【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 處理后，煤氣壓力恢復(fù)時(shí)，應(yīng)采用手動(dòng)恢復(fù)的方式，以保證生產(chǎn)的安全[6]?？諝鈮毫Φ臋z測(cè)與煤氣的壓力檢測(cè)原理相同。煤氣流量的檢測(cè)直接影響加熱爐燃燒控制，所以對(duì)煤氣流量的檢測(cè)是十分必要的。 煤氣流量自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)流程圖煤氣總管道安有一孔板，當(dāng)煤氣流量經(jīng)過孔板時(shí)，經(jīng)壓差變送器和配電器轉(zhuǎn)換DC420mA的電流，它與SP設(shè)定值的DC420mA進(jìn)行比較，當(dāng)大于SP的設(shè)定值時(shí)，調(diào)節(jié)閥根據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的指示自動(dòng)調(diào)小；反之調(diào)節(jié)閥開大。此回路中調(diào)節(jié)器采用PID調(diào)節(jié)，能很快地，穩(wěn)定地對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)。加熱爐內(nèi)分均熱段、加熱段和預(yù)熱段，其每段爐溫測(cè)量設(shè)2支熱電偶，熱電偶可選擇兩種方式：工作模式（選擇兩支熱電偶中的高選值進(jìn)行燃燒控制）、維護(hù)模式（當(dāng)任何一支熱電偶出現(xiàn)故障時(shí)，輸入信號(hào)自動(dòng)切換到另一支熱電偶），在一般情況下，溫度控制器只使用其中一支熱電偶信號(hào)，而另一支熱電偶信號(hào)僅作監(jiān)視用。加熱爐的自動(dòng)調(diào)節(jié)項(xiàng)目主要有：（1）煤氣、空氣主管道壓力調(diào)節(jié)；（2）煤氣、空氣支管道壓力調(diào)節(jié)；（3）爐膛壓力調(diào)節(jié)；（4）爐膛各加熱段溫度調(diào)節(jié)。3加熱爐燃燒控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)加熱爐控制應(yīng)該采用合理的控制策略，使?fàn)t內(nèi)燃料燃燒盡可能完全，并使加熱對(duì)象加熱到目標(biāo)溫度。國(guó)際上從20世紀(jì)70年代就開始加熱爐計(jì)算機(jī)控制的研究，國(guó)內(nèi)在這方面起步較晚，從80年代才開始這方面的研究工作。但近十多年來，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)以及智能控制技術(shù)的迅速發(fā)展，加熱爐計(jì)算機(jī)控制的應(yīng)用日趨廣泛，控制水平有明顯提高。在儀表控制系統(tǒng)中，處理燃料與空氣的關(guān)系通常采用配比調(diào)節(jié)，由于燃料與空氣調(diào)節(jié)回路響應(yīng)速度不一致，燃料的熱值又不穩(wěn)定以及燒嘴特性的變化，這種配比關(guān)系難于保證，特別是在燃燒負(fù)荷發(fā)生變化的情況下，更無法保持最佳配比。目前加熱爐爐溫控制廣泛采用交叉限幅控制方式來解決這個(gè)問題，即根據(jù)給定的空燃比，合理調(diào)節(jié)空氣流量和燃料量，以保證在爐溫調(diào)節(jié)過程中，煤氣和空氣都達(dá)到充分燃燒，這樣既可節(jié)約能源，又可防止環(huán)境污染?？杖急葘?duì)于在加熱爐各段內(nèi)取得最佳的燃燒效率是重要的，正確地調(diào)整空燃比對(duì)于爐子安全及產(chǎn)品質(zhì)量也是重要的。目前，通常采用3種方法處理空燃關(guān)系：（1）單交叉限幅法；（2）雙交叉限幅法；（3）改進(jìn)型雙交叉限幅法。單交叉限幅是一種基礎(chǔ)的交叉限幅控制方法。當(dāng)溫度調(diào)節(jié)器輸出增加時(shí)，開通高值選擇器HS，當(dāng)使空氣流量調(diào)節(jié)設(shè)定值輸出減少時(shí)，開通低值選擇器LS，使燃料流量調(diào)節(jié)設(shè)定值先行降低，達(dá)到變化過程始終維持足夠的空氣量的目的。反之，則燃料先行。這種方式使瞬態(tài)響應(yīng)能保證足夠的空氣量。但是，兩個(gè)流量系統(tǒng)的控制響應(yīng)不同，雖然加有限幅器，振蕩仍較劇烈。為減輕振蕩和跟蹤設(shè)定值帶來的超調(diào)，在FIC前加有兩個(gè)設(shè)定值濾波器SVF。 當(dāng)負(fù)荷增加空氣先行時(shí)，因空氣系統(tǒng)慣性，致使流量實(shí)際值來不及變化，低值選擇器LS選擇作為燃料側(cè)設(shè)定值。