董海龍

摘要:介紹了焦爐集氣管壓力自控系統(tǒng)——解耦控制系統(tǒng)的特點和工作原理。

關鍵詞:解耦 集氣管壓力 鼓風機

一、解耦控制系統(tǒng)的特點

原來焦爐集氣管控制系統(tǒng)采用PID單回路DCS控制系統(tǒng),PID單回路調(diào)節(jié)手段(或手動調(diào)節(jié))無法實現(xiàn)解耦。風機在設計選型時,都留有一定的余量,而在生產(chǎn)中,其煤氣發(fā)生量是有波動的。液力偶合器調(diào)速在自控方面的唯一缺憾就是調(diào)速靈敏度低,由于液力偶合器的“調(diào)速勺管”每移動1mm鼓風機的轉速就將變化上百轉,而傳統(tǒng)執(zhí)行器的控制精度很難使“調(diào)速勺管”每次移動小于1mm。因此我們選用的執(zhí)行器采用“數(shù)字式電動執(zhí)行器”控制液力偶合器的鼓風機調(diào)速,使風機的工作真正有效的參與到集氣管的壓力調(diào)節(jié)當中。

功能簡述:該裝置是以工控機作為控制單元,以集氣管蝶閥執(zhí)行器與鼓風機液力偶合器為執(zhí)行機構的工業(yè)自動控制裝置。我們知道,焦爐煤氣的發(fā)生量是波動的,為了保證集氣管壓力的穩(wěn)定,必須使鼓風機的輸送量與實際發(fā)生量相符。所以,必須對鼓風機進行及時調(diào)節(jié),以保證集氣管壓力的穩(wěn)定。該裝置就是通過自動調(diào)節(jié)鼓風機轉速、集氣管蝶閥開度及放散蝶閥開度,以達到穩(wěn)定集氣管壓力的目的。

二、解耦控制系統(tǒng)的工作原理

基本工作原理:系統(tǒng)根據(jù)反饋集氣管壓力與設定集氣管壓力的比較結果發(fā)出控制信號,對集氣管蝶閥執(zhí)行器進行控制——當集氣管壓力高于設定值(或有該趨勢)時,則增大集氣管蝶閥開度。當?shù)y開到一定程度集氣管壓力仍有高于設定壓力的趨勢時,工控機將發(fā)出升高鼓風機轉速的控制信號,以增大吸力。通過鼓風機轉速的調(diào)節(jié),可使蝶閥角度在設定的范圍內(nèi)——保證足夠的阻力分數(shù),增加其調(diào)節(jié)的靈敏度。最終,系統(tǒng)將穩(wěn)定在至少有一個蝶閥處于開度最大的狀態(tài)下,以盡量減小系統(tǒng)的阻力,即最大限度地節(jié)省電能。鼓風機轉速是根據(jù)集氣管蝶閥閥位而非機前吸力進行調(diào)節(jié),所以避免了由于機前(氣液分離器、初冷器等)設備的阻力變化影響集氣管壓力——鼓風機真正地參與到了集氣管壓力的控制當中。

為了保證生產(chǎn)的安全,軟件中設置了鼓風機前吸力上限指標——當機前吸力達到我們設定的上限時,不管集氣管壓力如何,鼓風機都將逐漸減速以使機前吸力恢復安全值。因為當氣液分離器、初冷器等機前系統(tǒng)發(fā)生意外堵塞時,若不能及時被發(fā)現(xiàn),機前吸力將迅速上升,煤氣含氧量可能會增高,這對電捕的運行是不安全的。鼓風機的轉速也有上下限限制,以確保設備安全。

三、操作要點

1.若某一集氣管壓力變送器有故障,須將該集氣管蝶閥的控制方式轉為“手動”,并將該集氣管壓力的設定值設成“0”,這樣可以保證工控機對其它集氣管的正常自動控制。

2.當故障恢復后轉回為“自動”時,一定不要忘記將該集氣管壓力的設定值恢復成正常值。

3.若集氣管壓力發(fā)生振蕩而較長時間不能穩(wěn)定下來時,可將振幅較大的集氣管壓力控制方式轉為“手動”——用鼠標小范圍的修改閥位輸出值,待系統(tǒng)穩(wěn)定后再將其轉回“自動”。

