徐　躍

(雞西赫陽燃?xì)庥邢薰?，黑龍?雞西　158100)

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焦化廠集氣管壓力調(diào)解系統(tǒng)智能化改造

徐躍

(雞西赫陽燃?xì)庥邢薰?，黑龍?雞西158100)

摘要：焦?fàn)t集氣管壓力是煉焦生產(chǎn)中最為重要的調(diào)解環(huán)節(jié)和控制參數(shù)，其壓力調(diào)解效果的好壞直接影響到焦?fàn)t的生產(chǎn)和設(shè)備的安全。采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)構(gòu)成了焦?fàn)t集氣管壓力自動調(diào)解系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t煤氣總管吸力、鼓冷鼓風(fēng)機(jī)頻率、焦?fàn)t集氣管壓力的自動協(xié)調(diào)控制，其對焦?fàn)t集氣管系統(tǒng)進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，充分保障了生產(chǎn)、安全的需要。

關(guān)鍵詞：變頻器；研華工控機(jī)；智能調(diào)解控制

焦?fàn)t集氣管壓力是煉焦生產(chǎn)中最為重要的調(diào)解環(huán)節(jié)和控制參數(shù)，焦?fàn)t集氣管壓力過高會造成焦?fàn)t爐體冒煙冒火，污染環(huán)境，對操作人員的人身安全構(gòu)成威脅；壓力過低會使空氣進(jìn)入煙氣中造成煤氣部分燃燒，嚴(yán)重時會產(chǎn)生爆炸。壓力的不穩(wěn)定還會影響到回爐煤氣加熱系統(tǒng)溫度，直接影響焦炭質(zhì)量，并使煤氣系統(tǒng)壓力、流量不穩(wěn)定，影響化產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行和化產(chǎn)產(chǎn)品的回收。雞西赫陽燃?xì)庥邢薰驹械募瘹夤軌毫φ{(diào)節(jié)系統(tǒng)是采用老舊式的調(diào)解器、執(zhí)行器構(gòu)成的小循環(huán)系統(tǒng)結(jié)合手動閥門調(diào)解的大循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成，由于焦?fàn)t產(chǎn)量的大幅變化，被控對象的多層擾動及非線性變化嚴(yán)重，因此傳統(tǒng)調(diào)解方式已不能滿足雞西赫陽燃?xì)庥邢薰旧a(chǎn)、安全的需要，通過多年探索，我們采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、變頻技術(shù)、自動化技術(shù)對焦?fàn)t集氣管壓力調(diào)解系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改造，在不影響生產(chǎn)的條件下，圓滿地完成了改造任務(wù)，經(jīng)實(shí)踐應(yīng)用充分證明該系統(tǒng)完全滿足生產(chǎn)需要，充分改善了生產(chǎn)環(huán)境，提高了煤氣回收量和焦炭質(zhì)量，大大提高了化產(chǎn)產(chǎn)品產(chǎn)量及質(zhì)量。

1焦?fàn)t集氣管壓力調(diào)解控制系統(tǒng)構(gòu)成

煤氣輸送流程包括焦?fàn)t、初冷器、鼓風(fēng)機(jī)、化產(chǎn)和煤氣壓送，焦?fàn)t生產(chǎn)出的荒煤氣是不能直接送給用戶使用的，要經(jīng)過初冷器冷卻后，進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)環(huán)節(jié)，鼓風(fēng)機(jī)在整個煤氣輸送過程中起到了非常重要的作用，是煤氣流動的動力源，煤氣在鼓風(fēng)機(jī)動力的驅(qū)動下進(jìn)入化產(chǎn)工段進(jìn)行凈化后送至煤氣壓送工段并最終送給用戶使用，在整個流程上任一節(jié)點(diǎn)發(fā)生擾動都將破壞該點(diǎn)煤氣輸送平衡，導(dǎo)致該點(diǎn)以及流程內(nèi)其它各點(diǎn)壓力分布的改變，最終影響集氣管壓力穩(wěn)定和相關(guān)生產(chǎn)單元正常生產(chǎn)。