式中為實(shí)際空氣量，為燃料側(cè)設(shè)定限幅值，取3%～5%，為理論空燃比，為空氣過剩系數(shù)。此時(shí)空燃比處于低限幅，將冒黑煙。這種現(xiàn)象一直持續(xù)到過渡過程結(jié)束，即燃料側(cè)選擇器重新選擇溫度調(diào)節(jié)器TIC的輸出。圖 當(dāng)負(fù)荷減少燃料先行時(shí)，高值選擇器HS選擇,式中為燃料量，為空氣側(cè)設(shè)定限幅值，取3%～5%，空氣過剩偏多。這種現(xiàn)象一直持續(xù)到過渡過程結(jié)束，即空氣側(cè)的選擇器重新選擇溫度調(diào)節(jié)TIC的輸出。單交叉限幅控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：在需要增加爐溫時(shí)，先增加空氣量，再增加燃料量；在減少爐溫時(shí)，則先減燃料量，再減空氣量。這樣保證了合適的空氣過剩系數(shù)，使燃料更為合理。單交叉限幅的限幅值和只限定發(fā)煙界限，在負(fù)荷突減時(shí)空氣過剩不受控制，使過渡過程排煙損失和公害變大。和雙交叉限幅相比，單交叉限幅的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)響應(yīng)快。但這種系統(tǒng)，對(duì)燃料閥動(dòng)作快于空氣閥的系統(tǒng)來說，會(huì)發(fā)生比例失調(diào)，使燃料增加過快，以致早冒黑煙[7]。雙交叉限幅控制方式能夠克服單交叉限幅控制燃燒不充分等問題，以減少了污染氣體的對(duì)外排放，保證煤氣充分燃燒，有效地提高系統(tǒng)空燃比的穩(wěn)定性，增強(qiáng)爐溫的控制效果。雙交叉系統(tǒng)采用流量?jī)?nèi)環(huán)和爐溫外環(huán)的PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)來完成爐內(nèi)溫度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，具體的實(shí)現(xiàn)方式為：DCS控制系統(tǒng)先對(duì)各有效爐溫控制點(diǎn)進(jìn)行多點(diǎn)采樣比較，將采樣點(diǎn)的溫度值送入PID調(diào)節(jié)器（溫度外環(huán)）進(jìn)行溫度趨勢(shì)調(diào)節(jié)；同時(shí)將溫度外環(huán)PID調(diào)節(jié)器的輸出值送入流量?jī)?nèi)環(huán)的PI調(diào)節(jié)器，再對(duì)系統(tǒng)中空氣和煤氣的輸出進(jìn)行偏差調(diào)節(jié)，以最終實(shí)現(xiàn)加熱爐的溫度自動(dòng)控制。，圖中所示的雙交叉限幅系統(tǒng)由1個(gè)溫度調(diào)節(jié)器，1個(gè)煤氣流量調(diào)節(jié)器，1個(gè)空氣流量調(diào)節(jié)器，4個(gè)高低選擇器和一些運(yùn)算單元構(gòu)成，系統(tǒng)中溫度調(diào)節(jié)器采用PID型反作用式，空氣和煤氣流量調(diào)節(jié)器采用PI型反作用式。燃燒控制系統(tǒng)的主要目的是將爐溫控制在允許的范圍內(nèi)，并保證燃燒過程的合理性。在加熱爐的加熱段和均熱段，每個(gè)溫度控制調(diào)節(jié)器的輸出值，通過HS，LS選擇器作為煤氣和空氣流量?jī)?nèi)環(huán)調(diào)節(jié)器的設(shè)定值，各段熱電偶為溫度調(diào)節(jié)器提供測(cè)量值，系統(tǒng)中的限幅值，取值為4.、5，取值為7（調(diào)試值），，為空氣，燃料的測(cè)量修正值；，分別為煤氣、空氣的相對(duì)值；為理論空然比；為空氣過剩系數(shù)。圖 雙交叉限幅系統(tǒng)原理圖雙交叉限幅系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過程簡(jiǎn)述如下：（1） 正常工作情況時(shí)，溫度調(diào)節(jié)器的，煤氣和空氣側(cè)的流量調(diào)節(jié)器設(shè)定值均由決定。（2） 當(dāng)檢測(cè)點(diǎn)的實(shí)際溫度小于溫度調(diào)節(jié)器的給定值（升溫）時(shí)，由于溫度調(diào)節(jié)器為PID反作用式，故其輸出值大幅度增加。①對(duì)煤氣回路來講，在HS中，與進(jìn)行比較，因?yàn)?，為輸出，故選，在LS中，與進(jìn)行比較，因，為出，故選,此時(shí)成為煤氣調(diào)節(jié)器的設(shè)定值，即。