焦化厂集气管压力调解系统智能化改造

徐　跃

(鸡西赫阳燃气有限公司，黑龙江 鸡西　158100)



焦化厂集气管压力调解系统智能化改造

徐跃

(鸡西赫阳燃气有限公司，黑龙江 鸡西158100)

摘要：焦炉集气管压力是炼焦生产中最为重要的调解环节和控制参数，其压力调解效果的好坏直接影响到焦炉的生产和设备的安全。采用计算机技术、自动控制技术、变频调速技术构成了焦炉集气管压力自动调解系统，可实现焦炉煤气总管吸力、鼓冷鼓风机频率、焦炉集气管压力的自动协调控制，其对焦炉集气管系统进行有效调节，充分保障了生产、安全的需要。

关键词：变频器；研华工控机；智能调解控制

焦炉集气管压力是炼焦生产中最为重要的调解环节和控制参数，焦炉集气管压力过高会造成焦炉炉体冒烟冒火，污染环境，对操作人员的人身安全构成威胁；压力过低会使空气进入烟气中造成煤气部分燃烧，严重时会产生爆炸。压力的不稳定还会影响到回炉煤气加热系统温度，直接影响焦炭质量，并使煤气系统压力、流量不稳定，影响化产系统的正常运行和化产产品的回收。鸡西赫阳燃气有限公司原有的集气管压力调节系统是采用老旧式的调解器、执行器构成的小循环系统结合手动阀门调解的大循环系统构成，由于焦炉产量的大幅变化，被控对象的多层扰动及非线性变化严重，因此传统调解方式已不能满足鸡西赫阳燃气有限公司生产、安全的需要，通过多年探索，我们采用计算机技术、变频技术、自动化技术对焦炉集气管压力调解系统进行了技术改造，在不影响生产的条件下，圆满地完成了改造任务，经实践应用充分证明该系统完全满足生产需要，充分改善了生产环境，提高了煤气回收量和焦炭质量，大大提高了化产产品产量及质量。

1焦炉集气管压力调解控制系统构成

煤气输送流程包括焦炉、初冷器、鼓风机、化产和煤气压送，焦炉生产出的荒煤气是不能直接送给用户使用的，要经过初冷器冷却后，进入鼓风机环节，鼓风机在整个煤气输送过程中起到了非常重要的作用，是煤气流动的动力源，煤气在鼓风机动力的驱动下进入化产工段进行净化后送至煤气压送工段并最终送给用户使用，在整个流程上任一节点发生扰动都将破坏该点煤气输送平衡，导致该点以及流程内其它各点压力分布的改变，最终影响集气管压力稳定和相关生产单元正常生产。

本系统的作用就是在焦炉产量动态变化及工艺系统发生扰动的情况下，系统能动态跟踪调解焦炉集气管执行器开度及鼓冷风机频率，使焦炉集气管压力始终保持在微正压状态下工作。本系统采用台湾研华工控机及组态王软件建立集气管压力调解系统的站控层，由执行器、伺服放大器、阻尼器、调解器、操作台、配电柜等构成现地层。本控制系统具有实际集气管压力、设定集气管压力、变频器频率等显示，集气管压力可以任意设定，自动变频与手动变频、变频与工频等多种工作方式，同时还具有电源缺相、变频器故障、过载、过流、欠压等多种保护功能。

本系统采用双回路电源供电，供电系统一用一备采用双掷开关进行切换方式，主回路分为变频回路及工频回路，变频回路由空气开关QF1、变频器、1号风机变频主接触器KM1、2号风机变频主接触器KM2、3号风机变频主接触器KM3构成，采用一托三控制方式即一台变频器可选择性地分别独立变频驱动1号、2号、3号风机运行。工频回路由空气开关QF2及1号风机工频主接触器KM4、3号风机工频主接触器KM5构成，采用一托二控制方式即可分别控制1号、3号电动机工频起动运行(见图2)。因鸡西赫阳燃气有限公司工况状态下采用起动一台工频风机，起动一台变频风机完全可满足生产需要，所以我们采用以上风机控制方式。

