焦化廠焦?fàn)t集氣管壓力模糊控制應(yīng)用研究

摘 要：焦?fàn)t的集氣管壓力是焦化廠生產(chǎn)過(guò)程中重要的技術(shù)參數(shù)。焦?fàn)t正常運(yùn)行就需要集氣管的壓力在正常值范圍。若集氣管壓力不處于正常值域會(huì)影響生產(chǎn)出來(lái)的焦炭質(zhì)量和影響生產(chǎn)工具焦?fàn)t的使用壽命。同時(shí)，還會(huì)造成環(huán)境污染。所以焦?fàn)t集氣管壓力的穩(wěn)定對(duì)鋼鐵企業(yè)和環(huán)境有重要作用，也是減少污染和節(jié)約資源的主要手段之一。在焦?fàn)t運(yùn)行過(guò)程中，肯定存在著多種不確定因素干擾著集氣管壓力的穩(wěn)定。炭化室的壓力和加熱變化對(duì)其有著直接影響；鼓風(fēng)機(jī)、外送壓力等對(duì)其有間接影響。在實(shí)際過(guò)程中是很難以精確的數(shù)學(xué)模型來(lái)控制的，只能采用模糊控制對(duì)集氣管壓力進(jìn)行控制。

關(guān)鍵詞：焦化廠；集氣管壓力；模糊控制

1 概述

焦?fàn)t集氣管壓力是生產(chǎn)過(guò)程中重要指標(biāo)之一，它的波動(dòng)不穩(wěn)一直是焦化廠難以攻克的難題。當(dāng)多座焦?fàn)t共用一套系統(tǒng)時(shí)候，集氣管壓力的不穩(wěn)定更為突出，焦?fàn)t不堪重負(fù)出現(xiàn)冒火冒煙的情況，嚴(yán)重的影響了焦?fàn)t的使用壽命。同時(shí)，一個(gè)集氣管壓力不穩(wěn)定會(huì)引起另一個(gè)集氣管壓力的波動(dòng)，出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象。焦?fàn)t經(jīng)常性的冒火冒煙造成炭化室的荒煤氣外溢，影響焦?fàn)t煤氣和化學(xué)產(chǎn)品的回收。如果這樣的情況持續(xù)的話，會(huì)惡化操作環(huán)境，破壞爐體，嚴(yán)重影響焦炭質(zhì)量。對(duì)于這樣的一個(gè)強(qiáng)干擾、非線性、強(qiáng)耦合的控制對(duì)象，利用模糊控制和常規(guī)PID調(diào)節(jié)結(jié)合，對(duì)集氣管壓力系統(tǒng)進(jìn)行控制。

模糊控制是利用模糊數(shù)學(xué)的基本思想和理論的控制方法。在傳統(tǒng)的情況下，控制系統(tǒng)模式的精確性會(huì)影響到控制的優(yōu)劣。若系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的信息詳細(xì)，就越能進(jìn)行精確控制。變量太多的復(fù)雜系統(tǒng)里，想描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)是非常難的，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)又對(duì)此無(wú)能為力，所以工程師采用了模糊數(shù)學(xué)來(lái)處理這些棘手的控制問(wèn)題。

2 焦化廠焦?fàn)t集氣管壓力普遍存在的問(wèn)題

焦?fàn)t集氣管壓力不穩(wěn)定給正常生產(chǎn)帶來(lái)極大困難。經(jīng)過(guò)生產(chǎn)和對(duì)工藝的深刻研究，結(jié)合實(shí)際的操作經(jīng)驗(yàn)，不斷探索集氣管壓力的變化工作，在多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，不僅僅是要解決加煤時(shí)候的高壓氨水對(duì)集氣管壓力影響，還要解決多個(gè)問(wèn)題。（1）常規(guī)的PID原理現(xiàn)在不能單純的適應(yīng)煤氣壓力波動(dòng)，而且不能解決耦合問(wèn)題。（2）焦?fàn)t集氣管壓力和風(fēng)機(jī)入口吸力不穩(wěn)，不能很好地相協(xié)調(diào)。（3）若存在多個(gè)焦?fàn)t共用一套鼓風(fēng)系統(tǒng)的現(xiàn)象，需要克服其帶來(lái)的耦合干擾。（4）初冷器前吸力標(biāo)準(zhǔn)是人工調(diào)節(jié)的，其準(zhǔn)確性得不到保證。

