藝現(xiàn)狀
漣源鋼鐵有限公司焦化廠(chǎng)目前有1#、2#、新2#三座焦?fàn)t，其中1#、2#焦?fàn)t焦炭產(chǎn)量相對(duì)新2#焦?fàn)t（簡(jiǎn)稱(chēng)N2#）要小，相應(yīng)其荒煤氣的產(chǎn)量和集氣管氣壓也要小些。1#、2#焦?fàn)t相距很近，其集氣管壓力耦合嚴(yán)重，其中任一集氣管壓力的變化都會(huì)引起另一集氣管氣壓的波動(dòng)。兩座老焦?fàn)t集氣管壓力原先設(shè)定值為80~120Pa，現(xiàn)因爐體老化，其值設(shè)定在40~80Pa之間才能防止焦?fàn)t出現(xiàn)跑煙、冒火的現(xiàn)象，在實(shí)際生產(chǎn)中，有時(shí)甚至設(shè)定在20Pa。1#、2#焦?fàn)t荒煤氣匯合后，經(jīng)一段長(zhǎng)為600m左右的輸氣管傳輸后與N2#焦?fàn)t的荒煤氣匯合。N2#焦?fàn)t與鼓風(fēng)機(jī)相距較近，鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化對(duì)N2#焦?fàn)t影響顯著，對(duì)1#、2#焦?fàn)t影響較小。因?yàn)?#、2#焦?fàn)t集氣管與N2#焦?fàn)t集氣管相距較遠(yuǎn)，輸氣管長(zhǎng)且阻尼大，同時(shí)鼓風(fēng)機(jī)吸力氣壓遠(yuǎn)大于集氣管所能產(chǎn)生的最大負(fù)氣壓，所以1#、2#焦?fàn)t與N2#焦?fàn)t之間耦合相對(duì)較小。

3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
控制系統(tǒng)選用Honeywell公司生產(chǎn)的Honeywell PlantScape集散控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)開(kāi)放性好，筆耕論文，使用方便，功能強(qiáng)大，能滿(mǎn)足集成和分散控制的各種要求。
集氣管壓力控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，系統(tǒng)為冗余結(jié)構(gòu)，每一個(gè)主機(jī)架都由電源模塊TK-FPCXX2,網(wǎng)絡(luò)接口模塊TC-CCR013，中央處理模塊TC-PRS021，冗余模塊TK-PRR021構(gòu)成。從機(jī)架由電源模塊TK-FPCXX2,網(wǎng)絡(luò)接口模塊TC-CCR013，數(shù)字量輸入模塊TK-IDD321，數(shù)字量輸出模塊TK-ODK161，模擬量輸入模塊TC-FIAH81，模擬量輸出模塊TK-OAV081，熱電阻模塊TB-IXR061構(gòu)成。操作員控制與監(jiān)視（人機(jī)界面）采用戴爾工控機(jī)，配置以太網(wǎng)卡和1784-PCIC卡，以太網(wǎng)卡用于服務(wù)器與各工作站的通信。1784-PCIC卡用于和DCS系統(tǒng)的CONTROLNET網(wǎng)連接。系統(tǒng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集選用Honeywell公司的PlantScape，提供操作員監(jiān)視，操作，系統(tǒng)報(bào)警及報(bào)表生成功能。另外，在鼓風(fēng)機(jī)房配置了兩臺(tái)工作站，通過(guò)光纜和中控室服務(wù)器相連，用于監(jiān)控鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行和集氣管壓力狀況。
三座焦?fàn)t因投產(chǎn)時(shí)間和設(shè)計(jì)的原因，使用的調(diào)節(jié)閥各不相同，其中1#焦?fàn)t使用的是西貝公司的SCHIEBEL調(diào)節(jié)閥，2#焦?fàn)t使用的是ROTORK調(diào)節(jié)閥，3#焦?fàn)t使用的是川儀的調(diào)節(jié)閥，均為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，動(dòng)作力矩大，缺點(diǎn)是不能頻繁的調(diào)節(jié)，容易引起電機(jī)發(fā)熱，安裝位置在集氣管的末端，從運(yùn)行的情況看，因集氣管內(nèi)焦油的逐漸增多，引起閥門(mén)動(dòng)作力矩增大。
圖1 集氣管壓力控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

4 智能控制方案
在Honeywell系統(tǒng)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了集氣管協(xié)調(diào)專(zhuān)家控制器、1#、2#智能解耦控制器、N2#專(zhuān)家模糊控制器和協(xié)調(diào)控制器。其整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。
從圖2中可以看出，集氣管壓力智能解耦控制系統(tǒng)的工作原理如下：三座焦?fàn)t的集氣管壓力設(shè)定值以及外送壓力、鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和蝶閥閥位的檢測(cè)值輸入到集氣管協(xié)調(diào)專(zhuān)家控制器，由專(zhuān)家控制器根據(jù)專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)，處理有關(guān)的設(shè)定值和檢測(cè)值，并把處理的數(shù)據(jù)傳給1#、2#智能解耦控制器和N2#專(zhuān)家模糊控制器。

 

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