江陰市興澄特種鋼鐵有限公司 金 君

不同煤氣混合系統(tǒng)及其自動控制在冶金企業(yè)的應(yīng)用

江陰市興澄特種鋼鐵有限公司 金 君

隨著時代的進(jìn)步，我國鋼鐵事業(yè)得到了快速的發(fā)展，然而就當(dāng)前的新形勢來看，較多冶金企業(yè)在鋼鐵制造方面還存在一定的不足，本文結(jié)合自身的工作實(shí)踐主要就不同煤氣混合系統(tǒng)及其自動控制在冶金企業(yè)的應(yīng)用進(jìn)行了較為詳盡的分析，就當(dāng)前較多冶金企業(yè)的混合系統(tǒng)進(jìn)行了概述，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合本企業(yè)實(shí)際，就不同煤氣混合系統(tǒng)中的冷軋混合自控系統(tǒng)控制中存在的困難、控制側(cè)策略以及控制應(yīng)滿足效果進(jìn)行了分析，以期不斷提高冶金企業(yè)的鋼材材料生產(chǎn)和企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要。

不同煤氣混合系統(tǒng)；自動控制；冶金企業(yè)

近年來，我國在冶金事業(yè)方面的投入在不斷加大，作為新時期背景下的冶金企業(yè)，必須緊密結(jié)合時代發(fā)展的需要，充分考慮企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)，加強(qiáng)副產(chǎn)資源的利用，著力降低企業(yè)的成本，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的宏偉目標(biāo)，以促進(jìn)企業(yè)市場適應(yīng)力和核心競爭力的有效提升?；诖耍韵鹿P者就副產(chǎn)煤氣種類較多的冶金企業(yè)，在生產(chǎn)與運(yùn)行過程中不同煤氣混合系統(tǒng)及其自動控制的應(yīng)用做出以下幾點(diǎn)分析。

1.結(jié)合本企業(yè)實(shí)際就煤氣混合系統(tǒng)的概述

本企業(yè)作為我國冶金行業(yè)中各種煤氣種類生產(chǎn)較為廣泛的企業(yè)，在生產(chǎn)鋼鐵的過程中，還會運(yùn)用到副產(chǎn)煤氣中的轉(zhuǎn)爐煤氣、高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣以及發(fā)生爐煤氣等，且具有8座各種不同種類的煤氣混合站，能從3種煤氣混合到4中煤氣混合。為能夠充分發(fā)揮混合系統(tǒng)優(yōu)勢，做到物盡其用，應(yīng)針對不同的用戶條件采取不同類型的混合方式。采取直噴射式混合器的方式適用于用量較小的用戶，該混合器最宜適用在不同的2種煤氣壓力相差大、波動小的工況。對于混合煤氣用戶能直接使用，因其壓力介于2種煤氣壓力之間，不用再進(jìn)行單獨(dú)加壓。噴射混合器若是不在設(shè)計流量范圍內(nèi)，其工況無法獲得良好的混合效果，這主要是由于此種混合方式只對煤氣用量波動小的用戶適用；對于用量波動大的用戶則應(yīng)選用常規(guī)混合器和加壓設(shè)備，例如冷軋煤氣混合加壓系統(tǒng)、太鋼熱連軋等，這種混合器的使用方式表現(xiàn)為直接插入，混合煤氣壓力應(yīng)不得大于氣源壓力，所以必須對混合煤氣再次進(jìn)行加壓。

