焦化廠集氣管壓力調解系統智能化改造

徐　躍

(雞西赫陽燃氣有限公司，黑龍江 雞西　158100)

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焦化廠集氣管壓力調解系統智能化改造

徐躍

(雞西赫陽燃氣有限公司，黑龍江 雞西158100)

摘要：焦爐集氣管壓力是煉焦生產中最為重要的調解環節和控制參數，其壓力調解效果的好壞直接影響到焦爐的生產和設備的安全。采用計算機技術、自動控制技術、變頻調速技術構成了焦爐集氣管壓力自動調解系統，可實現焦爐煤氣總管吸力、鼓冷鼓風機頻率、焦爐集氣管壓力的自動協調控制，其對焦爐集氣管系統進行有效調節，充分保障了生產、安全的需要。

關鍵詞：變頻器；研華工控機；智能調解控制

焦爐集氣管壓力是煉焦生產中最為重要的調解環節和控制參數，焦爐集氣管壓力過高會造成焦爐爐體冒煙冒火，污染環境，對操作人員的人身安全構成威脅；壓力過低會使空氣進入煙氣中造成煤氣部分燃燒，嚴重時會產生爆炸。壓力的不穩定還會影響到回爐煤氣加熱系統溫度，直接影響焦炭質量，并使煤氣系統壓力、流量不穩定，影響化產系統的正常運行和化產產品的回收。雞西赫陽燃氣有限公司原有的集氣管壓力調節系統是采用老舊式的調解器、執行器構成的小循環系統結合手動閥門調解的大循環系統構成，由于焦爐產量的大幅變化，被控對象的多層擾動及非線性變化嚴重，因此傳統調解方式已不能滿足雞西赫陽燃氣有限公司生產、安全的需要，通過多年探索，我們采用計算機技術、變頻技術、自動化技術對焦爐集氣管壓力調解系統進行了技術改造，在不影響生產的條件下，圓滿地完成了改造任務，經實踐應用充分證明該系統完全滿足生產需要，充分改善了生產環境，提高了煤氣回收量和焦炭質量，大大提高了化產產品產量及質量。

1焦爐集氣管壓力調解控制系統構成

煤氣輸送流程包括焦爐、初冷器、鼓風機、化產和煤氣壓送，焦爐生產出的荒煤氣是不能直接送給用戶使用的，要經過初冷器冷卻后，進入鼓風機環節，鼓風機在整個煤氣輸送過程中起到了非常重要的作用，是煤氣流動的動力源，煤氣在鼓風機動力的驅動下進入化產工段進行凈化后送至煤氣壓送工段并最終送給用戶使用，在整個流程上任一節點發生擾動都將破壞該點煤氣輸送平衡，導致該點以及流程內其它各點壓力分布的改變，最終影響集氣管壓力穩定和相關生產單元正常生產。

本系統的作用就是在焦爐產量動態變化及工藝系統發生擾動的情況下，系統能動態跟蹤調解焦爐集氣管執行器開度及鼓冷風機頻率，使焦爐集氣管壓力始終保持在微正壓狀態下工作。本系統采用臺灣研華工控機及組態王軟件建立集氣管壓力調解系統的站控層，由執行器、伺服放大器、阻尼器、調解器、操作臺、配電柜等構成現地層。本控制系統具有實際集氣管壓力、設定集氣管壓力、變頻器頻率等顯示，集氣管壓力可以任意設定，自動變頻與手動變頻、變頻與工頻等多種工作方式，同時還具有電源缺相、變頻器故障、過載、過流、欠壓等多種保護功能。

本系統采用雙回路電源供電，供電系統一用一備采用雙擲開關進行切換方式，主回路分為變頻回路及工頻回路，變頻回路由空氣開關QF1、變頻器、1號風機變頻主接觸器KM1、2號風機變頻主接觸器KM2、3號風機變頻主接觸器KM3構成，采用一托三控制方式即一臺變頻器可選擇性地分別獨立變頻驅動1號、2號、3號風機運行。工頻回路由空氣開關QF2及1號風機工頻主接觸器KM4、3號風機工頻主接觸器KM5構成，采用一托二控制方式即可分別控制1號、3號電動機工頻起動運行(見圖2)。因雞西赫陽燃氣有限公司工況狀態下采用起動一臺工頻風機，起動一臺變頻風機完全可滿足生產需要，所以我們采用以上風機控制方式。

