邢金棟

（1.河鋼集團(tuán)唐山不銹鋼有限責(zé)任公司，河北 063105；2.河北省鍍錫基板技術(shù)創(chuàng)新中心，河北 063105）

0 引言

目前唐鋼不銹鋼公司煤氣的回收、使用管理及平衡調(diào)度是依靠人工實(shí)現(xiàn)的。由于煤氣的平衡調(diào)度涉及工序較多，僅靠調(diào)度員不能及時(shí)全面掌握各工序煤氣回收和使用情況以及煤氣品質(zhì)等信息，煤氣回收、使用經(jīng)常出現(xiàn)瞬時(shí)不平衡，導(dǎo)致煤氣放散情況時(shí)有發(fā)生。而煤氣智能調(diào)度系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)各工序煤氣回收、使用情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并可動(dòng)態(tài)調(diào)整煤氣系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，提高企業(yè)能源利用率，提升企業(yè)節(jié)能降耗的管理水平。

2020年8月不銹鋼公司煤氣智能調(diào)度系統(tǒng)成功上線，實(shí)現(xiàn)了煤氣系統(tǒng)的集中監(jiān)控管理和及時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整煤氣平衡的運(yùn)行模式，使公司煤氣系統(tǒng)經(jīng)常保持在安全、經(jīng)濟(jì)、合理狀態(tài)。本文介紹了不銹鋼公司煤氣智能調(diào)度系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)踐，對(duì)其該系統(tǒng)在公司煤氣管理中的作用、主要功能和應(yīng)用范圍進(jìn)行了闡述，并對(duì)其應(yīng)用效果進(jìn)行了分析總結(jié)。

1 煤氣智能調(diào)度系統(tǒng)在煤氣管理中的作用

不銹鋼公司煤氣管理系統(tǒng)的主要內(nèi)容包括：焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣的產(chǎn)出、回收、儲(chǔ)存、輸送、使用、平衡調(diào)度的全流程的管理。煤氣智能調(diào)度系統(tǒng)在煤氣管理中的作用包括：

（1）煤氣系統(tǒng)將焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣通過管網(wǎng)輸送至各煤氣用戶，煤氣智能調(diào)度系統(tǒng)就是對(duì)整個(gè)公司內(nèi)煤氣的回收使用實(shí)行集中監(jiān)管、智能調(diào)控，大幅度提高了煤氣的綜合利用效率。

（2）運(yùn)用信息自動(dòng)化強(qiáng)大的功能和手段，將分布于全廠范圍的煤氣回收、使用信息通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)在一起，根據(jù)不同生產(chǎn)模式建立煤氣回收利用的優(yōu)化和調(diào)控模型，實(shí)現(xiàn)煤氣系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測、分散控制、集中管理、優(yōu)化分配[1]，對(duì)廠內(nèi)煤氣實(shí)現(xiàn)有效在線調(diào)控、智能調(diào)度。

（3）當(dāng)煤氣系統(tǒng)發(fā)生異?；蚴鹿蕰r(shí)，煤氣智能調(diào)度系統(tǒng)能夠及時(shí)、準(zhǔn)確和快速的通過集中監(jiān)控系統(tǒng)做出安排和處置，最低限度的減少煤氣系統(tǒng)故障所產(chǎn)生得影響，保證全廠的煤氣系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

2 煤氣智能調(diào)度系統(tǒng)的主要功能

2.1 煤氣智能調(diào)度系統(tǒng)的監(jiān)控功能

不銹鋼公司煤氣系統(tǒng)的主要監(jiān)控內(nèi)容包括：焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣回收及使用的流量、壓力、熱值、溫度等參數(shù)。煤氣智能調(diào)度系統(tǒng)的監(jiān)控功能需求如下：

（1）控制對(duì)象。燃?xì)庹{(diào)度通過煤氣智能調(diào)度系統(tǒng)對(duì)全公司各工序煤氣的回收、消耗量進(jìn)行全盤監(jiān)控，煤氣輸送管網(wǎng)各閥門的開度，通過壓力設(shè)定自動(dòng)調(diào)整。

（2）監(jiān)視對(duì)象。煤氣瞬時(shí)流量、累計(jì)流量、壓力、熱值、溫度，煤氣放散閥門狀態(tài)、回收狀態(tài)以及用戶用量變化等信號(hào)。

