焦?fàn)t集氣管壓力計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

羅昌績，李鐵蓮

（山西煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030031）

焦?fàn)t集氣管壓力計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

羅昌績，李鐵蓮

（山西煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030031）

針對(duì)焦化廠焦?fàn)t生產(chǎn)效率低、環(huán)境污染嚴(yán)重的問題，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制、高能放散點(diǎn)火及變頻調(diào)速控制。詳細(xì)闡述了集氣管壓力的計(jì)算機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)、焦?fàn)t荒煤氣自動(dòng)放散點(diǎn)火及鼓風(fēng)機(jī)變頻控制系統(tǒng)的硬件組成和軟件說明。

焦?fàn)t；集氣管壓力；計(jì)算機(jī)控制

目前許多中小型焦化廠焦?fàn)t集氣管壓力平衡調(diào)節(jié)仍采用人工操作翻板閥完成，鼓風(fēng)機(jī)機(jī)前吸力的控制靠人工操作鼓風(fēng)機(jī)回流閥來調(diào)節(jié)，這種人工操作就不可避免地造成了焦?fàn)t壓力平衡控制及鼓風(fēng)機(jī)機(jī)前吸力控制不及時(shí)、動(dòng)態(tài)跟隨性不好，因此造成了焦?fàn)t內(nèi)煤氣壓力的不穩(wěn)定、多座焦?fàn)t間壓力不均衡，從而從根本上影響了焦?fàn)t的使用壽命。焦?fàn)t荒煤氣外泄是煉焦生產(chǎn)過程中的主要污染源。尤其當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)故障、突然停電、煤氣疏導(dǎo)系統(tǒng)故障而集氣管壓力居高不下時(shí)，只能將煤氣直接排入大氣，造成很大污染，有時(shí)甚至導(dǎo)致焦?fàn)t四處跑煙冒火，燒壞焦?fàn)t鐵件。為了滿足環(huán)保要求，許多企業(yè)都新增加了荒煤氣高能放散點(diǎn)火裝置，當(dāng)煤氣放散時(shí)，同時(shí)將之點(diǎn)燃，從而使荒煤氣與空氣（或蒸氣）充分燃燒，達(dá)到無污染、環(huán)保排放要求。

焦?fàn)t集氣管壓力計(jì)算機(jī)自調(diào)、焦?fàn)t荒煤氣自動(dòng)放散點(diǎn)火及鼓風(fēng)機(jī)變頻控制系統(tǒng)就是基于上述情況，在現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，增加了計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制組件、高能放散點(diǎn)火裝置及變頻調(diào)速裝置改造而成。該系統(tǒng)中的三部分既相互影響又相對(duì)自成體系，因此用戶可根據(jù)自己的具體情況選擇一次完成或分期改造完成。

1 系統(tǒng)工作原理及組成

1.1 系統(tǒng)工作的基本原理

1）計(jì)算機(jī)通過對(duì)壓力變送器（集氣管壓力和鼓風(fēng)機(jī)機(jī)前吸力）的信號(hào)進(jìn)行采集并與設(shè)定值進(jìn)行比較，當(dāng)實(shí)際壓力與設(shè)定壓力不同時(shí)，系統(tǒng)一方面可驅(qū)動(dòng)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)翻板閥調(diào)節(jié)集氣管的壓力并使兩座焦?fàn)t壓力平衡，同時(shí)系統(tǒng)還可通過變頻調(diào)速裝置調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速從而控制鼓風(fēng)機(jī)機(jī)前吸力為恒定值。

2）當(dāng)集氣管壓力高到放散預(yù)定值時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，自動(dòng)放散點(diǎn)火系統(tǒng)將自動(dòng)輸出信號(hào)控制放散機(jī)構(gòu)工作，打開放散閥門并點(diǎn)火引燃，當(dāng)壓力降至正常值時(shí)，放散閥門自動(dòng)關(guān)閉。半自動(dòng)放散點(diǎn)火系統(tǒng)是由人在接到放散報(bào)警信號(hào)時(shí)手動(dòng)啟動(dòng)按鈕打開放散閥門并點(diǎn)火引燃，當(dāng)壓力降至正常值時(shí)，手動(dòng)操作按鈕將放散閥門關(guān)閉。

1.2 系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)一般采用上、下位機(jī)的形式（根據(jù)用戶要求及現(xiàn)場(chǎng)條件也可只用一臺(tái)下位機(jī)），見圖1。

