学文网摘要：本文主要通过优化以集气管蝶阀执行器与鼓风机变频器为执行机构的工业自动控制装置，自动调节鼓风机转速、集气管蝶阀开度及放散蝶阀开度，实现稳定集气管压力目的。
关键词：变频器 自动调节 集气管压力
一、改造理由
在炼焦生产中，集气管压力的范围是80PA―120PA，它直接影响焦炭质量、化工产品收率、能源消耗等。
集气管压力的稳定是焦化企业正常生产的保证。生产过程中，炉内压力的稳定受到多种因素的制约：装煤、出焦、炉底换向、炭化过程、工艺设备及管道阻力变化都会影响。压力过低时，炭化室处于负压状态，空气会进入炭化室，导致焦炭燃烧，灰份增加，焦炭质量下降；高温状态下灰分侵蚀炉墙，产生局部结瘤，缩短炉体使用寿命；压力过高时，荒煤气将会就造成跑烟冒火，降低荒煤气的回收率，并造成环境污染。日前，金华焦化公司集气管压力靠人工调节，跟踪不及时，煤气压力波动范围大。现通过对集气管压力实施自动控制，对延长炉体寿命，改善环境，提高煤气回收等具有重大意义。
二、工作原理
基本工作原理：根据反馈集气管压力与设定集气管压力的比较结果发出控制信号，对集气管蝶阀执行器进行控制――当集气管压力高压设定值（或有该趋势）时，则增大集气管蝶阀开度；反之，减小集气管蝶阀开度。当蝶阀开到一定程度集气管压力仍有高与设定压力的趋势时，工控机将发出升高鼓风机转速的控制信号，以增大吸力；反之，当蝶阀关到一定程度(该值可设定)集气管压力仍有低于设定压力的趋势时，工控机将发出降低鼓风机转速的控制信号，以减少吸力。通过鼓风机转速的调节，可是蝶阀角度在设定的范围内――保证足够的阻力分数，增加其调节的灵敏度。最终，系统将稳定在至少有一个蝶阀处于开度最大的状态下，以尽量减少系统的阻力，即最大限度地节省电能。
三、研究过程
1、现场调研
了解现场的生产工艺和设备运行情况，明确功能需求和技术要求，编制工艺和设备的整改建议在内的详实的技术方案。
2、工艺和设备改造和调整
工艺、设备的改造和调整是保证集气管压力控制项目顺利实施并能够取得预期效果的前提和基础。现有的上升管执行机构DKJ 4100B防爆型，其精度为2.5%，精度较差，不利于精确控制集气管压力，更换为DKJ 4100BD防爆型角行程电动执行机构（精度：1.5%）。由此提高调节的灵敏性和精确性。
3、控制系统安装和调试
包括焦炉信号、化产信号的引入，上电测试系统的数据输入、输出，上下位机通讯，远程数据采集。基础控制功能测试，包括各个焦炉集气管基本PID控制功能，初冷器前吸力PID控制，风机计算机调速功能。整定基础PID控制参数。调试上位机功能，包括数据显示，趋势，报警和报表等功能。
4、集气管系统安装和调试
在集气管压力控制站上安装相关算法软件，离线测试控制的合理性和正确性，保证投运的平稳，安全和可靠性。在进行工艺和设备改造的基础上，建立***的集气管压力控制与管理系统。实现数据实时显示，趋势记录和功能操作，直观方便地监视整个集气管系统的运行状态，设定运行参数，管理相关设备的运行。
四、主要技术和管理关键创新点
建立一套DCS控制系统，采集集气管系统的现场生产数据并保存在计算机硬盘中。通过大量的运行数据分析集气管压力系统的动态和静态特性，提取系统所需要的相关参数。基于系统辨识理论并通过数据分析和仿真软件编程，从现场数据提取集气管系统耦合多变量模型。该模型是集气管压力智能协调控制与管理系统所需要的初始模型，模型包括模型结构和模型参数两部分内容。最佳的模型结构有助于保证集气管控制解耦的良好效果。本项目的实施，就是通过DCS系统自动控制集气管电动调节阀及鼓风机变频调速，使焦炉集气管压力稳定。上位机提供人机界面，实现数据实时显示，趋势记录和功能操作，直观方便地监视整个集气管系统的运行状态，设定运行参数，管理相关设备的运行。集气管压力控制系统可以通过以太网与焦炉控制系统进行数据通信并为今后的管理信息系统奠定基础。
五、实践应用
两座焦炉的集气管压力信号、翻板阀位信号、翻板开度控制信号接入到鼓风机房的集气管压力控制系统的控制柜。实现了自动调整运行参数，保证煤气全流程状态监测和协调，优化了运行和管理；稳定生产，避免人为操作失误或者延迟对前后工序的影响，从根本上改善了煤气管理。
系统自动适应推焦、装煤、高压氨水喷洒、焦炉换向、管道阻力变化、用气量波动等各种工况，实现了鼓风机自动调频，实现节约电能的效果。
六、产生经济效益
通过记录系统运行情况和参数，风机运行频率在25―43hz之间，统计自动变频后的风机电力消耗量，比较系统改造前后用电量，改造后，风机用电月度减少3.54万Kwh，年度可减少用电42.48万Kwh，按照0.6元/Kwh计算，年度可减少电力消耗费用25.48万元。杜绝跑烟冒火现象，减少了对环境的污染。煤气系统压力自动调节解决了困扰焦炭生产的一大难题，具有很大的推广价值和应用前景。
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