2.不同煤氣混合系統(tǒng)中的冷軋混合自控系統(tǒng)的分析

將各種不同的混合系統(tǒng)利用串級自動控制進(jìn)行控制，能進(jìn)一步確保混合煤氣熱值的穩(wěn)定性。用來波動大的用戶，應(yīng)采用非常規(guī)混合加壓自動控制系統(tǒng)。不銹鋼材主要由不銹冷軋廠生產(chǎn)，不銹冷軋廠亦是對副產(chǎn)煤氣要求最高、最嚴(yán)格的一個部門。不銹鋼生產(chǎn)時對于退火溫度變化沒有太高的要求，且對于退火溫度的控制通常采用的方法是分段全開、全關(guān)燒嘴。因而就造成煤氣用量波動范圍廣，通常為0-12000m-3/h。這類溫度控制方法一般在國外也被廣泛應(yīng)用于天然氣爐窯中，目前尚未出現(xiàn)在混合煤氣介質(zhì)的使用中。冷軋煤氣的中心就是煤氣廠冷軋煤氣混合加壓站，其重要性不言而喻，要求其必須充分滿足用戶的需求，并在流量波動較大的條件下仍將混合煤氣熱值與壓力保持在相應(yīng)水平。鑒于用戶要求極高的用氣條件，該系統(tǒng)在投入使用后，確實(shí)出現(xiàn)過一段時間的不適應(yīng)，導(dǎo)致生產(chǎn)工作的正常有效運(yùn)行受到極大困擾，因此，本企業(yè)采用與多方進(jìn)行合作的方式，對不同煤氣的混合加壓系統(tǒng)進(jìn)行了大規(guī)模的自動控制改造，讓其進(jìn)一步向自動化邁進(jìn)。由于各冶金企業(yè)的生產(chǎn)情況都各有區(qū)別，不能做到完全借鑒，因而應(yīng)在進(jìn)行改造時采用邊實(shí)驗(yàn)邊完善的方式。不同煤氣的混合加壓自動控制系統(tǒng)分別由熱值儀、變頻器、離心煤氣加壓機(jī)以及調(diào)節(jié)蝶閥組成，且其具體數(shù)量是熱值儀1臺、變頻器2臺、離心煤氣加壓機(jī)3臺、調(diào)節(jié)蝶閥10臺；這些機(jī)械設(shè)備的主要就是對熱值、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速以及流量等參數(shù)進(jìn)行共同控制，這是在現(xiàn)階段的冶金企業(yè)中屬于最為復(fù)雜的一項(xiàng)工作。

2.1 控制難度分析

煤氣混合系統(tǒng)中必須嚴(yán)格避免出現(xiàn)較大的流量波動，其將直接對混合煤氣熱值、混合壓力造成影響，以至于混合煤氣熱值、混合壓力產(chǎn)生變化，更是意味著介質(zhì)重度也會發(fā)生變化，而介質(zhì)重度發(fā)生變化又將對離心風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成嚴(yán)重影響，而離心風(fēng)機(jī)又主要能分為機(jī)前壓力與機(jī)后壓力且與變頻技術(shù)緊密相關(guān)。隨著變頻技術(shù)的廣泛應(yīng)用，離心風(fēng)機(jī)的自動控制技術(shù)已經(jīng)較為成熟，但是介質(zhì)重度與機(jī)前壓力容易經(jīng)常產(chǎn)生變化情況，這對離心風(fēng)機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性造成了嚴(yán)重影響。其中轉(zhuǎn)速發(fā)生變化會對混合煤氣壓力產(chǎn)生反面影響，導(dǎo)致混合系統(tǒng)出現(xiàn)混亂。而熱值發(fā)生變化又會導(dǎo)致退火溫度出現(xiàn)波動，從而造成流量變化情況出現(xiàn)加劇現(xiàn)象。由于多種因素相互制約，如果當(dāng)中任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)操作失誤均會造成全系統(tǒng)控制出現(xiàn)紊亂情況，而具有良好穩(wěn)定性的熱值就能有效降低系統(tǒng)的盲目操作，因此，有效控制煤氣混合系統(tǒng)中出現(xiàn)較大流量波動時的穩(wěn)定性是實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)自動控制的重中之重。