2.2 煤氣智能調(diào)度系統(tǒng)的監(jiān)控畫面

煤氣智能調(diào)度系統(tǒng)提供生產(chǎn)狀態(tài)信息、實(shí)時(shí)曲線、參數(shù)設(shè)定等功能。根據(jù)各工序的實(shí)際情況，在保證監(jiān)控對(duì)象的相互關(guān)聯(lián)性的前提下，將煤氣智能調(diào)度系統(tǒng)的監(jiān)控畫面進(jìn)行組合，保證完整的監(jiān)控畫面信息和合理的信號(hào)量，同時(shí)監(jiān)控畫面對(duì)于所有的監(jiān)控對(duì)象的呈現(xiàn)，應(yīng)保證易于辨識(shí)。

2.3 煤氣智能調(diào)度系統(tǒng)的大屏幕監(jiān)視

煤氣智能調(diào)度系統(tǒng)設(shè)置系統(tǒng)大屏，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)容進(jìn)行全局監(jiān)視，具體包括各種與煤氣生產(chǎn)和消耗相關(guān)的各種參數(shù)以及主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，日期(年／月／日)及時(shí)間(時(shí)／分／秒)顯示，并根據(jù)用戶習(xí)慣或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以不同的顏色表示。煤氣智能調(diào)度系統(tǒng)大屏幕內(nèi)容為全廠煤氣系統(tǒng)產(chǎn)、供、消和運(yùn)行的監(jiān)視圖，實(shí)施人工監(jiān)控、智能調(diào)度。

2.4 煤氣智能調(diào)度系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)設(shè)定功能

煤氣智能調(diào)度系統(tǒng)對(duì)影響生產(chǎn)的各種煤氣參數(shù)進(jìn)行設(shè)定上下限范圍和目標(biāo)值，從而實(shí)現(xiàn)煤氣智能調(diào)度系統(tǒng)的自動(dòng)報(bào)警提示和控制，確保煤氣管網(wǎng)壓力不超上限，杜絕煤氣壓力瞬間波動(dòng)對(duì)管網(wǎng)造成損傷。

2.5 煤氣智能調(diào)度系統(tǒng)的信息采集功能

煤氣智能調(diào)度系統(tǒng)將所有煤氣系統(tǒng)運(yùn)行信息進(jìn)行采集和存儲(chǔ)，形成完整的煤氣介質(zhì)信息采集系統(tǒng)。通過信息采集系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)掌握全公司煤氣系統(tǒng)的運(yùn)行情況，遇到異常情況可及時(shí)采取調(diào)度措施，將事故的影響降到最低，使系統(tǒng)盡可能運(yùn)行在最佳狀態(tài)，這在煤氣系統(tǒng)處于非正常情況下特別有效[2]。

煤氣智能調(diào)度系統(tǒng)信息系統(tǒng)具有對(duì)歷史數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行查詢、輸出、編輯、計(jì)算、生成曲線等功能，并提供必要的結(jié)果輸出。對(duì)流量、壓力等關(guān)鍵參數(shù)，信息系統(tǒng)可提供必要的曲線顯示趨勢(shì)。

2.6 煤氣智能調(diào)度系統(tǒng)的在線預(yù)測功能

煤氣智能調(diào)度系統(tǒng)能夠?qū)?shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行平衡分析預(yù)測，為平衡調(diào)配提供決策支持信息。煤氣系統(tǒng)流量預(yù)測是根據(jù)煤氣系統(tǒng)當(dāng)前的曲線，每隔5 min，預(yù)測15 min后的趨勢(shì)，為煤氣系統(tǒng)的在線平衡調(diào)整、減少超計(jì)劃用氣提供決策支持信息。

3 智能調(diào)度系統(tǒng)在煤氣管理的應(yīng)用實(shí)踐

不銹鋼公司成熟的自動(dòng)化、信息化設(shè)施將分布于全廠煤氣用戶及各項(xiàng)參數(shù)通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)在一起，利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)搜集到不同工序煤氣運(yùn)行參數(shù)，并根據(jù)運(yùn)行參數(shù)的特點(diǎn)建立優(yōu)化和調(diào)控模型，實(shí)現(xiàn)煤氣系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測、分散控制、集中管理、優(yōu)化分配。圖1為煤氣智能調(diào)度系統(tǒng)監(jiān)控畫面。