控制回路分為變頻控制回路及工頻控制回路，1號風機變頻起動：按下QA1起動按鈕，電源通過TA1停止按鈕、2號變頻風機主接觸器聯鎖常閉點KM2、3號變頻風機主接觸器聯鎖常閉點KM3、1號風機工頻主接觸器聯鎖常閉點KM4送至1號變頻風機主接觸器KM1線圈端，KM1、KA1吸合分別控制變頻器及1號電機變頻起動。2號風機變頻起動、3號風機變頻起動控制方式與1號風機變頻起動方式相同，就不再重復說明。風機工頻起動方式因歷史原因采用現地及遠方啟動方式，工頻控制回路中的電氣安全聯鎖方式與變頻控制回路中的方式相同(見圖2)。

圖1　集氣管壓力調解控制流程構成

2系統控制原理

圖2　集氣管壓力調解系統控制原理圖

站控層的工控機采用臺灣研華工控機及組態王軟件構成，工控機輸入采集卡采用PCL-883模擬量輸入卡，其分別采集1號集氣管壓力信號、1號碟閥開度反饋信號、2號集氣管壓力信號、2號碟閥開度反饋信號、鼓風機前總管吸力信號、鼓風機后總管壓力信號及變頻器頻率反饋信號。工控機采集到相關信號經組態軟件及其它上位機軟件智能計算、邏輯控制后經PCL-726模擬量輸出卡，分別控制變頻器頻率(0-10V)、1號蝶閥開度、2號蝶閥開度，1、2號蝶閥控制信號(0-10V)通過信號轉換器轉換成4-20mA信號后去現場分控制焦爐1號爐、2號爐蝶閥開度。PCL-726 B1-B3端子采集的是1-3號風機的變頻運行信號，B4端子采集的是遠程/現地控制信號，見圖3。

3技術特點與指標

集氣管壓力調解系統是將化產鼓風機吸力、兩座焦爐的集氣管壓力、兩座焦爐的執行器開度、化產鼓風機的頻率作為一個系統進行優化調節，最終保證了兩座焦爐的集氣管壓力控制在設定值±10Pa范圍內，在有較大擾動的情況下系統可在5秒內使集氣管壓力恢復正常，集氣管壓力調定值可在線進行實時修改。

4工業運行結果

圖3　采集卡接線圖

集氣管壓力調解系統投入運行后，能有效穩定集氣管壓力，消除了焦爐冒煙著火隱患(改造前因焦爐冒煙污染環境，雞西赫陽燃氣有限公司多次受到環保局處罰，改造后再沒受到處罰)，降低了風機能耗，提高了鼓冷風機運行平穩性，系統能適應各種復雜工況，消除了傳統調節系統的滯后性和不確定性，實現了煤氣全流程狀態監測和協調控制。

5經濟、社會效益

該系統投入使用以后，因其能根據產氣量動態自動調解焦爐集氣管壓力，使焦爐爐體壓力始終保持在微正壓狀態下工作，避免了焦爐冒煙冒火現象的發生，杜絕了焦爐煤氣向大氣中的直接排放，每年為企業多回收煤氣量達300多萬立方，創造直接經濟效益達300多萬元。本系統因采用變頻調解技術驅動鼓冷風機，其可按產氣量的變化自動調協風機變頻頻率，使電動機軸功率根據工況自動調整按需輸出，節約了大量電能，年節約電費達40多萬元，焦爐的工作環境也從根本上很到了改善。

參考文獻

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Class No.:TP273Document Mark：A

(責任編輯：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

中圖分類號：TP273

文獻標識碼：A

文章編號：1672-6758(2016)04-0053-3

作者簡介：徐躍，工程師，雞西赫陽燃氣有限公司。研究方向：機電設備維修管理。