2.2 控制方法探討

冷軋混合加壓站主要采用的控制方法就是先混合后加壓，利用混合系統(tǒng)中的四蝶閥進(jìn)行串級調(diào)節(jié)，并采用3臺帶有變頻器的離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行提壓。當(dāng)前國內(nèi)較為常用的雙路煤氣混合工藝就是使用兩路四蝶閥進(jìn)行串級調(diào)節(jié)，采用該工藝能在使用流量相對穩(wěn)定的工況下取得較好的運(yùn)行效果，但是卻不適用于流量波動較大的情況下，蝶閥調(diào)整幅度過大將導(dǎo)致出現(xiàn)系統(tǒng)震蕩，從而產(chǎn)生惡性循環(huán)。因此，對導(dǎo)致震蕩出現(xiàn)的原因進(jìn)行仔細(xì)分析與綜合考慮，能得出這主要是由于串聯(lián)雙蝶閥不具備良好的流量調(diào)節(jié)線性。對于這個問題應(yīng)采取在兩路四蝶閥基礎(chǔ)上分別并聯(lián)一道小蝶閥，并在基于四蝶閥串級調(diào)節(jié)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對六蝶閥的交叉限幅調(diào)節(jié)，確保調(diào)整的方式中不僅有PID調(diào)節(jié)，亦有交叉限幅調(diào)節(jié)，就是指小蝶閥應(yīng)進(jìn)行細(xì)調(diào)，大蝶閥應(yīng)進(jìn)行粗調(diào)，以便進(jìn)一步加快系統(tǒng)流量調(diào)節(jié)的響應(yīng)速度，并且確保系統(tǒng)在不同流量下的調(diào)節(jié)線性都是良好的。

導(dǎo)致混合系統(tǒng)流量發(fā)生變化的還有氣源壓力的波動，所以應(yīng)對氣源壓力的波動進(jìn)行有效控制，采取控制氣源壓力讓其隨波動變化而變化的策略思路，從而最大限度降低蝶閥的動作。對于變頻加壓系統(tǒng)，應(yīng)對其PID調(diào)節(jié)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以便降低變頻對混合系統(tǒng)的影響。采取對PID參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)的方式來區(qū)別其跟變頻設(shè)定的壓力，從而實(shí)現(xiàn)煤氣瞬放，以便降低變頻的沖擊。與此同時，加壓機(jī)是自帶油泵滑動軸承型式時，其能設(shè)定變頻的轉(zhuǎn)速下限，防止因轉(zhuǎn)速過低而導(dǎo)致油壓下降，致使軸承被燒損，這樣能有效確保加壓機(jī)的安全、正常運(yùn)行。

2.3 控制達(dá)到水平

確定系統(tǒng)控制的整體思路后，必須思路的實(shí)施階段對自動控制的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行反復(fù)整，確保參數(shù)正確、符合要求，以便在通過一段時間的精心工作后，實(shí)現(xiàn)對混合煤氣熱值、壓力自動調(diào)節(jié)，離心風(fēng)機(jī)機(jī)后壓力的自動調(diào)節(jié)，并在量波動的幅度快速達(dá)到每小時六千立方米的情況下確保混合煤氣熱值波動在±5%之內(nèi)，壓力波動在±3%之內(nèi)，以便滿足不銹鋼生產(chǎn)的基礎(chǔ)需求。

3.結(jié)束語

綜上所述，對不同煤氣混合系統(tǒng)及其自動控制在冶金企業(yè)的應(yīng)用進(jìn)行分析，具有十分重要的意義。本文從煤氣混合系統(tǒng)的概述，冷軋混合自動控制系統(tǒng)兩方面進(jìn)行了探討，說明了不同煤氣混合系統(tǒng)及其自動控制對冶金企業(yè)鋼材生產(chǎn)的重要性，不僅有利于企業(yè)進(jìn)一步對煤氣混合自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用，還有利于企業(yè)市場適應(yīng)力與核心競爭力，以增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益，從而促進(jìn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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金君（1978—），男，江蘇江陰人，冶金企業(yè)電氣工程師（軋鋼），研究方向：冶金企業(yè)自動化，自動控制，直流電機(jī)。