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煤氣鼓風(fēng)機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)的探索

文檔作者：李勇勤王立柱文檔來源：鞍鋼集團(tuán)鞍凌鋼鐵有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年03月11日
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使用與維護(hù) ． 第3l卷2013年第2期(總第164期)
· 使用與維護(hù)·
煤氣鼓風(fēng)機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)的探索
李勇勤王立柱
(鞍鋼集團(tuán)鞍凌鋼鐵有限公司設(shè)備保障處朝陽 122000)
[摘要】介紹了焦?fàn)t集氣管壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的應(yīng)用，這樣既穩(wěn)定了焦?fàn)t集氣管的壓力，又達(dá)到了節(jié)能降
耗的目的。
[關(guān)鍵詞】煤氣鼓風(fēng)機(jī)焦?fàn)t集氣管 自動(dòng)調(diào)節(jié)
Exploration on Automatic Regulation of Gas Blower
LI Yong-qin，WANG Li-zhu
(Equipment Support Department ofAnsteel An—Ling Iron&amp;amp;Steel Co．，Ltd．，Chaoyang 122000)
【Abstract]Introduce the application of automatic pressure regulation system in the coke oven gas
collector．The pressure of coke oven gas collector is stabilized，and also the purpose of energy saving and
consumption reducing is attained．
【Key words]Gas blower，coke oven gas collector，automatic regulation
1 工藝概況
鞍鋼集團(tuán)鞍凌公司焦化作業(yè)區(qū)于2010年8月
投產(chǎn)，兩臺(tái)D1250鼓風(fēng)機(jī)一用一備，現(xiàn)用于1號(hào)、2
號(hào)兩座焦?fàn)t的煤氣輸送，在正常生產(chǎn)情況下煤氣
發(fā)生量35000—45000m ／h。工藝上除液力耦合器
調(diào)速和手動(dòng)循環(huán)管閥門調(diào)節(jié)外，再?zèng)]有其他用于
吸力調(diào)節(jié)的裝置。投產(chǎn)后，發(fā)現(xiàn)液力耦合器投入
自動(dòng)調(diào)節(jié)后，鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)太大，并且出現(xiàn)嚴(yán)
重的滯后調(diào)節(jié)和超調(diào)，無法保證正常操作，所以，
只能靠人工調(diào)節(jié)循環(huán)管閥門來控制吸力。由于煤
氣發(fā)生不均勻以及各種間歇作業(yè)的影響，鼓風(fēng)機(jī)
前吸力頻繁波動(dòng)且幅度很大，鼓風(fēng)司機(jī)需要頻繁
調(diào)節(jié)循環(huán)管閥門，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且很難保證
正常生產(chǎn)的需求。
另外，由于鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的頻繁波動(dòng)，造成初
冷器前煤氣總管的吸力大幅度波動(dòng)，進(jìn)而影響焦
爐集氣管壓力無法維持在適當(dāng)范圍內(nèi)，使得焦?fàn)t
出現(xiàn)頻繁冒煙的現(xiàn)象。在煉焦過程中，集氣管壓
力過低時(shí)，空氣會(huì)進(jìn)入爐體，導(dǎo)致焦炭燃燒，降低
煤氣質(zhì)量，如果大量空氣吸人到炭化室及荒煤氣
中，甚至?xí)鹕a(chǎn)事故；當(dāng)壓力過高時(shí)，荒煤氣
將從爐門、爐蓋等處冒出，一方面可能燒毀爐門
鐵件，污染環(huán)境，另一方面降低了荒煤氣的回收
率。壓力波動(dòng)過大，還會(huì)對(duì)焦?fàn)t除塵系統(tǒng)造成不