圖1 煤氣智能調(diào)度系統(tǒng)監(jiān)控畫面

3.1 建立轉(zhuǎn)爐煤氣回收動(dòng)態(tài)模型

采用煤氣流量平衡算法，根據(jù)煤氣產(chǎn)生量和消耗量，建立煤氣動(dòng)態(tài)運(yùn)行模型。當(dāng)預(yù)測煤氣柜容超出允許范圍后，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算發(fā)電煤氣調(diào)整方案，平穩(wěn)提高發(fā)電用煤氣流量，通過增加發(fā)電量及時(shí)調(diào)整煤氣供需流量達(dá)到平衡，消除人工調(diào)整不及時(shí)造成發(fā)電煤氣量大起大落的現(xiàn)象發(fā)生，保證了煤氣柜的安全柜容。

煤氣動(dòng)態(tài)模型建立后，提前3小時(shí)錄入轉(zhuǎn)爐吹煉計(jì)劃，發(fā)電、燃?xì)庹{(diào)度、煉鋼調(diào)度、轉(zhuǎn)爐主控室、煤氣柜都可以看到模型的數(shù)據(jù)及給出的發(fā)電煤氣使用量，由發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)模型計(jì)算煤氣使用量進(jìn)行調(diào)整用量，燃?xì)庹{(diào)度負(fù)責(zé)監(jiān)督，過程參數(shù)超標(biāo)會(huì)發(fā)出報(bào)警信息。煤氣動(dòng)態(tài)模型的建立，使燃?xì)庹{(diào)度人工平衡煤氣轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)模型調(diào)度煤氣、人工監(jiān)控的方式，提高了煤氣平衡精準(zhǔn)度和效率。

3.2 數(shù)據(jù)采集

煤氣智能調(diào)度系統(tǒng)將全廠所需的煤氣數(shù)據(jù)全部進(jìn)行采集和存儲(chǔ)，對(duì)所有煤氣數(shù)據(jù)進(jìn)行信息共享管理，用于生產(chǎn)的監(jiān)視分析、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可顯示和查詢公司各工序、各班次和日累積煤氣用量；可按照日?qǐng)?bào)格式出具任意時(shí)間段煤氣報(bào)表。

點(diǎn)擊用戶時(shí)，可以查詢并出具該用戶班組、日、月煤氣報(bào)表。表1為不銹鋼公司煤氣實(shí)時(shí)采集表。

表1 不銹鋼公司煤氣實(shí)時(shí)采集表

3.3 煤氣指標(biāo)考核與管理

通過煤氣數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)收集各工序煤氣回收、消耗情況，依此制定各工序煤氣回收、消耗考核指標(biāo)，并對(duì)各工序煤氣消耗及發(fā)電量實(shí)際進(jìn)行對(duì)比分析。

3.4 在線智能調(diào)度

建立煤氣線性規(guī)劃模型以達(dá)到煤氣利用最佳化，實(shí)現(xiàn)煤氣在線調(diào)度。其技術(shù)特點(diǎn)是：全廠煤氣系統(tǒng)的在線跟蹤控制不僅可以確保生產(chǎn)用氣穩(wěn)定供應(yīng)，還能充分優(yōu)化煤氣系統(tǒng)的平衡，實(shí)現(xiàn)煤氣資源合理有效的配置、提高煤氣利用效率，節(jié)約人工成本。

4 結(jié)語

不銹鋼公司智能調(diào)度系統(tǒng)在煤氣管理中的應(yīng)用實(shí)踐表明，煤氣智能調(diào)度系統(tǒng)對(duì)全公司煤氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行、平衡調(diào)度、事故處理及指揮有著重要的作用，實(shí)現(xiàn)了煤氣系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測、分散控制、集中管理、優(yōu)化分配的管控目標(biāo)。

（1）通過煤氣動(dòng)態(tài)模型的建立，使得燃?xì)庹{(diào)度由人工平衡煤氣轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)模型調(diào)度煤氣、人工監(jiān)控的方式，提高了煤氣平衡精準(zhǔn)度和效率。

（2）煤氣數(shù)據(jù)在線采集系統(tǒng)的投用，實(shí)現(xiàn)了公司所有煤氣數(shù)據(jù)信息的共享和煤氣管理的直觀化和定量化，促進(jìn)了企業(yè)能源管理與企業(yè)生產(chǎn)信息系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，提高了公司的能源管控能力，并為公司煤氣回收利用的考核體系提供了數(shù)據(jù)支撐。

（3）通過建立煤氣線性規(guī)劃模型，提升了煤氣系統(tǒng)的平衡能力，實(shí)現(xiàn)了煤氣在線調(diào)度和煤氣利回收用最佳化，優(yōu)化了煤氣資源的有效配置，提高了煤氣回收利用效率，節(jié)約了人工成本。