本系統(tǒng)的作用就是在焦?fàn)t產(chǎn)量動態(tài)變化及工藝系統(tǒng)發(fā)生擾動的情況下，系統(tǒng)能動態(tài)跟蹤調(diào)解焦?fàn)t集氣管執(zhí)行器開度及鼓冷風(fēng)機(jī)頻率，使焦?fàn)t集氣管壓力始終保持在微正壓狀態(tài)下工作。本系統(tǒng)采用臺灣研華工控機(jī)及組態(tài)王軟件建立集氣管壓力調(diào)解系統(tǒng)的站控層，由執(zhí)行器、伺服放大器、阻尼器、調(diào)解器、操作臺、配電柜等構(gòu)成現(xiàn)地層。本控制系統(tǒng)具有實(shí)際集氣管壓力、設(shè)定集氣管壓力、變頻器頻率等顯示，集氣管壓力可以任意設(shè)定，自動變頻與手動變頻、變頻與工頻等多種工作方式，同時還具有電源缺相、變頻器故障、過載、過流、欠壓等多種保護(hù)功能。

本系統(tǒng)采用雙回路電源供電，供電系統(tǒng)一用一備采用雙擲開關(guān)進(jìn)行切換方式，主回路分為變頻回路及工頻回路，變頻回路由空氣開關(guān)QF1、變頻器、1號風(fēng)機(jī)變頻主接觸器KM1、2號風(fēng)機(jī)變頻主接觸器KM2、3號風(fēng)機(jī)變頻主接觸器KM3構(gòu)成，采用一托三控制方式即一臺變頻器可選擇性地分別獨(dú)立變頻驅(qū)動1號、2號、3號風(fēng)機(jī)運(yùn)行。工頻回路由空氣開關(guān)QF2及1號風(fēng)機(jī)工頻主接觸器KM4、3號風(fēng)機(jī)工頻主接觸器KM5構(gòu)成，采用一托二控制方式即可分別控制1號、3號電動機(jī)工頻起動運(yùn)行(見圖2)。因雞西赫陽燃?xì)庥邢薰竟r狀態(tài)下采用起動一臺工頻風(fēng)機(jī)，起動一臺變頻風(fēng)機(jī)完全可滿足生產(chǎn)需要，所以我們采用以上風(fēng)機(jī)控制方式。

控制回路分為變頻控制回路及工頻控制回路，1號風(fēng)機(jī)變頻起動：按下QA1起動按鈕，電源通過TA1停止按鈕、2號變頻風(fēng)機(jī)主接觸器聯(lián)鎖常閉點(diǎn)KM2、3號變頻風(fēng)機(jī)主接觸器聯(lián)鎖常閉點(diǎn)KM3、1號風(fēng)機(jī)工頻主接觸器聯(lián)鎖常閉點(diǎn)KM4送至1號變頻風(fēng)機(jī)主接觸器KM1線圈端，KM1、KA1吸合分別控制變頻器及1號電機(jī)變頻起動。2號風(fēng)機(jī)變頻起動、3號風(fēng)機(jī)變頻起動控制方式與1號風(fēng)機(jī)變頻起動方式相同，就不再重復(fù)說明。風(fēng)機(jī)工頻起動方式因歷史原因采用現(xiàn)地及遠(yuǎn)方啟動方式，工頻控制回路中的電氣安全聯(lián)鎖方式與變頻控制回路中的方式相同(見圖2)。

圖1　集氣管壓力調(diào)解控制流程構(gòu)成

2系統(tǒng)控制原理

圖2　集氣管壓力調(diào)解系統(tǒng)控制原理圖

站控層的工控機(jī)采用臺灣研華工控機(jī)及組態(tài)王軟件構(gòu)成，工控機(jī)輸入采集卡采用PCL-883模擬量輸入卡，其分別采集1號集氣管壓力信號、1號碟閥開度反饋信號、2號集氣管壓力信號、2號碟閥開度反饋信號、鼓風(fēng)機(jī)前總管吸力信號、鼓風(fēng)機(jī)后總管壓力信號及變頻器頻率反饋信號。工控機(jī)采集到相關(guān)信號經(jīng)組態(tài)軟件及其它上位機(jī)軟件智能計(jì)算、邏輯控制后經(jīng)PCL-726模擬量輸出卡，分別控制變頻器頻率(0-10V)、1號蝶閥開度、2號蝶閥開度，1、2號蝶閥控制信號(0-10V)通過信號轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成4-20mA信號后去現(xiàn)場分控制焦?fàn)t1號爐、2號爐蝶閥開度。PCL-726 B1-B3端子采集的是1-3號風(fēng)機(jī)的變頻運(yùn)行信號，B4端子采集的是遠(yuǎn)程/現(xiàn)地控制信號，見圖3。