利影響u 。
針對(duì)以上情況，需要對(duì)初冷器前煤氣總管吸
力及焦?fàn)t集氣管壓力進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，來滿足煉焦
工藝的需求。
2 影響因素
焦化工藝設(shè)定焦?fàn)t集氣管壓力在140Pa左右
(0～400Pa可調(diào)節(jié))，煤氣凈化初冷器前煤氣總管
吸力在一lkPa左右(調(diào)節(jié)范圍一0．7—一1．3kPa)，這樣
能夠保證結(jié)焦末期炭化室底部不出現(xiàn)負(fù)壓，焦?fàn)t
又不出現(xiàn)冒煙現(xiàn)象。
一般情況下，每個(gè)炭化室逸出的煤氣是適時(shí)
變化的，由于煉焦操作的連續(xù)性，從理論上講，整
個(gè)爐組產(chǎn)生的焦?fàn)t煤氣量是均勻而穩(wěn)定的，但實(shí)
際操作中，由于受到多方面因素的影響，焦?fàn)t集氣
管內(nèi)的煤氣量和壓力是變化的，只是變化的幅度
依時(shí)間的不同而不同。另外，鼓風(fēng)機(jī)前的煤氣凈
化工序?qū)γ簹獾淖枇σ膊环€(wěn)定，焦?fàn)t煤氣用戶的
使用量有時(shí)也產(chǎn)生顯著的變化，這些都會(huì)使焦?fàn)t
集氣管壓力產(chǎn)生波動(dòng)。由此可見，集氣管壓力和
初冷器前煤氣總管吸力系統(tǒng)是非線性時(shí)變系統(tǒng)，
欄目編輯：陳振華
一3 一
第3l卷2013年第2期(總第164期) ．
職札 §m 電 8雷86e 8曾8雷8窖8曾甚 8雷8雷8 8曾8雪8雷8雷g6 e雷8 8曾8 8∈
并且兩者又存在著耦合關(guān)系，所以單純調(diào)整集氣
管壓力或煤氣總管吸力很難保證焦?fàn)t穩(wěn)定生產(chǎn) 。
3 鼓風(fēng)機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)實(shí)施方案
為滿足工藝要求，針對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)行了一系列
改進(jìn)。
3．1 更換液力耦合器執(zhí)行器
在操作過程中，操作工需要通過液力耦合器
執(zhí)行器的開度來調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，原焦化煤氣
鼓風(fēng)機(jī)液力耦合器執(zhí)行器(型號(hào)為DKJ一210B／S，轉(zhuǎn)
角時(shí)間25s)為工程施工時(shí)安裝，此執(zhí)行器靈敏度
很差。在現(xiàn)場操作時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)設(shè)定執(zhí)行器的開度
變化值小于1．25％時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不發(fā)生變化，
也就是液力耦合器的勺管位置不發(fā)生變化；當(dāng)設(shè)
定執(zhí)行器的開度變化值大于1．25％時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)
速發(fā)生大幅度的變化(當(dāng)執(zhí)行器的開度變化值為
1．3％時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化在50～60r／min)。這樣就
造成當(dāng)崗位人員需要通過調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來控制
初冷器前煤氣總管吸力時(shí)，初冷器前煤氣總管吸
力發(fā)生上下震蕩，不利于焦?fàn)t煤氣壓力的穩(wěn)定。
針對(duì)這種情況，首先更換了備用鼓風(fēng)機(jī)液力
耦合器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(4800一M—mac—Dsco—H)，并進(jìn)
行離線調(diào)整。通過調(diào)整，此執(zhí)行器的靈敏度在
0．5％以內(nèi)，鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)精度在20drain以內(nèi)，
基本能夠滿足煤氣鼓風(fēng)機(jī)手動(dòng)調(diào)速的要求。這樣
通過調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來控制煤氣總管吸力，不需
