摘 要：焦爐的集氣管壓力是焦化廠生產(chǎn)過程中重要的技術參數(shù)。焦爐正常運行就需要集氣管的壓力在正常值范圍。若集氣管壓力不處于正常值域會影響生產(chǎn)出來的焦炭質量和影響生產(chǎn)工具焦爐的使用壽命。同時，還會造成環(huán)境污染。所以焦爐集氣管壓力的穩(wěn)定對鋼鐵企業(yè)和環(huán)境有重要作用，也是減少污染和節(jié)約資源的主要手段之一。在焦爐運行過程中，肯定存在著多種不確定因素干擾著集氣管壓力的穩(wěn)定。炭化室的壓力和加熱變化對其有著直接影響；鼓風機、外送壓力等對其有間接影響。在實際過程中是很難以精確的數(shù)學模型來控制的，只能采用模糊控制對集氣管壓力進行控制。

關鍵詞：焦化廠；集氣管壓力；模糊控制

1 概述

焦爐集氣管壓力是生產(chǎn)過程中重要指標之一，它的波動不穩(wěn)一直是焦化廠難以攻克的難題。當多座焦爐共用一套系統(tǒng)時候，集氣管壓力的不穩(wěn)定更為突出，焦爐不堪重負出現(xiàn)冒火冒煙的情況，嚴重的影響了焦爐的使用壽命。同時，一個集氣管壓力不穩(wěn)定會引起另一個集氣管壓力的波動，出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象。焦爐經(jīng)常性的冒火冒煙造成炭化室的荒煤氣外溢，影響焦爐煤氣和化學產(chǎn)品的回收。如果這樣的情況持續(xù)的話，會惡化操作環(huán)境，破壞爐體，嚴重影響焦炭質量。對于這樣的一個強干擾、非線性、強耦合的控制對象，利用模糊控制和常規(guī)PID調節(jié)結合，對集氣管壓力系統(tǒng)進行控制。

模糊控制是利用模糊數(shù)學的基本思想和理論的控制方法。在傳統(tǒng)的情況下，控制系統(tǒng)模式的精確性會影響到控制的優(yōu)劣。若系統(tǒng)動態(tài)的信息詳細，就越能進行精確控制。變量太多的復雜系統(tǒng)里，想描述系統(tǒng)的動態(tài)是非常難的，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)又對此無能為力，所以工程師采用了模糊數(shù)學來處理這些棘手的控制問題。

2 焦化廠焦爐集氣管壓力普遍存在的問題

焦爐集氣管壓力不穩(wěn)定給正常生產(chǎn)帶來極大困難。經(jīng)過生產(chǎn)和對工藝的深刻研究，結合實際的操作經(jīng)驗，不斷探索集氣管壓力的變化工作，在多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)過程中，不僅僅是要解決加煤時候的高壓氨水對集氣管壓力影響，還要解決多個問題。（1）常規(guī)的PID原理現(xiàn)在不能單純的適應煤氣壓力波動，而且不能解決耦合問題。（2）焦爐集氣管壓力和風機入口吸力不穩(wěn)，不能很好地相協(xié)調。（3）若存在多個焦爐共用一套鼓風系統(tǒng)的現(xiàn)象，需要克服其帶來的耦合干擾。（4）初冷器前吸力標準是人工調節(jié)的，其準確性得不到保證。

3 模糊控制在焦爐集氣管壓力上的應用

在一些很有經(jīng)驗的工人進行操作時，壓力穩(wěn)定效果可以比常規(guī)的PID調節(jié)器更好，但并不優(yōu)于模糊控制。應用模糊控制調整初冷器吸力，采用集中控制基本原理，通過控制煤氣流速流量來平衡焦爐壓力。由模糊控制進行監(jiān)控集氣管壓力，風機入口閥門及控制信號，初冷器前吸力的信號，形成多回路的模糊動態(tài)控制系統(tǒng)。運用焦爐煤氣流程工藝和模糊控制理論及初冷器前吸力動態(tài)穩(wěn)定控制方法，隨時關注生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)的變化。對焦爐翻板進行模糊解耦控制，動態(tài)地控制鼓風機吸力在焦爐管道中配置次數(shù)和對多座焦爐壓力變化進行分析和風機入口阻力進行智能控制，使之與不斷變化的生產(chǎn)相適應，解決焦爐間的耦合振蕩問題，保證各焦爐的集氣管壓力不在波動，而是穩(wěn)定狀態(tài)。