控制回路分为变频控制回路及工频控制回路，1号风机变频起动：按下QA1起动按钮，电源通过TA1停止按钮、2号变频风机主接触器联锁常闭点KM2、3号变频风机主接触器联锁常闭点KM3、1号风机工频主接触器联锁常闭点KM4送至1号变频风机主接触器KM1线圈端，KM1、KA1吸合分别控制变频器及1号电机变频起动。2号风机变频起动、3号风机变频起动控制方式与1号风机变频起动方式相同，就不再重复说明。风机工频起动方式因历史原因采用现地及远方启动方式，工频控制回路中的电气安全联锁方式与变频控制回路中的方式相同(见图2)。

图1　集气管压力调解控制流程构成

2系统控制原理

图2　集气管压力调解系统控制原理图

站控层的工控机采用台湾研华工控机及组态王软件构成，工控机输入采集卡采用PCL-883模拟量输入卡，其分别采集1号集气管压力信号、1号碟阀开度反馈信号、2号集气管压力信号、2号碟阀开度反馈信号、鼓风机前总管吸力信号、鼓风机后总管压力信号及变频器频率反馈信号。工控机采集到相关信号经组态软件及其它上位机软件智能计算、逻辑控制后经PCL-726模拟量输出卡，分别控制变频器频率(0-10V)、1号蝶阀开度、2号蝶阀开度，1、2号蝶阀控制信号(0-10V)通过信号转换器转换成4-20mA信号后去现场分控制焦炉1号炉、2号炉蝶阀开度。PCL-726 B1-B3端子采集的是1-3号风机的变频运行信号，B4端子采集的是远程/现地控制信号，见图3。

3技术特点与指标

集气管压力调解系统是将化产鼓风机吸力、两座焦炉的集气管压力、两座焦炉的执行器开度、化产鼓风机的频率作为一个系统进行优化调节，最终保证了两座焦炉的集气管压力控制在设定值±10Pa范围内，在有较大扰动的情况下系统可在5秒内使集气管压力恢复正常，集气管压力调定值可在线进行实时修改。

4工业运行结果

图3　采集卡接线图

集气管压力调解系统投入运行后，能有效稳定集气管压力，消除了焦炉冒烟着火隐患(改造前因焦炉冒烟污染环境，鸡西赫阳燃气有限公司多次受到环保局处罚，改造后再没受到处罚)，降低了风机能耗，提高了鼓冷风机运行平稳性，系统能适应各种复杂工况，消除了传统调节系统的滞后性和不确定性，实现了煤气全流程状态监测和协调控制。

5经济、社会效益

该系统投入使用以后，因其能根据产气量动态自动调解焦炉集气管压力，使焦炉炉体压力始终保持在微正压状态下工作，避免了焦炉冒烟冒火现象的发生，杜绝了焦炉煤气向大气中的直接排放，每年为企业多回收煤气量达300多万立方，创造直接经济效益达300多万元。本系统因采用变频调解技术驱动鼓冷风机，其可按产气量的变化自动调协风机变频频率，使电动机轴功率根据工况自动调整按需输出，节约了大量电能，年节约电费达40多万元，焦炉的工作环境也从根本上很到了改善。

参考文献

[1]吕汀，石红梅.变频技术原理与应用[M].北京：机械工业出版社，2007.

[2]陈远立.电气控制与可编程控制器[M].广州：华南理工大学出版社，2004.

[3]刘士荣.工业控制计算机系统及其应用[M].北京：机械工业出版社，2008.

[4]陈文虎.焦炉集气管压力影响因素的探讨[J].燃料与化工，2008(9).

[5]张继青.焦炉集气管压力自动调节系统的应用[J].山西焦煤科技，2004(10).

Class No.:TP273Document Mark：A

(责任编辑：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

中图分类号：TP273

文献标识码：A

文章编号：1672-6758(2016)04-0053-3

作者简介：徐跃，工程师，鸡西赫阳燃气有限公司。研究方向：机电设备维修管理。