圖1 系統(tǒng)組成框圖

上位機(jī)用于車間管理，并對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)督和記錄，也可對(duì)下位機(jī)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。下位機(jī)用于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)控制，并將數(shù)據(jù)通過專用通訊電纜傳送給上位機(jī)。

下位機(jī)內(nèi)插有模擬信號(hào)輸入、輸出卡和數(shù)字信號(hào)輸入、輸出卡。

模擬信號(hào)輸入卡（A/D卡）用于接收壓力信號(hào)、溫度信號(hào)。

模擬信號(hào)輸出卡（D/A卡）用于控制變頻調(diào)速裝置及電動(dòng)執(zhí)行單元。

數(shù)字信號(hào)輸入卡（DI卡）用于接收控制箱的開關(guān)狀態(tài)信號(hào)。

數(shù)字信號(hào)輸出卡（DO卡）用于輸出控制配電箱里的固態(tài)繼電器（SSR），最終驅(qū)動(dòng)電動(dòng)執(zhí)行器轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)板閥調(diào)節(jié)集氣管壓力，或直接輸出數(shù)字信號(hào)控制放散機(jī)構(gòu)工作。

2 系統(tǒng)軟件說明

2.1 下位機(jī)軟件功能

下位機(jī)完成對(duì)集氣管壓力的測(cè)量和控制，并向上位機(jī)通報(bào)集氣管壓力和執(zhí)行器運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)接收上位機(jī)傳達(dá)的指令。接通下位機(jī)電源，計(jì)算機(jī)進(jìn)入主畫面，自動(dòng)運(yùn)行控制軟件，對(duì)集氣管壓力及鼓風(fēng)機(jī)機(jī)前吸力進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)；進(jìn)入其它畫面可對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行修改或數(shù)據(jù)查詢等。具體功能如下：

a、對(duì)壓力變送器傳遞的兩路集氣管壓力信號(hào)進(jìn)行高速采樣測(cè)量、濾波，以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力。

b、顯示當(dāng)前集氣管壓力、執(zhí)行器狀態(tài)以及一定時(shí)間內(nèi)的壓力變化趨勢(shì)。

c、監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的異常情況，如壓力信號(hào)或執(zhí)行器信號(hào)的中斷等，并給出報(bào)警信息。

d、系統(tǒng)管理員可以通過下位機(jī)對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到最優(yōu)的控制效果。

e、通過485通訊接口，下位機(jī)不斷的將集氣管壓力信號(hào)、執(zhí)行器狀態(tài)信號(hào)、報(bào)警信息及當(dāng)前控制參數(shù)上傳給上位機(jī)，同時(shí)接收信號(hào)的上位機(jī)的給控制參數(shù)和指令遠(yuǎn)程指導(dǎo)下位機(jī)。

f、系統(tǒng)運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)，能自動(dòng)識(shí)別故障原因并給出告警信息。

2.2 上位機(jī)軟件功能

上位機(jī)接收下位機(jī)定時(shí)發(fā)送的集氣管壓力、執(zhí)行器運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警信息，并由此生成實(shí)時(shí)運(yùn)行曲線，歷史數(shù)據(jù)曲線和異常信息記錄。具體功能如下：

a、通過485通訊接口及電纜，定時(shí)接收下位機(jī)發(fā)送的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)格式，得出集氣管壓力大小、執(zhí)行器狀態(tài)信號(hào)、板閥運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警信息。

b、顯示當(dāng)前集氣管壓力、執(zhí)行器狀態(tài)以及一定時(shí)間內(nèi)的壓力變化趨勢(shì)。

c、可以連續(xù)記錄系統(tǒng)運(yùn)行所有必要的數(shù)據(jù)以生成歷史記錄及特殊事件記錄，同時(shí)提供的歷史記錄及事件記錄查閱功能。

d、系統(tǒng)管理員可以通過上位機(jī)對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到最優(yōu)的控制效果。

e、系統(tǒng)運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)，能根據(jù)下位機(jī)傳遞的故障原因給出告警信息。

