煤气混合加压站的热值控制.doc

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1、..煤气混合加压站的热值控制·作者：晓军，刚·出处：·阅读：·发布时间：2005-3-3016:54:00·供稿：卡斯特科技发展 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，

2、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同类项目中最为严格

3、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

4、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

5、，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

6、技术(Model-FreeAdaptiveControl，MFA)和相应的控制软件产品CyboCon是美国通控集团公司博软分部(CyboSoft,GeneralCybernationGroupInc.)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

7、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(ISA......Tech97)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

8、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、带约束等等。它们能方便地解决工业