要操作大循環(huán)管閥門，在降低崗位工人勞動(dòng)強(qiáng)度
的同時(shí)能夠減少煤氣的回流量，節(jié)約一部分電能。
第一次改進(jìn)后，通過手動(dòng)調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來
控制初冷器前煤氣總管吸力，在一定程度上滿足
了：【藝對(duì)壓力的需求。但人工調(diào)速存在很大的滯
后和不確定性，崗位工人經(jīng)常在壓力報(bào)警后才開
始對(duì)鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì)生產(chǎn)的穩(wěn)定存在很
大的制約。
3．2 爐頂集氣管PID參數(shù)的整定
由于焦?fàn)t爐頂集氣管壓力與初冷器前煤氣總
管吸力存在耦合關(guān)系，導(dǎo)致這兩個(gè)調(diào)節(jié)回路間的
壓力調(diào)節(jié)相互制約，所以要實(shí)現(xiàn)煤氣鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速
(控制初冷器前煤氣總管吸力)的全自動(dòng)調(diào)節(jié)，首
先需要保證焦?fàn)t爐頂?shù)募瘹夤軌毫Ρ３窒鄬?duì)穩(wěn)定
(10()～180Pa)。
由于焦?fàn)t爐頂集氣管壓力及初冷器前煤氣總
一4 一
使用與維護(hù)
管吸力的變化是非線性和時(shí)變的，所以建立這兩個(gè)
系統(tǒng)的控制模型幾乎是不可能的。PID控制在使用
中不需要系統(tǒng)的精確模型等先決條件，而且PID控
制的參數(shù)較易整定，并且PID的參數(shù) ， 和 可以
根據(jù)過程的動(dòng)態(tài)特性及時(shí)整定，如果過程的動(dòng)態(tài)特
性發(fā)生變化(例如：由于負(fù)載的變化引起系統(tǒng)動(dòng)態(tài)
特性變化)，PID參數(shù)只需重新整定即可。因此，使
用PID控制是最合理的控制方式 。
鞍凌公司焦化區(qū)域使用的上位機(jī)控制系統(tǒng)為
浙大中控開發(fā)的DCS系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供單回路控
制模塊BSC(基于PID控制算法)，在應(yīng)用中只需調(diào)
用BSC模塊，設(shè)定好被控量(P 、控制量( )及
給定量(5 后，便組成了基本的PID控制系統(tǒng)。
調(diào)試過程只需要對(duì)算法的比例(K)、積分( )和微
分( )進(jìn)行整定便可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。
根據(jù)以上分析，先對(duì)焦?fàn)t爐頂集氣管(分四
段)壓力進(jìn)行參數(shù)整定，觀察爐頂集氣管壓力穩(wěn)定
在100～180Pa24h后，將煤氣鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)功能
投入自動(dòng)，通過24h的觀察，初冷器前煤氣總管吸
力穩(wěn)定在一0．9—一1．1kPa之間，達(dá)到了預(yù)期的調(diào)節(jié)
效果。
3．3 設(shè)定集氣管壓力上下限
第二次改進(jìn)煤氣鼓風(fēng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行三個(gè)月后，
崗位工人又發(fā)現(xiàn)鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速出現(xiàn)大幅度波動(dòng)的現(xiàn)
象。并且通過多次調(diào)整PID參數(shù)也不能達(dá)到穩(wěn)定
運(yùn)行。此次變化是由生產(chǎn)節(jié)奏加快導(dǎo)致煤氣量持
續(xù)波動(dòng)及執(zhí)行器機(jī)械間隙引起調(diào)節(jié)滯后造成的。
針對(duì)這種情況，通過對(duì)焦?fàn)t集氣管壓力與初冷器
前煤氣總管吸力之間關(guān)系的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)初冷器前
吸力維持在一定范圍且變換緩慢時(shí)，集氣管壓力
的變換幅度是比較小的。因此，沒有必要把初冷
器前吸力控制在一個(gè)精確的給定值上。新的改進(jìn)
方法是根據(jù)集氣管壓力的實(shí)際需求，設(shè)定比較合
適的上下限 1，當(dāng)吸力超過范圍時(shí)，則通過轉(zhuǎn)速自
