DCS在煤造气工段优化控制中的应用.doc

综述
我国大部分氮肥厂都用煤为原料，固定床间歇转化制取半水煤
气的工艺，从80年代末开始，造气炉微机油压控制技术开始应用于
造气炉的控制中，直到全面取代原自动机及水压系统，在技术上是一个突破性的进步。
造气炉基本上都是采用PLC做为控制器，且采用单炉单机。由于PLC简单实用且可靠性较高，因此受到厂家的普遍欢迎。但随着技术的进步，造气炉的控制及造气工段的管理由粗放型逐步变成系统性，专家性。此时，PLC的局限性就暴露出来。PLC的特点是处理开关量能力非常强，但处理模拟量能力很弱，计算处理能力差。因此，当对造气炉采用优化控制，对造气工段采用系统管理时，就有必要对目前这种控制模式进行改进。
我公司以前开发出造气炉计算机两级分布式控制系统，即第1级由PLC，控制器，数采器等组成。第2级为工业控制计算机。系统通过RS－422或RS－485等通讯的方式，将两级连接起来，这种模式简单方便，费用较低，但因无硬件冗余等措施，整套系统可靠性较差。造气炉的优化控制只能由第2级来完成，无法由PLC实现。且无法取消操作室中的仪表盘。因此，这种控制模式实际上也是一种过渡方式。
目前，更为先进的DCS早已在我国应用普及，其先进可靠的冗余技术，简单方便的组态及控制软件，丰富多彩的画面显示，高度的系统可靠性，方便实用的操作特点，使其推广的速度非常快。但DCS在造气炉上的应用实例却很少。其中最关键的问题在于，大家已经接受了单机单炉这种控制模式，而要将多台炉子放到DCS上集中控制，其可靠性行吗？
DCS在我国的应用时间大概已有30年了，数量达到几千套，近几年来国产DCS的推广应用也非常迅猛，据不完全统计，也达到了上千套。DCS长期可靠稳定的运行，为在造气炉使用DCS提供了很好的范例。

DCS在造气炉上的应用
目前，我们公司已经成功地将DCS应用于造气炉的控制上，且完成了炉况检测及优化控制软件包的开发应用。此套系统已成功在福建永安智胜化工厂﹑甘肃白银银光聚银公司等厂投运，在稳定炉况及节能降耗方面都有明显效果。
下面将此套系统做一个简单介绍：
造气炉DCS控制系统结构

结构图：
系统由一个控制站，二个操作站（其中一个兼工程师站），一个辅助控制机柜构成,控制站主控制卡、数据转发卡、控制站供电电源均实现1：1热冗余，现场信号直接进入过程控制站，通过冗余的工业以太网络与操作站相连，实现了对生产过程的整体监控。在操作站上增加1个以太网卡及OPC数据接口软件，就可将DCS实时数据方便地传送给MIS网，从而实现全厂综合集成自动化。
2、系统主要功能
（1）、辅助控制机柜
（1.1）造气炉紧急事故处理
每一台炉设置一个紧急停车硬开关，炉子出事故时，按此开关使该炉子处于安全停车状态。
（1.2）造气炉阀门硬手动控制
系统为每一台炉各个阀门设置一个手动控制开关。当炉子处于手动状态时，各阀门的手动开关可以控制阀门的开与关，以便于阀门的维护和检修。
（2）、造气炉程序控制
本系统运用DCS系统提供的梯形图组态方式实现造气炉的时序控制，惰性气体制备控制及吹风自动排队功能。
（3）、阀位检测和安全联锁控制
根据工艺要求，可对每一台炉重要阀门进行阀位检测。一些阀实现开不到位检测，一些阀实现关不到位检测。阀动作不到位时，系统报警，同时可根据工艺要求进行安全联锁控制。
（4）、回路控制
可实现汽包液位、蒸汽总管压力静态前馈等PID控制。
（5）、入炉蒸汽流量的控制
由于没有蒸汽分解率在线测试议，无法对蒸汽量进行闭环控制，但根据上、下行温度以及人工经验，可以做到蒸汽量的开环控制，即使入炉蒸汽调节阀按照一定的比例递减，既节约蒸汽，又可使炉子负荷长期稳定。
（6）氢氮比的控制
利用先进控制策略，实现恒氢或氢氮比的控制，合格率达90％以上。
（7）炉况优化控制系统
（7.1）吹风时间以及上、下吹时间控制
利用计算得出的优化参数吹风负荷系数、上下吹比例系数实时控制吹风时间及上、下吹时间。
（7.2）炉条机转速的控制
利用计算得出的炉条负荷系数实时控制炉条机的转速。
DCS主要管理功能
保存每时刻阀门动作，阀位检测及各个阶段时间的修改，各个控制参数的修改。
设计动态的工艺流程图显示车间的状况及操作。
监督、记录所有的报警。
所有数据的历史及实时曲线。
随机、实时的报表打印。
所有数据均可保存一年。
四、结语
我们认为，利用DCS进行造气炉的优化控制、系统管理，是深挖造气潜能，使造气控制系统升级换代，实现管控一体化的最好选择。