煤气混合加压站的热值控制.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径学海无涯苦作舟页码：煤气混合加压站的热值控制作者：张晓军刘刚出处：阅读：发布时间：2005-3-3016:54:00供稿：沈阳卡斯特科技发展有限公司1概述在冶金企业中煤气混合加压站的作用主要是保证生产安全与供需平衡维持热值稳定。随着产品结构调整和节能降耗需求的不断提高加热炉等煤气用户对煤气热值稳定的要求也愈来愈高。鞍钢燃气厂为了摸索稳定热值的控制规律对2#加压站控制系统进行了技术改造。我公司通过投标承担了先进控制系统改造工作。鞍钢燃气厂2#加压站有1700和1780两条混合煤气管线负责1700、1780等生产线上的24台加热炉的供气任务混合煤气的供气量为8万—28万Nm3/h为先混合后加压高、焦、转三气四混结构其中仅两种转炉煤气设有气柜。由于生产负荷变化大在两条混合煤气管路的加压风机前、后均设有连通管以便在生产负荷较低时使用一条线供气以保证压力和热值的稳定。2#加压站原有A-B公司PLC一套用高炉煤气控制机前混合压力热值控制采用焦炉煤气按动态比例控制热值的方法控制器为PID调节器。原控制系统在压力平衡控制方面比较稳定可靠但对大扰动响应速度较慢；热值波动比较大。图1：二加压工艺流程原理图2技术改造目标此次改造提出了国内同类项目中最为严格的参数要求。2.1稳定混合煤气热值在正常工况下基本能稳定在设定值的±50kcal/m3(0.21MJ/m3)在遇到较大扰动时能够迅速收敛。2.2提高混合煤气压力控制能力混合压力控制的响应速度要有明显提高大幅度减少机前混合压力下降到零的次数和延续时间。3控制难点分析煤气混合加压站控制回路不多但从控制上却十分典型。3.1强耦合煤气混合加压站控制中普遍存在阀门间的强耦合问题。二加压的系统中除了存在前后阀耦合、高焦煤气间耦合还存在着1700和1780两条管网间的耦合。耦合强度受混合加压站结构、气源压力和用户负荷波动的影响。在二加压系统中高炉煤气前后阀的耦合较强焦炉煤气流量阀对机前压力的影响较大；1780由于负荷变化的扰动较大阀门间的耦合作用显尤其突出。1700和1780两条管网间在机前压力波动较大时耦合作用明显。3.2大滞后和时变热值仪的测量机理决定了热值的测量必然存在滞后而受安装位置和控制方式的影响滞后作用会明显不同同时存在滞后时间的时变现象。二加压的系统中热值过程的时间常数大约在40秒左右滞后时间在4～8分钟之间波动τ/T≌6～16是典型的大滞后加时变过程。3.3非线性大口径蝶型阀门必然存在非线性加上机械死区和回差的作用会在不同阀位区域明显影响调节过程尤其在低阀位区域可控性很差。3.4扰动幅度大在二加压的控制系统运行过程中受工艺条件的影响时常会产生出现较大扰动（如：转炉煤气开始/停止供气、用户负荷大幅度的增减量、启动/停止1780线等）尤其在机前压力突然下降时会造成安全生产隐患。在机前压力突然变化时高炉煤气大幅度调整供气流量来平衡机前压力的变化焦炉煤气作相应调整的时间较滞后会导致热值大幅度波动。4控制方案针对控制系统的要求我们选用了无模型自适应控制器并根据控制器特性对控制策略上作了相应调整。4.1MFA控制器无模型自适应控制技术(Model-FreeAdaptiveControlMFA)和相应的控制软件产品CyboCon是美国通控集团公司博软分部(CyboSoftGeneralCybernationGroupInc.)于1998年1月正式推出并取得专利。CyboCon是世界上首套“即插即用”式单变量和多变量控制软件可对简单或复杂的工业过程作自适应控制。与传统的自适应控制技术相比CyboCon的无模型自适应(MFA)控制器的实用性非常强。使用者无需进行控制器设计、过程辩识也不需知道过程的定量知识就可将控制器投入运行。即使过程的动态特性有很大变化也不需重新整定控制器参数。自CyboCon软件在1997年10月美国仪器仪表展览会上(ISATech97)首次展出以来受到了专家、用户和媒体的高度评价。1998年获得了美国《仪器和自动化新闻》(IAN)杂志的Editor’sChoice奖.同年美国《烃加工》(HydrocarbonProcessing)杂志评为创新产品专栏的新产品之一。美国《控制工程》杂志在98年2月刊上作了专文报道和评论。1999年3月向美国通控公司博软分部颁发了该杂志1998年优秀软件大奖。2000年获ISA2000“最佳展品”奖。2001年ISA2001休斯顿博览会上获“总裁奖”。无模型自适应控制技术是该公司多年来坚持不懈努力的结果。在CyboCon中包含的是一系列近年来新发明的无模型自适应控制器包括单变量、多变量、抗滞后、解耦、前馈、带约束