②對(duì)空氣回路來講，由于 增加，,LS輸出為,又因?yàn)椋訦S輸出為，由作為空氣調(diào)節(jié)器的給定值。上述情況表明：升溫時(shí)，煤氣和空氣同時(shí)取上限限幅值；隨著溫度的上升，值逐漸變小，當(dāng)溫度上升到溫度調(diào)節(jié)器的時(shí)，雙交叉限幅過程結(jié)束。（3） 當(dāng)檢測(cè)點(diǎn)的實(shí)際溫度值高于溫度調(diào)節(jié)器的給定（降溫）時(shí)，其輸出值大幅度減小。①對(duì)煤氣回路來講，在HS中,與進(jìn)行比較，因，為輸出，故選；在LS中，與進(jìn)行比較，因,故選為輸出，此時(shí)成為煤氣調(diào)節(jié)器的設(shè)定值，即。②對(duì)空氣回路來講，因減少，LS輸出為，又因?yàn)?所以HS輸出為，由作為空氣調(diào)節(jié)器的給定值。上述情況表明：降溫時(shí)，煤氣和空氣同時(shí)取下限限幅值；隨著溫度下降，值逐漸增大，當(dāng)溫度降低到溫度調(diào)節(jié)器的時(shí)，雙交叉限幅調(diào)節(jié)過程結(jié)束。改進(jìn)型雙交叉限幅控制，是基于雙交叉限幅的控制，在系統(tǒng)中增加了，使動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間提高，讓按TIC輸出與燃料流量的比值或按TIC輸出的變化率計(jì)算限幅值的偏置△K，比值或變化率越大，△K越大。加入偏置△K等于放寬限制條件，使雙限幅的優(yōu)越性變得不明顯，當(dāng)△K足夠大時(shí)，系統(tǒng)將蛻變成空氣和燃料兩個(gè)流量回路同時(shí)跟蹤TIC輸出的并行系統(tǒng)。并行的兩個(gè)回路因回路特性不同產(chǎn)生的相位差使動(dòng)態(tài)流量比變壞，是超調(diào)大和有明顯振蕩的系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)流量比將難以控制。本文采用雙交叉限幅的控制方法來實(shí)現(xiàn)燃燒的最優(yōu)控制。因?yàn)閱谓徊嫦薹刂葡到y(tǒng)雖然有很快的響應(yīng)，但對(duì)燃料閥動(dòng)作快于空氣閥的系統(tǒng)來說，仍會(huì)產(chǎn)生比例失調(diào)，使燃料增加過快，以致早冒黑煙；改進(jìn)的雙交叉限幅控制系統(tǒng)，理論上雖然有改進(jìn)，但實(shí)際意義并不大。雙交叉限幅控制系統(tǒng)是在單交叉限幅設(shè)置發(fā)煙界限限制的基礎(chǔ)上增加了空氣過剩限制的一種控制系統(tǒng)。雙交叉限幅可消除單交叉限幅空氣過剩和減輕煤氣流量系統(tǒng)相互圖 改進(jìn)型雙交叉限幅控制原理圖影響引起的振蕩。當(dāng)爐內(nèi)發(fā)生相應(yīng)變化，溫度調(diào)節(jié)器TIC的輸出會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，而空氣和煤氣的流量設(shè)定值均不直接跟蹤TIC的改變。空氣和煤氣的流量實(shí)際值交替地跟蹤對(duì)方的流量實(shí)際值的變化，變化速度取決于雙邊系統(tǒng)的慣性。同無限幅的系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)是將TIC的輸出對(duì)下面直接大幅度設(shè)定改成由對(duì)象時(shí)間常數(shù)規(guī)定的小幅度的設(shè)定，是等待對(duì)方流量變化后再進(jìn)行已方控制的進(jìn)程，從而使動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間變長(zhǎng)，超調(diào)量相應(yīng)地減少。本系統(tǒng)基本上杜絕了冒黑煙和過度排熱的情況，實(shí)現(xiàn)了空燃比較穩(wěn)定的爐內(nèi)溫度穩(wěn)態(tài)控制。4計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)加熱爐控制系統(tǒng)由操作站HMI、現(xiàn)場(chǎng)控制站和通信網(wǎng)絡(luò)組成。操作站是人機(jī)接口，可顯示工藝流程畫面、儀表操作畫面、電氣操作畫面、報(bào)警畫面及趨勢(shì)畫面等，操作人員通過操作站畫面集中監(jiān)視生產(chǎn)過程，下達(dá)各種操作指令，調(diào)節(jié)過程參數(shù)，控制設(shè)備運(yùn)行。操作站設(shè)有打印機(jī)，可以印工況報(bào)表、報(bào)警記錄、有關(guān)程序和參數(shù)。操作站PC機(jī)必須符合以下的軟硬件要求。 硬件要求（1）一個(gè)Inte