本文摘要：風機論文通過智能控制系統保證焦爐集氣管內壓力符合工藝指標，實現鼓風機機前集氣總管的壓力恒定控制，大大改善了焦爐生產及現場環境，完全達到了生產工藝要求。新的智能控制系統有集成自動化程度高，運行穩定，操作簡單，節能高效等明顯優點。解決了兩臺鼓
風機論文通過智能控制系統保證焦爐集氣管內壓力符合工藝指標，實現鼓風機機前集氣總管的壓力恒定控制，大大改善了焦爐生產及現場環境，完全達到了生產工藝要求。新的智能控制系統有集成自動化程度高，運行穩定，操作簡單，節能高效等明顯優點。解決了兩臺鼓風機并列運行靠調節回流閥無法實現壓力恒定和相互無擾動切換，這個困擾焦爐生產的難題。焦爐集氣管壓力智能控制系統的成功應用，對于改善環境、提高煤氣回收量和質量，都具有很高的經濟價值，值得推廣。
《風機技術》(雙月刊)創刊于1959年，由沈陽鼓風機研究所主辦。是我國風機行業唯一的專業技術期刊，中國科技核心期刊，中國科技論文統計源期刊，中國科技期刊引證報告統計源期刊,中國學術期刊綜合評價數據庫統計源期刊，中國期刊全文數據庫全文收入期刊，中國期刊網、光盤國家工程中心用刊。
焦爐生產工藝中，集氣管煤氣壓力的控制效果將直接影響焦爐的生產。如果爐內壓力過高，會導致焦爐冒黑煙，煤氣外泄，嚴重污染環境，同時對現場工人的工作和健康造成極大影響和危害;如果爐內壓力過低，炭化室將出現負壓操作，會吸入大量空氣，浪費大量的煤氣，嚴重影響焦炭和煤氣的產量和質量，并且長期負壓操作將會影響焦爐的正常生產及壽命。鼓風機實施兩運一備運行方式，如果通過調整回流閥(也稱小循環閥)的開度來調節煤氣總管壓力，由于鼓風機前后壓差較大，使得調節閥輕微動作，總管壓力就會發生劇烈波動，超過工藝容許范圍。因此會引起回爐煤氣壓力及外網用戶煤氣量均發生劇變，造成焦爐煤氣量不足或外網用戶不能正常生產，并且煤氣回流造成能量浪費。
1改造背景
滕州市盛源煤焦化有限公司原有JND-40型焦爐兩座，以及配套的備煤、化工產品回收、污水處理等一套完善的生產系統(年產焦炭20萬噸，焦爐煤氣8000萬m3)。滕州市盛源煤焦化公司建廠初期由于對自動化控制缺乏足夠的認識，焦爐煤氣的抽送完全人工操作，人工操作與自動化控制相比不僅效率低下，其精確度和速度都存在很大的差距，因此焦爐集氣管經常出現負壓、高壓，造成了集氣管堵塞、焦爐冒煙冒火等問題，焦爐無法正常生產，化產副產品回收難度加大，不合格的化產副產品難以找到客戶。最后形成了惡性循環:焦爐制約化產，化產影響焦爐，生產舉步維艱，安全沒有保障，公司的面臨著巨大的生存挑戰。針對以上問題，2008年盛源煤焦化有限公司在考察對比了國內外多家煤焦化企業后決定使用焦爐集氣管壓力與風機連鎖智能控制系統對集氣管壓力進行控制。并與唐山市盧氏自動化工程有限公司合作共同開發了適合盛源煤焦化有限責任公司的焦爐集氣管壓力與風機連鎖智能控制系統。
2系統方案設計
2.1集氣管壓力控制系統設計
2.1.1煉焦壓力測控系統設計難點煉焦生產過程中，由于每座焦爐集氣管壓力的相關性很強，各種干擾因素較多、干擾作用強，各集氣管壓力控制比較因難，一般常規控制方法很難達到控制要求。
2.1.2系統設計原則①以往的控制方法是保持初冷前吸力(或風機前吸力)恒定來保證集氣管壓力的穩定，實踐證明這種控制方法是不行的。這種控制方法由于受初冷器等工藝、設備阻力的影響不僅不利于集氣管壓力的穩定，也會降低調節速度，無法克服象焦爐噴灑高壓氨水這樣的強擾動。因為每座焦爐集氣管壓力的變化，都要求初冷前吸力(或風機前吸力)向相反的方向變化。所以初冷前吸力(或風機前吸力)應根據煤氣量、焦爐集氣管壓力的變化而變化。②取壓點的選擇取每個集氣管壓力值做為測量信號直接參與系統調節，因為只有集氣管壓力信號采集直觀、滯后最小，最能及時準確的反映集氣管的實際狀態壓力;煤氣管道上的任何取壓點的測量信號都不能參與控制，否則，系統的靈敏度和相關穩定性都會降低�？紤]到根據各煉焦企業生產、工藝要求，風機前吸力也需保持在一定范圍之間，所以，引入機前吸力信號做為系統輔助控制點。③控制點選擇特點每座焦爐集氣管調節翻板和煤氣系統大回流調節翻板作為控制點，控制點選擇的好，可以保證系統:(1)調節范圍寬;(2)控制速度快;(3)系統的相關穩定性好;(4)為了降低費用，企業現有的測控設備適目前使用狀況經調修后，仍可繼續使用。(5)系統采用了光電隔離，數字濾波等抗干擾措施，保證了系統的安全可靠性。(6)結構簡單，造價低，可操作性強，維修及投運簡便。(7)采用Windows98操作系統及組態軟件編程，人機界面豐富。其中包括控制圖、趨勢圖、自動歷史記錄、報警顯示等。
