混合煤氣加壓站控制軟件

混合煤氣加壓站為各種工業(yè)爐窯提供壓力、熱值穩(wěn)定的混合煤氣，從而減少能源的浪費(fèi)，提高燃燒效率，降低鋼損。在其生產(chǎn)運(yùn)行中，尤其當(dāng)生產(chǎn)負(fù)荷、氣源壓力等存在較大 波動(dòng)時(shí)，應(yīng)能夠保證煤氣性能穩(wěn)定及安全運(yùn)行。

從混合煤氣生產(chǎn)的源頭穩(wěn)定住煤氣的壓力和熱值，對(duì)節(jié)能降耗來說可收到事半功倍的效果，但由于煤氣混合過程中存在多種擾動(dòng)因素、各管網(wǎng)之間的耦合問題、熱值測(cè)量問題以及大滯后、強(qiáng)耦合、非線性、時(shí)變等控制難題一直沒有得到較好的解決，使煤氣的混合控制要靠人工操作來維持，壓力與熱值穩(wěn)定的水平難以滿足工業(yè)爐窯的運(yùn)行要求。煤氣加壓站的自動(dòng)控制是提高混合煤氣質(zhì)量和安全運(yùn)行的重要手段。

卡斯特混合煤氣加壓站先進(jìn)控制軟件針對(duì)煤氣混合加壓站的生產(chǎn)運(yùn)行特點(diǎn)和需求，以其高性能和高可靠性品質(zhì)，具有同步穩(wěn)定混氣壓力和熱值穩(wěn)定的功能配置，為煤氣混氣加壓站生產(chǎn)過程的控制提供了完整的解決方案。適用于冶金企業(yè)的高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣三氣混合或其中的兩氣混合生產(chǎn)過程，從而使混合煤氣的壓力和熱值達(dá)到自動(dòng)控制的目的。

卡斯特混合煤氣加壓站先進(jìn)控制軟件是一套基于Windows運(yùn)行環(huán)境的軟件產(chǎn)品，運(yùn)行時(shí)需要安裝NI LabView RT 環(huán)境，可安裝在PC、嵌入式PC機(jī)中構(gòu)成先進(jìn)控制站，應(yīng)用通用的通信協(xié)議和接口與循環(huán)流化床鍋爐控制系統(tǒng)DCS（PLC）建立數(shù)據(jù)連接和共享。

其主要通訊連接方式有：

支持OPC Client功能基礎(chǔ)上的OPC通訊

支持主流HMI軟件的API通訊功能，連接HMI軟件的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫

支持DDE通訊

支持現(xiàn)場(chǎng)總線連接

ControlNet

Profibus DP

工業(yè)以太網(wǎng)

MODBUS RTU

MODBUS TCP

包括四個(gè)功能模塊，構(gòu)成多入多出的整體控制系統(tǒng)，實(shí)施綜合解耦和統(tǒng)一調(diào)度，完成與混合煤氣加壓站相關(guān)的全部控制功能：

熱值控制模塊

焦煤控制模塊

高煤控制模塊

轉(zhuǎn)煤控制模塊

1先進(jìn)控制軟件的特點(diǎn)

▲　提供焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣之中的兩氣混合、三氣混合甚至四氣混合的自動(dòng)控制。

▲　充分利用煤氣混氣站/加壓站已具備的基本測(cè)量儀表和執(zhí)行器，如管線壓力和流量測(cè)量儀表，閥門等，以無模型自適應(yīng)控制技術(shù)為核心，同步穩(wěn)定混合煤氣的壓力和熱值，具備氣源和混氣負(fù)荷變化的良好響應(yīng)能力。

▲　適用于先混氣后加壓與先加壓后混氣兩種運(yùn)行模式

▲　具有熱值儀容錯(cuò)控制能力，支持熱值儀單臺(tái)離線下的熱值精確控制，以及熱值儀全部離線條件下的熱值連續(xù)控制

▲　系統(tǒng)投運(yùn)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便、平穩(wěn)可靠。

應(yīng)用案例

在冶金企業(yè)中，煤氣混合加壓站的作用主要是保證生產(chǎn)安全與供需平衡，維持熱值穩(wěn)定。隨著產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和節(jié)能降耗需求的不斷提高，加熱爐等煤氣用戶對(duì)煤氣熱值穩(wěn)定的要求也愈來愈高。某燃?xì)鈴S為了摸索穩(wěn)定熱值的控制規(guī)律，對(duì)2#加壓站控制系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改造。我公司通過投標(biāo)，承擔(dān)了先進(jìn)控制系統(tǒng)改造工作。

燃?xì)鈴S2#加壓站有1700和1780兩條混合煤氣管線，負(fù)責(zé)1700、1780等生產(chǎn)線上的24臺(tái)加熱爐的供氣任務(wù)，混合煤氣的供氣量為8萬—28萬Nm3/h，為先混合后加壓，高、焦、轉(zhuǎn)三氣四混結(jié)構(gòu)，其中僅兩種轉(zhuǎn)爐煤氣設(shè)有氣柜。由于生產(chǎn)負(fù)荷變化大，在兩條混合煤氣管路的加壓風(fēng)機(jī)前、后均設(shè)有連通管，以便在生產(chǎn)負(fù)荷較低時(shí)使用一條線供氣，以保證壓力和熱值的穩(wěn)定。

2#加壓站原有A-B公司PLC一套，用高爐煤氣控制機(jī)前混合壓力，熱值控制采用焦?fàn)t煤氣按動(dòng)態(tài)比例控制熱值的方法，控制器為PID調(diào)節(jié)器。原控制系統(tǒng)在壓力平衡控制方面比較穩(wěn)定可靠，但對(duì)大擾動(dòng)響應(yīng)速度較慢；熱值波動(dòng)比較大。

控制方案

針對(duì)控制系統(tǒng)的要求，我們選用了無模型自適應(yīng)控制器，并根據(jù)控制器特性對(duì)控制策略上作了相應(yīng)調(diào)整。

控制效果

由于上述組合策略的作用，控制取得了良好的效果。

基本結(jié)論

?MFA控制系統(tǒng)操作方便，運(yùn)行可靠

?系統(tǒng)對(duì)各種工況及現(xiàn)場(chǎng)操作有較強(qiáng)的適應(yīng)能力；無論是在開關(guān)風(fēng)機(jī)檔板、起停1780、增減轉(zhuǎn)爐煤氣等情況下，還是在用戶負(fù)荷大范圍波動(dòng)時(shí)，MFA控制系統(tǒng)均可在自動(dòng)狀態(tài)下有效運(yùn)行

?在一般工況下，混合煤氣熱值基本穩(wěn)定在±0.2 MJ/m3范圍內(nèi)

?由于較為劇烈擾動(dòng)造成的混后熱值超出±0.2 MJ/m3范圍，MFA控制系統(tǒng)可以在長達(dá)15分鐘（一般3--5分鐘）恢復(fù)平穩(wěn)

?機(jī)前壓力的波動(dòng)范圍更?。ㄅc原系統(tǒng)比較，波動(dòng)范圍收窄30%）

?在大擾動(dòng)出現(xiàn)時(shí)，系統(tǒng)響應(yīng)能力較原系統(tǒng)有較大幅度的提高

?在氣源（高煤、焦煤、轉(zhuǎn)煤）熱值完全使用設(shè)定值的情況下，系統(tǒng)依據(jù)混后熱值，仍可進(jìn)行有效的串級(jí)閉環(huán)控制