模糊控制系统在焦炉集气管压力调节的运用范文

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摘要：集气管压力是煤焦化正常生产过程中一个非常重要的工艺参数，集气管压力波动性大，会造成后序生产的不稳定，通过对模糊控制系统的应用，能有效的对集气管压力进行调节，保证焦炉正常生产的稳定。

关键词：煤焦化；集气管压力；模糊控制系统

0引言

在煤焦化生产中，焦炉集气管压力的调节占有十分重要的作用，压力大幅波动会造成煤气系统氧含量超标、集气管冒烟冒火等不利现象的出现，通过对模糊控制系统的应用，将集气管翻板阀、大回流蝶阀、液力耦合器、高压氨水泵等设备引入自控系统，以集气管压力、机前吸力、煤气氧含量等为联锁条件进行自控调节，能有效控制焦炉集气管煤气压力的平稳，保证焦炉生产的正常安全运行。

1集气管压力的影响因素

1.1焦炉生产的产量影响因素

有安排的日产量、结焦时间、煤的种类成分等因素。

1.2导烟车的导烟方式

目前大部分焦化厂采用M管的导烟方式，采用N-2、N、N+1或N+2、N、N-1等方式导烟，文章中以N+2、N、N-1的导烟方式为例。

1.3煤气鼓风机的吸力

涉及到风机的种类大小、风机的调节方式，文章中以陕鼓的离心式煤气鼓风机、液力耦合器手动调节为例。

1.4煤气系统的阻力

大致分为风机前阻力、风机后系统阻力。风机前阻力包含负压管线的阻力、初冷器及电捕的设备阻力、调节阀的阀门开度等；风机后系统阻力包含煤气管线的阻力、设备等阻力。

1.5高压氨水的压力

焦化厂都是两台高压氨水泵，一用一备或两台高压氨水泵都投用，文章中以两台高压氨水泵都投用，其中一台泵采用变频控制为例。

1.6焦炉的操作

操作包含焦炉炉顶工开启高压氨水喷淋头的顺序及开启时间等。综上所述，以上因素在焦炉日常生产中，其中煤气鼓风机吸力大小、翻板阀及蝶阀的开度、高压氨水泵的调节方式、液力耦合器的调节方式及焦炉操作过程对集气管压力的影响最为明显。

2系统的控制能力

结合以上影响集气管煤气压力的主要因素，模糊控制系统对集气管压力的调节主要体现在对焦炉集气管翻板阀执行器、大回流蝶阀执行器、高压氨水泵以及液力耦合器的调节控制来实现的。1)首先要保证控制系统能手动自动任意切换，能远程自动控制和远程手动调节，当现场设备出现问题后，还能切换到现场设备操作，便于设备检修及现场操作。2)要保证控制系统和现场设备的控制精度，特别是煤气鼓风机液力耦合器及大回流蝶阀等的调节一定要满足精度要求，调节执行器的精度越高，相应调节就越灵敏，其中由于液力偶合器的“调速勺管”每移动1mm鼓风机的转速就将变化上百转，而传统执行器的控制精度很难使“调速勺管”每次移动小于1mm。建议可采用“高精度电动执行器”控制液力偶合器进行煤气鼓风机的调速，文章中以煤气鼓风机不参与自动调节为例。

3系统的工作原理

分别将集气管压力、集气管翻板阀执行器、大回流执行器、初冷器前吸力、煤气鼓风机前后吸力、液力耦合器执行器、高压氨水压力等信号引入系统，当焦炉开始装煤时，系统会给一台变频控制的高压氨水泵信号，让此台高压氨水泵将氨水压力提高到设定值，此时炉顶操作工将打开相应的高压氨水喷管阀门，即三通阀，依靠高压氨水的喷射力将上升管内的气体吸入集气管，控制系统会根据集气管实际压力与系统设定的集气管压力值进行对比，依据对比结果对集气管翻板阀进行调节，当集气管实际压力高于设定值，则增大集气管翻板阀的开度，反之则减小集气管翻板阀的开度，同时相应减小或者增大大回流蝶阀的开度，以便增加或者减小煤气回流初冷器前煤气吸力，当集气管翻板阀开度达到一定开度后，集气管压力仍高于压力设定值，系统将控制液力耦合器提高煤气鼓风机转速，增大风机煤气吸力，反之集气管压力仍低于压力设定值，系统将控制液力耦合器降低煤气鼓风机转速，减小风机煤气吸力。

4系统在实际生产中的应用

4.1模糊控制系统使用

1)在正常生产工艺条件下，不装煤时，焦炉集气管压力稳定控制在设定值的±20Pa左右波动，在换向、出焦等原因造成压力波动时，要使压力在30s内迅速接近正常，要求在焦炉操作工正常清理维护条件下焦炉炉门、大盖等处不冒烟，上升管不自动打开，炭化室底部压力不出现长时间负压。

2)装煤采用高压氨水侧导烟方式，装煤阶段焦炉集气管压力控制在设定值的±40Pa左右波动，装煤结束，三通阀关闭，焦炉集气管压力稳定控制在设定值的±20Pa左右波动，开或关高压氨水时导致压力升高时，要使压力在30s左右迅速接近正常。高压氨水压力高于4.8Mpa时，可允许集气管压力出现较大波动，但要使压力在30s内迅速接近正常，此时调节时间越短，控制效果越明显。

4.2控制系统具备的基本功能

4.2.1实时显示

控制系统通过通讯，会采集相应的信号数据，用图形实时地显示系统被控设备的运行工况，用曲线、趋势图等显示对应集气管压力、阀门开度、风机转速等被控参数的实时变化情况，以便生产管理人员清楚地了解生产运行情况。4.2.2数据管理系统可对集气管压力、阀门开度、风机转速等参数建立运行过程的历史数据库，存储运行过程的原始数据，供生产统计分析使用。

4.2.3报警打印功能

当某一测量值（如：集气管压力、高压氨水压力、阀门开度等）超出给定范围，要求系统可根据不同的需要发出不同等级的报警。也要实现报表和图形打印以及各种事件和报警实时打印。所有的报警信息要求被记录在报警数据库中，并可对报警信息进行排序和检索，便于以后的事故分析使用。

5结束语

文章中根据模糊控制系统在煤焦化集气管压力调节实际使用情况而编写，一套系统应用效果的好与坏，不仅仅在于系统制造厂家能否充分考虑到影响生产的各种因素，更关键在于现场操作人员能否根据设备具体使用情况做出正确的操作，例如：装煤时，炉顶操作工开启三通阀的时间和顺序等。参与系统调节的设备是固定的，但具体设定什么样的参数是根据实际生产情况，逐步调试，慢慢摸索的结果。例如焦炉装煤时与不装煤时集气管压力设定值等。

参考文献：

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[2]张恩勤,施颂椒,高卫华,等.模糊控制系统近年来的研究与发展[J].控制理论与应用，2001，18(1).

[3]舒雄鹰.双焦炉集气管压力智能控制系统[J].自动化与仪表，2003,18(1).

[4]李希胜，吴庆明，吴并臻，等.焦炉集气管压力自动控制系统的实现[J].燃料与化工，2001,32(6).

作者：侯旭辉 单位：菏泽富海能源发展有限公司