2.2風機變頻器的選擇變頻器的產業化在80年代中期才開始形成，但隨著大功率電力電子器件的迅速發展和巨大的市場推動力，高壓變頻器十多年來的發展非常迅速，使用器件已經從SCR、GTR、GTO發展到IGBT、IECT、IGCT(SGCT)等，功率范圍從幾百kW到幾十MW，技術已經成熟，可靠性得到保證，應用越來越廣。盛源煤焦化有限公司在考察對比了國內外多家高壓變頻器生產廠家后，決定選用法國施耐德公司生產的Altivar71系列低壓變頻器。Altivar71系列低壓變頻器性能穩定，可靠性高，并且已在電力、冶金、石化、市政供水、水泥等多個領域成功應用，得到了用戶的普遍認可和市場的長久考驗。
2.3焦爐集氣管壓力與風機連鎖智能控制通過集氣管壓力控制系統設計和風機變頻器控制系統設計相配合達到焦爐集氣管壓力與風機連鎖智能控制的目的。集氣管壓力控制系統通過調節翻板進而改變管道特性來控制集氣管壓力;風機變頻器通過調節風機轉速進而改變風機特性來控制集氣管壓力，這兩者相互配合共同反映在采用WindowsXP操作系統的顯示屏上，直觀人機界面豐富，具有很強的可操作性。
3控制方法
(1)集氣管壓力控制系統集氣管壓力控制系統見圖1。(2)風機變頻器控制系統風機變頻器控制系統見圖2。以1#鼓風機為例說明，由3個真空接觸器KM11、KM12、KM13以及2個高壓隔離開關QS11、QS12組成(見圖2)，其中KM11、KM12、KM13為高壓真空接觸器，用于變頻和工頻的電動切換。QS11和QS12為高壓隔離開關，一般情況下處于合閘狀態，僅在變頻器檢修時拉開，用于電機工頻運行情況下對變頻器進行安全檢修。特點:1)可以實現工/變頻自動切換功能。在變頻器出現嚴重故障時，系統能夠自動切入工頻電網中，斷開變頻器時，負載不用停機，滿足現場不能停機要求。2)易實現一運兩備和兩運一備運行方式。即一臺變頻運行，一臺變頻備用，一臺工頻備用;兩臺變頻運行，一臺工頻備用。
4控制方案
由一臺工業控制計算機，相關的A/D采集卡和D/A控制卡及現有外圍測控設備構成系統的硬件部分。根據實際生產狀況，可考慮加手---自動切換操作器，實現生產、設備檢修時的手動操作。
5實施方案
(1)對企業現有測控設備進行調校，保證測量信號準確，執行機構靈活、穩定、閥位反饋準確。(2)將壓力信號線，執行機構控制線、反饋信號線集中敷設到控制室。(3)計算機接收來自壓力變送器(集氣管壓力、風機前吸力等)的參數信號(4～20mA)，經分析、計算輸出控制信號(4～20mA)分別控制生產工藝各相關的執行機構，達到生產、工藝系統穩定。
6控制指標
(1)焦爐集氣管壓力波動值控制在目標值±20Pa;焦爐使用高壓氨水噴灑時，集氣管壓力波動峰值在短時間內迅速消除。(2)測控系統提供豐富的人機界面，實時運行時的趨勢曲線;歷史趨勢曲線;報警發生、狀態;實時、歷史數據紀錄等等。(3)系統相關穩定性好。
7智能控制圖
智能控制見圖3:
8經濟效益與社會效益
焦爐集氣管壓力與風機連鎖智能控制系統2006年12月開始調試，2007年2月正式投入運行。經過一年多的運行產生了較好的經濟效益和社會效益。
8.1經濟效益該系統投入運行后，由于生產穩定焦油回收和粗苯產量均有明顯的提高。(1)焦油產量每月多回收20余噸;(2)粗苯產量由每天5噸增至6.5噸;(3)由于風機的變頻系統，風機用電明顯減少。經濟效益統計:焦油按每噸2000元、粗苯按每噸5000元計每月可增加收入2000×20+5000×(6.5-5)×30=265000元;每年可增加收入265000×12=3180000元由于產量增加，基本不需要增加投入，增加的投入基本為增加的利潤，經濟效益相當可觀。
8.2社會效益(1)該系統投入運行后，兩集氣管均控制壓力均控制在70～80Pa，消除了集氣管負壓和超正壓現象，避免了負壓時空氣進入炭化室和超正壓時焦爐冒煙、冒火，改善了操作環境，減少了污染物的外逸，符合國家節能減排政策。(2)穩定了焦炭的炭化過程，對焦油、粗苯和煤氣的質量均有不同程度的提高。(3)由于實現了自動化操作，相應減輕了工人的勞動強度。
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