動(dòng)調(diào)節(jié)使吸力回到設(shè)定范圍內(nèi)，允許吸力在該范
圍內(nèi)自由變化。
通過對(duì)液力耦合器執(zhí)行器滯后現(xiàn)象的觀察，
發(fā)現(xiàn)鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)滯后的主要原因是由于勺管
執(zhí)行機(jī)構(gòu)存在間隙，當(dāng)調(diào)節(jié)輸出值 比實(shí)際反饋
值船 大于0．5％或小于0．4％時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)才開始
動(dòng)作。鑒于以上觀察結(jié)果，首先確定初冷器前吸
[下轉(zhuǎn)第8頁]
第31卷2013年第2期(總第164期)
(3)體積龐大。由于采用的是空心電抗器，而
且濾波裝置容量大，硅塔的安裝需要專門的廠房，
而且硅塔需要水冷裝置，諸多原因?qū)е聜鹘y(tǒng)SVC
的占地面積非常龐大?。
6．2．4 新型SVC的特點(diǎn)
隨著控制技術(shù)的不斷發(fā)展和對(duì)電抗器工藝與
結(jié)構(gòu)的突破性改進(jìn)，在克服了傳統(tǒng)飽和電抗器響
應(yīng)速度慢、損耗大、噪音大、諧波大等缺點(diǎn)之后，一
種基于磁閥式飽和電抗器的新型SVC裝置在具備
了響應(yīng)速度快特點(diǎn)的同時(shí)，克服了傳統(tǒng)SVC的諸
多缺陷，成了傳統(tǒng)SVC的替代產(chǎn)品。與傳統(tǒng)SVC
相比，這種新型SVC最主要的特征就是SCR安裝
在控制回路而不直接安裝在主回路中，SCR所需要
承受的電壓僅為主回路的l％左右，正因如此，新
型SVC具有極高的可靠性。歸結(jié)起來，新型的
SVC裝置具有以下顯著特點(diǎn)：
(1)極高的可靠性。
(2)較低的諧波含量，三相角接系統(tǒng)的電流
THD小于5％，符合國家規(guī)定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
(3)體積小，可調(diào)電抗器部分體積僅為傳統(tǒng)
TCR(無功補(bǔ)償)的1／5左右。
(4)響應(yīng)速度快，可以達(dá)到20ms左右。
常好，是無功補(bǔ)償和諧波治理的首選。
使用與維護(hù)
7 結(jié)束語
隨著非線性電力設(shè)備的廣泛應(yīng)用，電力系統(tǒng)
中諧波問題越來越嚴(yán)重，一方面造成了電力設(shè)備
的損壞，加速絕緣老化，另一方面也影響了計(jì)算
機(jī)、電視系統(tǒng)等電子設(shè)備正常工作。因此，諧波問
題不但涉及供電部門、電力用戶，而且對(duì)設(shè)備制造
商也提出了更高的要求，諧波問題已引起了人們
的高度重視。應(yīng)合理規(guī)劃電網(wǎng)，電力電子設(shè)備(特
別一次設(shè)備)在制造時(shí)應(yīng)考慮如何抑制諧波，電子
設(shè)備、電子儀器應(yīng)滿足電磁兼容性要求。
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從目前應(yīng)用看，新型SVC在冶金企業(yè)前景非 (2012—08-14收稿)
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[上接第4頁]
力的上下限范圍，當(dāng)初冷器前吸力低于下限時(shí)，令
MV=PRV+A，A的取值大于0．5％，使鼓風(fēng)機(jī)直接
升速進(jìn)行吸力調(diào)整。等待一段時(shí)間后，如果吸力
已升到規(guī)定范圍內(nèi)，則轉(zhuǎn)入PID自動(dòng)調(diào)節(jié)，如果吸
力仍然低于下限，則繼續(xù)以上調(diào)節(jié)。反之，如果初
冷器前的吸力高于上限，應(yīng)用同樣的方法進(jìn)行調(diào)
節(jié)。
4 應(yīng)用效果
上述控制方案實(shí)施后，再結(jié)合鼓風(fēng)司機(jī)適時(shí)
地調(diào)節(jié)循環(huán)管閥門，基本上能適應(yīng)焦?fàn)t集氣管的
一8 一
調(diào)節(jié)，取得了一定的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
參考文獻(xiàn)
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(2012-12-11收稿)

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