3 模糊控制在焦?fàn)t集氣管壓力上的應(yīng)用

在一些很有經(jīng)驗(yàn)的工人進(jìn)行操作時(shí)，壓力穩(wěn)定效果可以比常規(guī)的PID調(diào)節(jié)器更好，但并不優(yōu)于模糊控制。應(yīng)用模糊控制調(diào)整初冷器吸力，采用集中控制基本原理，通過(guò)控制煤氣流速流量來(lái)平衡焦?fàn)t壓力。由模糊控制進(jìn)行監(jiān)控集氣管壓力，風(fēng)機(jī)入口閥門(mén)及控制信號(hào)，初冷器前吸力的信號(hào)，形成多回路的模糊動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)。運(yùn)用焦?fàn)t煤氣流程工藝和模糊控制理論及初冷器前吸力動(dòng)態(tài)穩(wěn)定控制方法，隨時(shí)關(guān)注生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)的變化。對(duì)焦?fàn)t翻板進(jìn)行模糊解耦控制，動(dòng)態(tài)地控制鼓風(fēng)機(jī)吸力在焦?fàn)t管道中配置次數(shù)和對(duì)多座焦?fàn)t壓力變化進(jìn)行分析和風(fēng)機(jī)入口阻力進(jìn)行智能控制，使之與不斷變化的生產(chǎn)相適應(yīng)，解決焦?fàn)t間的耦合振蕩問(wèn)題，保證各焦?fàn)t的集氣管壓力不在波動(dòng)，而是穩(wěn)定狀態(tài)。

3.1 初冷器前吸力的模糊控制

傳統(tǒng)的分段定值“以靜制動(dòng)”適應(yīng)性較差，需要調(diào)節(jié)初冷器前吸力，采取“以動(dòng)制動(dòng)”和及時(shí)適應(yīng)焦?fàn)t加煤和阻力的變化。初冷器前吸力需要不斷進(jìn)行智能調(diào)節(jié)，風(fēng)機(jī)入口閥執(zhí)行器由計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制，適應(yīng)加煤、機(jī)后阻力變化、消煙除塵的變化需要。

3.2 集中控制方式的運(yùn)用

焦?fàn)t煤氣通過(guò)管道進(jìn)行串通、由初冷器鼓風(fēng)機(jī)傳送到各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，將其作為一個(gè)有機(jī)整體進(jìn)行控制，解決其相互影響的多個(gè)問(wèn)題。目前為止，缺乏“調(diào)節(jié)中心”的集氣管分散調(diào)節(jié)方式，除在形式上，還要在計(jì)算控制上建立一定的聯(lián)系，使之成為一體。計(jì)算機(jī)通過(guò)對(duì)風(fēng)機(jī)入口閥開(kāi)度焦?fàn)t集氣管壓力、初冷器前吸力、焦?fàn)t執(zhí)行器點(diǎn)位、液耦的控制信號(hào)和轉(zhuǎn)速等必須進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)算分析，根據(jù)對(duì)此分析結(jié)果和變化情況進(jìn)行模糊控制，避免相互之間的干擾，保證焦?fàn)t翻板動(dòng)作的一致性，達(dá)到焦?fàn)t集氣管壓力的穩(wěn)定。

3.3 多座焦?fàn)t集氣管壓力專用模糊控制系統(tǒng)