4.若鼓風機轉速較低(接近轉速下限)、機前吸力超標時,應適當開大“大循環(huán)”。

5.一旦鼓風機轉速超出“高高限——低低限”的范圍,工控機將發(fā)出語音報警,彈出“鼓風機控制”界面,并同時將該鼓風機的控制方式轉為“手動”。

6.若因變送器故障或停電而使被控參數(shù)顯示異常時,要及時將各控制選項轉為“手動”。

7.在“鼓風機控制”界面內(nèi),根據(jù)鼓風機的實際情況,正確設置鼓風機狀態(tài)——界面上顯示的鼓風機狀態(tài)(運行或停止)要與該鼓風機的實際狀態(tài)相符。

8.當遇有停電時,要在UPS停止供電前將控制方式轉到 DCS 或“手動”控制,然后按停機操作步驟停工控機——工控機絕不許非法關機。

下圖為量程等參數(shù)的修改畫面:

四、安全注意事項

1.正常情況下不能關閉工控機或退出“焦爐集氣管壓力自動控制系統(tǒng)”程序。若需要關機,要按正確的關機程序進行操作,絕不許“非法關機”或“硬重啟”——按RESET鍵。

2.為保證生產(chǎn)的安全與穩(wěn)定,需要在停工控機前將各蝶閥的控制開關搬至“儀表”位置;鼓風機轉速的控制操作器也要轉為“手動”控制。此時若需要“手動”調(diào)節(jié)鼓風機轉速時,首先需要將該操作器的功能轉為“手動”(以免恢復供電后自動動作而傷人);還要將該電動執(zhí)行器電機端部的“手動/電動”調(diào)節(jié)輪向“手動”方向旋開(以松開“剎車”);然后拉出手柄就可搖動執(zhí)行器了。當恢復“自動”后,要將“手動/電動”調(diào)節(jié)輪向“電動”方向旋緊(讓“剎車”恢復工作,以避免發(fā)生振蕩)。

3.“機前吸力低低限”是為保證系統(tǒng)安全而設的——當機前吸力(絕對值)超過我們設定的低低限時,鼓風機將自動減速(不管集氣管壓力的高低),所以,我們要在保證系統(tǒng)安全的前提下,盡量將該值設的高些,以保證有足夠的調(diào)節(jié)余量(機前吸力超過其低限時鼓風機即不再自動加速);當機前吸力(絕對值)小于其“高限”時,鼓風機將快速加速。

4.一旦鼓風機轉速超出“高高限——低低限”的范圍,工控機將報警,彈出“鼓風機控制”界面,并同時將該鼓風機的控制方式轉為“手動”。此時,若將其轉回“自動”,鼓風機將連續(xù)調(diào)速(不管集氣管壓力的高低與機前吸力的大小),直到其離開臨界轉速。所以,當有該報警發(fā)生時,要求操作者要及時、正確地處理:若確是鼓風機的轉速超出了臨界轉速,要馬上“手動”調(diào)回到安全轉速,同時用“大循環(huán)”配合,以保證機前吸力不超標和焦爐集氣管壓力的穩(wěn)定;若是轉速儀信號有誤,要在故障排除后及時將其轉回“自動”,以實現(xiàn)鼓風機轉速的自動調(diào)節(jié)——保證焦爐集氣管壓力的穩(wěn)定(鼓風機轉速高于“高限”就不再自動加速;鼓風機轉速低于“低限”就不再自動減速)。

五、結論

目前,解耦控制系統(tǒng)在我公司正常投入使用7個多月,運行狀況良好,效果非常明顯。有效保證了公司安全生產(chǎn),提高了公司自動化水平,改善了環(huán)境污染。

(作者單位:唐山中潤煤化工有限公司計控部)