焦爐集氣管壓力計算機控制系統

羅昌績，李鐵蓮

（山西煤炭職業技術學院，山西 太原 030031）

焦爐集氣管壓力計算機控制系統

羅昌績，李鐵蓮

（山西煤炭職業技術學院，山西 太原 030031）

針對焦化廠焦爐生產效率低、環境污染嚴重的問題，對系統進行改造，實現計算機自動控制、高能放散點火及變頻調速控制。詳細闡述了集氣管壓力的計算機自動調節、焦爐荒煤氣自動放散點火及鼓風機變頻控制系統的硬件組成和軟件說明。

焦爐；集氣管壓力；計算機控制

目前許多中小型焦化廠焦爐集氣管壓力平衡調節仍采用人工操作翻板閥完成，鼓風機機前吸力的控制靠人工操作鼓風機回流閥來調節，這種人工操作就不可避免地造成了焦爐壓力平衡控制及鼓風機機前吸力控制不及時、動態跟隨性不好，因此造成了焦爐內煤氣壓力的不穩定、多座焦爐間壓力不均衡，從而從根本上影響了焦爐的使用壽命。焦爐荒煤氣外泄是煉焦生產過程中的主要污染源。尤其當鼓風機故障、突然停電、煤氣疏導系統故障而集氣管壓力居高不下時，只能將煤氣直接排入大氣，造成很大污染，有時甚至導致焦爐四處跑煙冒火，燒壞焦爐鐵件。為了滿足環保要求，許多企業都新增加了荒煤氣高能放散點火裝置，當煤氣放散時，同時將之點燃，從而使荒煤氣與空氣（或蒸氣）充分燃燒，達到無污染、環保排放要求。

焦爐集氣管壓力計算機自調、焦爐荒煤氣自動放散點火及鼓風機變頻控制系統就是基于上述情況，在現有生產設備的基礎上，增加了計算機自動控制組件、高能放散點火裝置及變頻調速裝置改造而成。該系統中的三部分既相互影響又相對自成體系，因此用戶可根據自己的具體情況選擇一次完成或分期改造完成。

1 系統工作原理及組成

1.1 系統工作的基本原理

1）計算機通過對壓力變送器（集氣管壓力和鼓風機機前吸力）的信號進行采集并與設定值進行比較，當實際壓力與設定壓力不同時，系統一方面可驅動電動執行機構帶動翻板閥調節集氣管的壓力并使兩座焦爐壓力平衡，同時系統還可通過變頻調速裝置調節鼓風機轉速從而控制鼓風機機前吸力為恒定值。

2）當集氣管壓力高到放散預定值時，系統發出聲光報警信號，自動放散點火系統將自動輸出信號控制放散機構工作，打開放散閥門并點火引燃，當壓力降至正常值時，放散閥門自動關閉。半自動放散點火系統是由人在接到放散報警信號時手動啟動按鈕打開放散閥門并點火引燃，當壓力降至正常值時，手動操作按鈕將放散閥門關閉。

1.2 系統組成

本系統一般采用上、下位機的形式（根據用戶要求及現場條件也可只用一臺下位機），見圖1。

圖1 系統組成框圖

上位機用于車間管理，并對生產現場進行監督和記錄，也可對下位機進行參數設定。下位機用于現場實時控制，并將數據通過專用通訊電纜傳送給上位機。

下位機內插有模擬信號輸入、輸出卡和數字信號輸入、輸出卡。

模擬信號輸入卡（A/D卡）用于接收壓力信號、溫度信號。

模擬信號輸出卡（D/A卡）用于控制變頻調速裝置及電動執行單元。

數字信號輸入卡（DI卡）用于接收控制箱的開關狀態信號。

數字信號輸出卡（DO卡）用于輸出控制配電箱里的固態繼電器（SSR），最終驅動電動執行器轉動，帶動板閥調節集氣管壓力，或直接輸出數字信號控制放散機構工作。

2 系統軟件說明

2.1 下位機軟件功能

下位機完成對集氣管壓力的測量和控制，并向上位機通報集氣管壓力和執行器運行狀態，同時接收上位機傳達的指令。接通下位機電源，計算機進入主畫面，自動運行控制軟件，對集氣管壓力及鼓風機機前吸力進行自動調節；進入其它畫面可對系統參數進行修改或數據查詢等。具體功能如下：

