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來源:期刊VIP網(wǎng)所屬分類:計(jì)算機(jī)信息管理時間:瀏覽:次
這篇智能化設(shè)計(jì)論文發(fā)表了智能化技術(shù)在焦?fàn)t集氣管調(diào)節(jié)的應(yīng)用,論文結(jié)合集氣管中存在的實(shí)際問題,設(shè)計(jì)了一套先進(jìn)的控制算法,從而讓集氣管的調(diào)節(jié)更加穩(wěn)定,論文對該技術(shù)的方案和創(chuàng)新成果進(jìn)行了如下探討。
關(guān)鍵詞:智能化設(shè)計(jì)論文,焦?fàn)t,集氣管,模糊控制
目前,國內(nèi)常采用PID和模糊控制方法來控制焦?fàn)t集氣管壓力的穩(wěn)定,形成一個單閉環(huán)的反饋控制回路。但是焦?fàn)t控制系統(tǒng)不是一個簡單的集氣控制過程,集氣管壓力受外界影響較大,如:裝煤量大小,裝煤時間,出焦時間,爐數(shù)的變化,鼓風(fēng)機(jī)入口吸力的變化等,所以采用PID和模糊控制的單一控制算法的效果不佳。
1焦?fàn)t集氣管調(diào)節(jié)現(xiàn)狀
焦?fàn)t的日常操作如摘爐門、關(guān)爐門、推焦、裝煤、平煤、結(jié)焦時間的變更、加熱制度的變化、煤氣交換機(jī)換向、氨水噴淋、工藝設(shè)備運(yùn)行狀況及管道阻力變化、煤氣后續(xù)處理壓力等,這些干擾都會導(dǎo)致集氣管壓力的波動,而且干擾通常不能預(yù)先檢測并前饋到控制系統(tǒng),這就需要控制系統(tǒng)本身快速克服外部引入的干擾因素。影響集氣管壓力調(diào)節(jié)的因素包括:結(jié)焦的時間,裝煤和出焦的頻率,爐壁的密閉情況等很多因素,每一個因素的變化都會引起集氣管壓力的穩(wěn)定,即這個系統(tǒng)是一個非線性系統(tǒng),不能建立一個精確的模型來設(shè)計(jì)一個滿足各方面要求的最優(yōu)的控制系統(tǒng)。多座焦?fàn)t同時生產(chǎn),存在于同一個大的鼓風(fēng)循環(huán)系統(tǒng),由于同屬于一個系統(tǒng)內(nèi),集氣管和集氣管之間、集氣管和鼓冷系統(tǒng)之間存在壓力相互影響、干擾因素并存,再加上各焦?fàn)t集氣管到鼓風(fēng)機(jī)的距離不同,煤氣輸送管道分布不對稱,鼓風(fēng)機(jī)對每座焦?fàn)t的吸力影響也不同,因而耦合關(guān)系非常復(fù)雜。
2設(shè)計(jì)總體思路
采用先進(jìn)控制算法,模糊控制、解耦控制、專家系統(tǒng)相結(jié)合的混合智能控制方法;設(shè)計(jì)開發(fā)一套專用于集氣管壓力控制的上位機(jī)組態(tài)軟件;以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為依托,混合智能控制器與原系統(tǒng)PID控制器并存,形成控制軟件級熱備份系統(tǒng);軟件采用OPC通信接口,不同型號的DCS連接,保證軟件的通用性。
3技術(shù)方案及創(chuàng)新成果
3.1技術(shù)方案
3.1.1控制策略(1)對單集氣管壓力控制采用變結(jié)構(gòu)模糊插值方法:根據(jù)集氣管壓力實(shí)時值,在考慮集氣管壓力可能變化的情況下,采用變結(jié)構(gòu)模糊插值方法計(jì)算合理的閥位輸出值,保證集氣管壓力逐步逼近設(shè)定值。其基本控制方法是將人的控制經(jīng)驗(yàn)寫入計(jì)算機(jī)程序,而這些經(jīng)驗(yàn)程序不是固定的控制規(guī)律,是根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的特殊性控制規(guī)則,在設(shè)計(jì)中不用建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)控制模型,使得控制效果更加實(shí)用,干擾和參數(shù)變化對控制效果的影響減弱,其控制方式借鑒人的思維過程,加入了人類的實(shí)際經(jīng)驗(yàn),使得能夠處理極其特殊的控制系統(tǒng),使得控制器具有很強(qiáng)的適應(yīng)現(xiàn)場工況變化的能力。