焦炉集气管压力F-PID复合控制系统的设计与应用

发布时间：2020-05-28 09:05

【摘要】：一直以来,集气管压力控制都是焦炉生产的重要环节,不仅关系环境保护、能源浪费、产品回收,也影响到生产工况和焦炉寿命。随着经济社会的发展,钢铁行业面临的节能环保的压力越来越大。实施精细管理,降低成本,也成为企业生存和发展的关键所在。因此,通过自动化改造,实现集气管压力的稳定控制,具有重要的实际意义。而长期以来,焦炉集气管压力都是使用单回路PID方式进行控制。但集气管压力控制具有受干扰因素复杂、耦合强、非线性、大滞后等特点,同时可能存在管网分布不对称,测量和控制设备性能差等问题,这都给控制带来了麻烦。为解决上述问题,改善集气管压力控制,本文对集气管压力对象特性进行了简化分析,讨论了影响控制的主要因素,开展大量外部设备改造。结合实际,将焦炉生产的长期、有效的操作经验转化为控制规则,提出并设计了一种模糊控制、前馈控制和PID控制相结合的复合控制方案,同时引入了专家系统和解耦控制,利用Matlab软件进行离线仿真。在原有西门子S7-400 PLC控制系统基础上,进行PLC编程及监控画面组态,最终在实际生产中予以实施。本论文基于柳钢焦化厂集气管压力模糊控制改造项目,采取理论结合实际的方法开展。本文设计的控制方式不一定是最先进的,但实践证明是合理有效的,体现了工程实践的意义。通过系统的投用,实现了PID经典控制和模糊控制算法的优势互补,实现四焦焦炉集气管压力的自动调节,控制性能明显改善,取得了良好的经济效益和社会效益,为后续改造完善和其他焦炉推广应用,奠定了基础。
【图文】：

示意图,焦炉荒煤气,集气,过程

约占２５％，即为荒煤气。在荒煤气的组分中，含有大量粗苯、焦油、氨等可供提取回收。逡逑而回收之前，先要对煤气进行收集和冷却。这个过程就是荒煤气的集气过程。主要流程逡逑如图２－１所示。逡逑出水口逡逑逦＼邋巧巧巧逦￥邋Ａ邋；邋呵逡逑图２－１焦炉荒煤气集气过程示意图Ｗ逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｒａｗ邋ｇａｓ邋ｆｒｏｍ邋ｃｏｋｅ邋ｏｖｅｎ邋ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋间逡逑自焦炉炭化室出来的煤气温度约７００’Ｃ，经过上升管一桥管一集气管（在此用７０？逡逑７５’Ｃ的循环氨水喷洒，煤气被冷却到８０？８５’Ｃ，，约有６０％的焦油蒸汽冷却下来，即重逡逑质焦油）一气液分离器（这时粗煤气中水汽体积约占５０％）邋—初冷器（使残余焦油和约逡逑９３％的水蒸气冷凝下来，煤气被冷却至２５？３５’Ｃ，质量减少２／３，体积减少２店，并被水逡逑蒸气所饱和）一鼓风机（绝热压缩升温１０？１５’Ｃ，焦油和水的雾滴在离也力的作用下大逡逑部分＾液态形式析出）＾电捕焦油器，进入后续的煤气净化环节，最终得到净煤气。逡逑在煤气的收集过程中，集气管是煤气导出的重要设备，同时，各炭化室产出的氨水逡逑和焦油也汇集于此。集气营上部设有氨水喷嘴，通过喷洒氨水冷却高温煤气。工艺控制逡逑的一个重要参数即集气管煤气压力

框图,单段,系统总体结构,框图

施集气管压力控制的改造。设计使用复合型模糊控制系统取代原来的ＰＥＤ单回路控制，逡逑并根据集气管控制的特殊情况，引入前馈补偿、专家解z1等控制。单段集气管压力控制逡逑的总体结构如图２－３所示，其他支管集气管压力控制方式相同：逡逑￣烰］逦W＾前＊力逡逑Ｉ邋｜ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｒ邋Ｉ邋ＩＨ邋Ｉ逦Ｉ邋巧逡逑ａ邋一＂？＂产一。品邋Ｉ逦１ａ？ｒ｜逦Ｈ邋Ｆ？邋ＨＨ邋Ｉｎｉ逦安调节阀邋Ｈ邋巧控对象邋Ｉ邋ｊ邋ｙ邋？逡逑田Ｉ邋了邋着逡逑Ｉ逦Ｉ逦？？拴巧巧必逦１逦？￣￣逡逑１逦逦Ｊ逡逑Ｉ逦ＰＩ捏巧巧Ｉ逦１逡逑逦１检n,装３Ｅ邋逦逦逦逡逑图２－３单段集气管压力控制系统总体结构框图逡逑Ｆｉｇ．２－３邋Ｔｈｅ邋ｏｖｅｒａｌｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｃｏｎｔｒｏｌ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ｆｏｒ邋ｏｎｅ邋ｏｆ邋ｇａｓ邋ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ邋ｐｒｅｓｓｕｒｅ逡逑１５逡逑
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ520.5;TP273

【参考文献】