a、對壓力變送器傳遞的兩路集氣管壓力信號進行高速采樣測量、濾波，以增強系統的抗干擾能力。

b、顯示當前集氣管壓力、執行器狀態以及一定時間內的壓力變化趨勢。

c、監視系統運行中出現的異常情況，如壓力信號或執行器信號的中斷等，并給出報警信息。

d、系統管理員可以通過下位機對控制參數進行調整，從而達到最優的控制效果。

e、通過485通訊接口，下位機不斷的將集氣管壓力信號、執行器狀態信號、報警信息及當前控制參數上傳給上位機，同時接收信號的上位機的給控制參數和指令遠程指導下位機。

f、系統運行發生故障時，能自動識別故障原因并給出告警信息。

2.2 上位機軟件功能

上位機接收下位機定時發送的集氣管壓力、執行器運行狀態和報警信息，并由此生成實時運行曲線，歷史數據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，定時接收下位機發送的實時數據，并對數據進行判斷，根據相應的數據格式，得出集氣管壓力大小、執行器狀態信號、板閥運行狀態和報警信息。

b、顯示當前集氣管壓力、執行器狀態以及一定時間內的壓力變化趨勢。

c、可以連續記錄系統運行所有必要的數據以生成歷史記錄及特殊事件記錄，同時提供的歷史記錄及事件記錄查閱功能。

d、系統管理員可以通過上位機對控制參數進行調整，從而達到最優的控制效果。

e、系統運行發生故障時，能根據下位機傳遞的故障原因給出告警信息。

3 系統功能

焦爐集氣管壓力計算機自調、焦爐荒煤氣自動放散點火及鼓風機變頻控制系統具有以下功能：

a.計算機可對集氣管壓力進行采集并與設定值進行比較，當實際壓力與設定壓力不同時，系統可驅動電動執行機構帶動翻板閥調節集氣管的壓力，并使兩座焦爐壓力平衡。

b.當集氣管壓力高到放散預定值時，系統發出聲光報警信號，自動放散點火系統將自動輸出信號控制放散機構工作，打開放散閥門并點火引燃，當壓力降至正常值時，放散閥門自動關閉。半自動放散點火系統是由人在接到放散報警信號時手動啟動按鈕打開放散閥門并點火引燃，當壓力降至正常值時，手動操作按鈕將放散閥門關閉。

c.計算機可對鼓風機機前吸力進行采集并與設定值進行比較，當實際壓力與設定壓力不同時，可通過變頻調速裝置調節鼓風機轉速從而控制鼓風機機前吸力為恒定值，使之滿足生產工藝要求。同時鼓風機機前吸力（冷凝器前/后）通過變送器傳送至下位機，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，以便及時維護。另外鼓風機轉速降低后，不僅降低了設備機械磨損及運行噪聲，還能收到良好的節能效果。

d.系統可在下位機上對集氣管壓力、溫度，集氣管翻板閥、放散閥的開度，點火狀態，變頻調速器的工作狀態等進行監控，同時還可自動記錄系統的運行數據，以備日后查詢。

e.根據用戶要求，還可增加部分計算機組件，從而對地下室煙道溫度、吸力，蓄熱室溫度，回爐煤氣溫度，風壓力等進行監測。

4 結束語

實際使用證明，該系統焦爐間壓力平衡控制及鼓風機機前吸力控制的動態跟隨性及穩定性大大提高，荒煤氣放散的機率也大大降低。這樣一來，不僅很大程度上降低了生產人員的勞動強度，同時還增加了焦爐的控制精度和靈活性，最終大大地延長了焦爐的使用壽命，為企業的安全、高效、可持續發展奠定了必備的物質基礎。

鼓風機用變頻調速裝置控制后，不僅降低了設備的機械磨損及運行噪聲，還能收到良好的節能效果，同時還可省掉原來的自藕降壓啟動柜及各種電機保護裝置（變頻器本身具有軟起動和電機綜合保護功能）。高能放散點火裝置的使用使非正常情況下的荒煤氣放散達到了環保要求，使企業生產在獲得自己經濟利益的同時，也為國家的環境保護作出了自己的貢獻。

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

［2］蔡麗，童敏明，戴新聯.焦爐集氣管壓力智能控制系統的設計[J].煤炭科學技術，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，大學本科，工程師，從事機電控制系統的設計研究。

徐樹文