以模糊控制軟件技術(shù)建立“隨動(dòng)控制系統(tǒng)”，其原理是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中賦予人的思維和實(shí)操經(jīng)驗(yàn)，讓它能夠智能化跟蹤關(guān)注焦?fàn)t壓力的變動(dòng)，運(yùn)算出各閥門(mén)所需改變角度的精確值，再快準(zhǔn)的發(fā)出指令，動(dòng)態(tài)調(diào)增風(fēng)機(jī)吸力和其在管道的總配置，保證壓力系統(tǒng)的精確度。

3.4 生產(chǎn)系統(tǒng)中多項(xiàng)波動(dòng)因素的對(duì)應(yīng)措施

爐形和孔數(shù)及結(jié)焦周期的變化決定著各焦?fàn)t煤氣發(fā)生量。管內(nèi)積液和管道阻力處于不平衡狀態(tài)，集氣管壓力正是對(duì)應(yīng)著兩者的變化不斷變化，采取動(dòng)靜態(tài)補(bǔ)償是必需的措施，即運(yùn)用模糊控制配置各焦?fàn)t的吸力和對(duì)初冷器進(jìn)行智能控制來(lái)調(diào)節(jié)各管道中煤氣流量，煤氣不能堵在爐內(nèi)，也不能存在爐內(nèi)完全沒(méi)有煤氣的現(xiàn)象，這樣可以有效的規(guī)避壓力失衡。同時(shí)，這一措施還可以發(fā)揮風(fēng)機(jī)能力，最大煤氣發(fā)生量與其的差距不是太大的時(shí)候，系統(tǒng)可以加以“補(bǔ)償”，及時(shí)檢測(cè)焦?fàn)t的煤氣量，超過(guò)正常值及時(shí)抽走煤氣，減少煤氣量峰值疊加而抽不走的情況。當(dāng)煤氣發(fā)生量與風(fēng)機(jī)能力差距大的時(shí)候，可在最短時(shí)間內(nèi)最大可能地降低爐內(nèi)壓力超高現(xiàn)象。

利用模糊控制，焦?fàn)t集氣管壓力幾乎都能保證處在設(shè)定值內(nèi)。焦?fàn)t內(nèi)壓力控制簡(jiǎn)單且精確度高。不用再設(shè)定PID數(shù)據(jù)和人工操作，可以實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的自動(dòng)化，比人工設(shè)定更為精確，同時(shí)有力地避免了振蕩現(xiàn)象。

4 結(jié)束語(yǔ)

焦化廠焦?fàn)t集氣管塔里控制中運(yùn)用模糊控制系統(tǒng)，解決了困擾企業(yè)很久的問(wèn)題，提高了生產(chǎn)效率，保證焦化廠的產(chǎn)生安全，創(chuàng)收更高的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)模糊控制在非線性、強(qiáng)干擾系統(tǒng)、強(qiáng)耦合系統(tǒng)基礎(chǔ)上跨出了一大步，有助于類似問(wèn)題的有力解決。在控制對(duì)象數(shù)學(xué)模型不能確定的情況下，模糊控制能夠得到滿意的效果。如此情況下，模糊控制可能適用類似的焦?fàn)t和工業(yè)，可廣泛應(yīng)用其中。

參考文獻(xiàn)

[1]符 ，孫紅星，姜明.焦?fàn)t多集氣管壓力智能控制系統(tǒng)的研究[J].燃料與化工，2016，1：21-23+27.

[2]麥雪鳳，寧甲宇.焦?fàn)t集氣管壓力模糊解耦及吸力協(xié)調(diào)控制與應(yīng)用[J].冶金自動(dòng)化，2015，1：72-76.

[3]沈敏.焦?fàn)t集氣管壓力控制的操作分析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2015，11：138.

[4]王杰.計(jì)算機(jī)模糊控制系統(tǒng)在焦?fàn)t集氣管壓力控制中的應(yīng)用[J].自動(dòng)化應(yīng)用，2014，6：44-46.

[5]嚴(yán)志龍.焦?fàn)t集氣管壓力無(wú)級(jí)模糊控制系統(tǒng)[J].新疆有色金屬，2014，S1：166-168.