(2)對裝煤時集氣管壓力的大幅波動采用裝煤擾動前饋控制方法:裝煤過程中要采用高壓氨水,通常借助高壓氨水的噴射力在碳化室內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓,把荒煤氣吸入集氣管內(nèi),減少煤氣外泄,當(dāng)大量荒煤氣因高壓氨水的噴射力而進(jìn)入集氣管時容易造成某一段時間集氣管壓力過高的現(xiàn)象。根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際觀察取樣,在裝煤車裝煤的過程中,集氣管壓力過高的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生,對集氣管壓力調(diào)節(jié)造成很不利的影響,是集氣管壓力控制技術(shù)致力要解決的問題之一。本技術(shù)根據(jù)焦?fàn)t裝煤操作信號,對焦?fàn)t集氣管壓力可能出現(xiàn)的階躍時式干擾進(jìn)行預(yù)判,用前饋控制方法解決裝煤瞬間集氣管壓力過高的問題。(3)對多集氣管間產(chǎn)生的耦合現(xiàn)象采用多集氣管間解耦方法:耦合因素是困擾許多集氣管控制系統(tǒng)的運(yùn)行不好的重要原因,當(dāng)焦?fàn)t集氣管煤氣壓力平衡系統(tǒng)中,某一點(diǎn)的煤氣壓力發(fā)生變化時,就會以此為中心,向煤氣管道平衡系統(tǒng)中的其他的方向傳遞,就會引起管道內(nèi)其他檢測點(diǎn)的壓力發(fā)生變化,在煤氣壓力的傳遞過程中,會與管道內(nèi)的阻礙物發(fā)生碰撞,并與鼓風(fēng)機(jī)吸力作用疊加發(fā)生激蕩,就會引發(fā)更多煤氣壓力監(jiān)測點(diǎn)的壓力變化;當(dāng)更多的煤氣壓力點(diǎn)的壓力發(fā)生變化時,整個煤氣管道就會發(fā)生壓力激蕩,并遵循“漣漪疊加效應(yīng)”規(guī)律,形成“耦合振蕩”,這就是影響集氣管壓力穩(wěn)定的基本因素。耦合強(qiáng)度與管道阻力傳輸距離有關(guān),集氣管之間距離越近耦合越強(qiáng),同時其壓力自平衡能力也越強(qiáng)。本技術(shù)引入耦合強(qiáng)度概念,耦合強(qiáng)度與管道阻力和傳輸距離有關(guān),集氣管之間的距離越近,耦合越強(qiáng),并根據(jù)集氣管間壓力和閥位的不同,對用變結(jié)構(gòu)模糊插值方法得到的閥位輸出值進(jìn)行調(diào)整,彌補(bǔ)集氣管間的耦合影響,實(shí)現(xiàn)多集氣管系統(tǒng)的解耦控制。(4)對鼓風(fēng)機(jī)前電液執(zhí)行器自動調(diào)節(jié)來保持初冷器前吸力穩(wěn)定的問題,采用鼓風(fēng)機(jī)前執(zhí)行器控制與自動智能控制系統(tǒng)協(xié)同方法:鼓風(fēng)機(jī)前電液執(zhí)行器翻版的變化會引起集氣管壓力的不穩(wěn)定,集氣管壓力出現(xiàn)大的波動或閥門調(diào)節(jié)無法滿足壓力調(diào)整等情況下,需要根據(jù)工況對初冷器前吸力進(jìn)行調(diào)整。但是鼓風(fēng)機(jī)的控制仍以維持集氣管壓力為主,根據(jù)焦?fàn)t集氣管壓力和閥位的分布情況,通過煤氣發(fā)生量和吸力情況,將鼓風(fēng)機(jī)前電液執(zhí)行器的動作方向設(shè)置為以集氣管壓力為參考值,使鼓風(fēng)機(jī)前電液執(zhí)行器動作為焦?fàn)t集氣管調(diào)節(jié)閥創(chuàng)造更大的可調(diào)空間。