3 系統(tǒng)功能

焦?fàn)t集氣管壓力計(jì)算機(jī)自調(diào)、焦?fàn)t荒煤氣自動(dòng)放散點(diǎn)火及鼓風(fēng)機(jī)變頻控制系統(tǒng)具有以下功能：

a.計(jì)算機(jī)可對(duì)集氣管壓力進(jìn)行采集并與設(shè)定值進(jìn)行比較，當(dāng)實(shí)際壓力與設(shè)定壓力不同時(shí)，系統(tǒng)可驅(qū)動(dòng)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)翻板閥調(diào)節(jié)集氣管的壓力，并使兩座焦?fàn)t壓力平衡。

b.當(dāng)集氣管壓力高到放散預(yù)定值時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，自動(dòng)放散點(diǎn)火系統(tǒng)將自動(dòng)輸出信號(hào)控制放散機(jī)構(gòu)工作，打開放散閥門并點(diǎn)火引燃，當(dāng)壓力降至正常值時(shí)，放散閥門自動(dòng)關(guān)閉。半自動(dòng)放散點(diǎn)火系統(tǒng)是由人在接到放散報(bào)警信號(hào)時(shí)手動(dòng)啟動(dòng)按鈕打開放散閥門并點(diǎn)火引燃，當(dāng)壓力降至正常值時(shí)，手動(dòng)操作按鈕將放散閥門關(guān)閉。

c.計(jì)算機(jī)可對(duì)鼓風(fēng)機(jī)機(jī)前吸力進(jìn)行采集并與設(shè)定值進(jìn)行比較，當(dāng)實(shí)際壓力與設(shè)定壓力不同時(shí)，可通過變頻調(diào)速裝置調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速從而控制鼓風(fēng)機(jī)機(jī)前吸力為恒定值，使之滿足生產(chǎn)工藝要求。同時(shí)鼓風(fēng)機(jī)機(jī)前吸力（冷凝器前/后）通過變送器傳送至下位機(jī)，管理人員通過冷凝器前/后壓力差值即可判斷冷凝器的阻力情況，以便及時(shí)維護(hù)。另外鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低后，不僅降低了設(shè)備機(jī)械磨損及運(yùn)行噪聲，還能收到良好的節(jié)能效果。

d.系統(tǒng)可在下位機(jī)上對(duì)集氣管壓力、溫度，集氣管翻板閥、放散閥的開度，點(diǎn)火狀態(tài)，變頻調(diào)速器的工作狀態(tài)等進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)還可自動(dòng)記錄系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，以備日后查詢。

e.根據(jù)用戶要求，還可增加部分計(jì)算機(jī)組件，從而對(duì)地下室煙道溫度、吸力，蓄熱室溫度，回爐煤氣溫度，風(fēng)壓力等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

4 結(jié)束語

實(shí)際使用證明，該系統(tǒng)焦?fàn)t間壓力平衡控制及鼓風(fēng)機(jī)機(jī)前吸力控制的動(dòng)態(tài)跟隨性及穩(wěn)定性大大提高，荒煤氣放散的機(jī)率也大大降低。這樣一來，不僅很大程度上降低了生產(chǎn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)還增加了焦?fàn)t的控制精度和靈活性，最終大大地延長了焦?fàn)t的使用壽命，為企業(yè)的安全、高效、可持續(xù)發(fā)展奠定了必備的物質(zhì)基礎(chǔ)。

鼓風(fēng)機(jī)用變頻調(diào)速裝置控制后，不僅降低了設(shè)備的機(jī)械磨損及運(yùn)行噪聲，還能收到良好的節(jié)能效果，同時(shí)還可省掉原來的自藕降壓啟動(dòng)柜及各種電機(jī)保護(hù)裝置（變頻器本身具有軟起動(dòng)和電機(jī)綜合保護(hù)功能）。高能放散點(diǎn)火裝置的使用使非正常情況下的荒煤氣放散達(dá)到了環(huán)保要求，使企業(yè)生產(chǎn)在獲得自己經(jīng)濟(jì)利益的同時(shí)，也為國家的環(huán)境保護(hù)作出了自己的貢獻(xiàn)。

［1］高明利，錢如剛，李法柱.集氣管壓力的影響因素及改進(jìn)措施[J].燃料與化工，2008，（02）：22-23.

［2］蔡麗，童敏明，戴新聯(lián).焦?fàn)t集氣管壓力智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2008，（08）:88-90.

Computer Control System of Gas Collector Pressure in Coke Ovens

LUO Chang-ji;LI Tie-lian
(Shanxi Coal Vocational and Technical Institute,Taiyuan Shanxi 030031，China)

Due to low-efficient coke ovens and serious environment pollution of coke plants,the old system is reformed to realize computer automatic control,high-energy igniting of bleeding system,and variable-frequency-variable-speed control.The paper presents computer control of gas collector pressure,auto-igniting of impure coal gas,and hardware and software of frequency conversion control system of air fan.

coke oven;gas collector pressure;computer control

TQ547.8+1;TQ547.8+2

A

1672-5050（2011）01-0075-03

2010-10-28

羅昌績（1971—），男，山西祁縣人，大學(xué)本科，工程師，從事機(jī)電控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究。

徐樹文