3技術(shù)特點(diǎn)與指標(biāo)

集氣管壓力調(diào)解系統(tǒng)是將化產(chǎn)鼓風(fēng)機(jī)吸力、兩座焦?fàn)t的集氣管壓力、兩座焦?fàn)t的執(zhí)行器開度、化產(chǎn)鼓風(fēng)機(jī)的頻率作為一個系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)，最終保證了兩座焦?fàn)t的集氣管壓力控制在設(shè)定值±10Pa范圍內(nèi)，在有較大擾動的情況下系統(tǒng)可在5秒內(nèi)使集氣管壓力恢復(fù)正常，集氣管壓力調(diào)定值可在線進(jìn)行實(shí)時修改。

4工業(yè)運(yùn)行結(jié)果

圖3　采集卡接線圖

集氣管壓力調(diào)解系統(tǒng)投入運(yùn)行后，能有效穩(wěn)定集氣管壓力，消除了焦?fàn)t冒煙著火隱患(改造前因焦?fàn)t冒煙污染環(huán)境，雞西赫陽燃?xì)庥邢薰径啻问艿江h(huán)保局處罰，改造后再沒受到處罰)，降低了風(fēng)機(jī)能耗，提高了鼓冷風(fēng)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)性，系統(tǒng)能適應(yīng)各種復(fù)雜工況，消除了傳統(tǒng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的滯后性和不確定性，實(shí)現(xiàn)了煤氣全流程狀態(tài)監(jiān)測和協(xié)調(diào)控制。

5經(jīng)濟(jì)、社會效益

該系統(tǒng)投入使用以后，因其能根據(jù)產(chǎn)氣量動態(tài)自動調(diào)解焦?fàn)t集氣管壓力，使焦?fàn)t爐體壓力始終保持在微正壓狀態(tài)下工作，避免了焦?fàn)t冒煙冒火現(xiàn)象的發(fā)生，杜絕了焦?fàn)t煤氣向大氣中的直接排放，每年為企業(yè)多回收煤氣量達(dá)300多萬立方，創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)300多萬元。本系統(tǒng)因采用變頻調(diào)解技術(shù)驅(qū)動鼓冷風(fēng)機(jī)，其可按產(chǎn)氣量的變化自動調(diào)協(xié)風(fēng)機(jī)變頻頻率，使電動機(jī)軸功率根據(jù)工況自動調(diào)整按需輸出，節(jié)約了大量電能，年節(jié)約電費(fèi)達(dá)40多萬元，焦?fàn)t的工作環(huán)境也從根本上很到了改善。

參考文獻(xiàn)

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Class No.:TP273Document Mark：A

(責(zé)任編輯：宋瑞斌)

Intelligent Transformation of Gas Collector Pressure Mediation System for Coke-oven Factory

Xu Yue

(Jixi Heyang Fuel Gas Company Ltd. Jixi, Heilongjiang 158100，China)

Abstract：The pressure of coke oven gas collector is the most important parameters of the mediation and control in the coking production. The effect of pressure mediation affect directly the safety of production and equipment of the coke oven.The automatic control system of gas collector pressure of coke oven is consist of computer technology, automatic control technology and frequency conversion technology , which can be used to achieve the goal of the automatic coordinated control of the coke oven gas manifold suction, the drum cold blower frequency and coke oven collecting main pressure. The effective regulation of coke oven gas collector system can be obtained through the system.

Key words：frequency transformer; Yanhua industrial personal computer; intelligent mediation and control

中圖分類號：TP273

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1672-6758(2016)04-0053-3

作者簡介：徐躍，工程師，雞西赫陽燃?xì)庥邢薰?。研究方向：機(jī)電設(shè)備維修管理。