3.1 初冷器前吸力的模糊控制

傳統(tǒng)的分段定值“以靜制動”適應性較差，需要調節(jié)初冷器前吸力，采取“以動制動”和及時適應焦爐加煤和阻力的變化。初冷器前吸力需要不斷進行智能調節(jié)，風機入口閥執(zhí)行器由計算機進行自動控制，適應加煤、機后阻力變化、消煙除塵的變化需要。

3.2 集中控制方式的運用

焦爐煤氣通過管道進行串通、由初冷器鼓風機傳送到各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，將其作為一個有機整體進行控制，解決其相互影響的多個問題。目前為止，缺乏“調節(jié)中心”的集氣管分散調節(jié)方式，除在形式上，還要在計算控制上建立一定的聯(lián)系，使之成為一體。計算機通過對風機入口閥開度焦爐集氣管壓力、初冷器前吸力、焦爐執(zhí)行器點位、液耦的控制信號和轉速等必須進行實時運算分析，根據(jù)對此分析結果和變化情況進行模糊控制，避免相互之間的干擾，保證焦爐翻板動作的一致性，達到焦爐集氣管壓力的穩(wěn)定。

3.3 多座焦爐集氣管壓力專用模糊控制系統(tǒng)

以模糊控制軟件技術建立“隨動控制系統(tǒng)”，其原理是計算機系統(tǒng)中賦予人的思維和實操經(jīng)驗，讓它能夠智能化跟蹤關注焦爐壓力的變動，運算出各閥門所需改變角度的精確值，再快準的發(fā)出指令，動態(tài)調增風機吸力和其在管道的總配置，保證壓力系統(tǒng)的精確度。

3.4 生產(chǎn)系統(tǒng)中多項波動因素的對應措施

爐形和孔數(shù)及結焦周期的變化決定著各焦爐煤氣發(fā)生量。管內(nèi)積液和管道阻力處于不平衡狀態(tài)，集氣管壓力正是對應著兩者的變化不斷變化，采取動靜態(tài)補償是必需的措施，即運用模糊控制配置各焦爐的吸力和對初冷器進行智能控制來調節(jié)各管道中煤氣流量，煤氣不能堵在爐內(nèi)，也不能存在爐內(nèi)完全沒有煤氣的現(xiàn)象，這樣可以有效的規(guī)避壓力失衡。同時，這一措施還可以發(fā)揮風機能力，最大煤氣發(fā)生量與其的差距不是太大的時候，系統(tǒng)可以加以“補償”，及時檢測焦爐的煤氣量，超過正常值及時抽走煤氣，減少煤氣量峰值疊加而抽不走的情況。當煤氣發(fā)生量與風機能力差距大的時候，可在最短時間內(nèi)最大可能地降低爐內(nèi)壓力超高現(xiàn)象。

利用模糊控制，焦爐集氣管壓力幾乎都能保證處在設定值內(nèi)。焦爐內(nèi)壓力控制簡單且精確度高。不用再設定PID數(shù)據(jù)和人工操作，可以實現(xiàn)控制系統(tǒng)的自動化，比人工設定更為精確，同時有力地避免了振蕩現(xiàn)象。

4 結束語

焦化廠焦爐集氣管塔里控制中運用模糊控制系統(tǒng)，解決了困擾企業(yè)很久的問題，提高了生產(chǎn)效率，保證焦化廠的產(chǎn)生安全，創(chuàng)收更高的經(jīng)濟效益，同時模糊控制在非線性、強干擾系統(tǒng)、強耦合系統(tǒng)基礎上跨出了一大步，有助于類似問題的有力解決。在控制對象數(shù)學模型不能確定的情況下，模糊控制能夠得到滿意的效果。如此情況下，模糊控制可能適用類似的焦爐和工業(yè)，可廣泛應用其中。

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