此方法意在給出合理的集氣管壓力設(shè)定值,來保證集氣管調(diào)節(jié)閥對集氣管壓力的控制。3.1.2技術(shù)特點(diǎn)(1)鑒于影響集氣管壓力的擾動因素其特性各不相同,本控制技術(shù)對于單集氣管壓力回路控制采用變結(jié)構(gòu)模糊控制,在設(shè)計(jì)粗調(diào)和精調(diào)模糊控制器的基礎(chǔ)上由專家系統(tǒng)進(jìn)行決策,行之有效的解決了集氣管壓力在無大干擾時的快速收斂問題。當(dāng)壓力給定值與反饋值的偏差超出設(shè)定范圍時,為了將壓力快速調(diào)回到正常范圍內(nèi),采用設(shè)定的粗調(diào)模糊控制器控制方式;當(dāng)其偏差值在規(guī)定的范圍內(nèi)時,采用步長較小的精調(diào)模糊控制器控制方式。(2)針對多座焦?fàn)t的多點(diǎn)集氣管壓力發(fā)生變化時,整個管道內(nèi)就會發(fā)生壓力激蕩,并遵循“漣漪疊加效應(yīng)”規(guī)律形成“耦合震蕩”。本技術(shù)對集氣管之間的壓力耦合進(jìn)行補(bǔ)償,在單座焦?fàn)t控制的基礎(chǔ)上疊加解耦修正量,彌補(bǔ)其他集氣管對此集氣管的耦合影響,實(shí)現(xiàn)多集氣管系統(tǒng)的解耦控制,減緩多集氣管的耦合現(xiàn)象。同時引入耦合強(qiáng)度的概念,耦合強(qiáng)度與管道阻力和傳輸距離有關(guān),集氣管之間距離越近,耦合越強(qiáng)。并根據(jù)耦合度的強(qiáng)弱把集氣管進(jìn)行決策分組,對耦合較強(qiáng)的兩個集氣管做第一次解耦,再此基礎(chǔ)上再與耦合較弱的集氣管做第二次解耦,通過分布來強(qiáng)化解耦作用。
3.2創(chuàng)新成果
引入單回路集氣管壓力模糊控制算法和焦?fàn)t集氣管壓力專家抗擾與解耦算法兩種算法使集氣管壓力控制穩(wěn)定。由于在線模糊推理需要一定的計(jì)算時間,考慮到軟件的實(shí)時性,采用離線推理——在線查詢的方式實(shí)現(xiàn)模糊控制。(離線推理:根據(jù)集氣管壓力系統(tǒng)特性,結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)模糊規(guī)則,經(jīng)過離線模糊推理,生成集氣管壓力模糊控制查詢表)當(dāng)算法檢測到某段集氣管存在裝煤擾動時,即進(jìn)行前饋補(bǔ)償,補(bǔ)償?shù)拇笮∮蓪<蚁到y(tǒng)模塊根據(jù)壓力狀態(tài)判斷得出。考慮到各個并聯(lián)集氣管之間存在壓力耦合,尤其有裝煤作用時,耦合作用更明顯,甚至?xí)鸺瘹夤苤g壓力耦合震蕩,本軟件采用集氣管壓力解耦控制算法,由專家系統(tǒng)模塊根據(jù)壓力狀態(tài)、已設(shè)定的影響系數(shù),對集氣管之間的壓力耦合進(jìn)行補(bǔ)償,當(dāng)臨近集氣管受到裝煤強(qiáng)干擾時,在單回路輸出的基礎(chǔ)上疊加解耦修正量,以彌補(bǔ)其它集氣管對此集氣管壓力耦合的影響。
4結(jié)語
該技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于唐鋼美錦煤化工有限公司的焦?fàn)t集氣管調(diào)節(jié)系統(tǒng)中,現(xiàn)在的集氣管壓力控制在170Pa±20Pa范圍內(nèi)的比率達(dá)到70%以上,較以前集氣管壓力明顯更加穩(wěn)定。對保證焦?fàn)t爐體質(zhì)量和環(huán)境保護(hù)方面都起到了良好的作用。
參考文獻(xiàn)
[1]姚昭章.煉焦學(xué)[M].冶金工業(yè)出版社,1995.
[2]李士勇.模糊控制[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2011.
作者:李曉東 單位:河北鋼鐵唐鋼自動化公司
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