CN102520747A - 焦炉温度和压力自动监测的烘炉控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焦炉烘炉控制技术领域，尤其涉及一种焦炉温度和压力自动监测的烘炉控制系统，其特征在于，包括温度数据检测模块、压力数据检测模块、计算机操作站和压力控制调节执行机构，计算机操作站内设有实时动态数据库，计算机操作站分别与温度数据检测模块、压力数据检测模块、压力控制调节执行机构相连接，计算机操作站执行烘炉在线指导控制策略，可自动进行煤气压力及烟道吸力控制调整并离线给出指导调整方案。与现有技术相比，本发明的有益效果是：可节省大量烘炉操作人员，减轻操作人员劳动强度，减少在恶劣环境下的操作时间，使他们的精力更集中在烘炉工艺过程的总体把握上，对提高焦炉烘炉质量，提高操作效率和安全操作具有十分重大意义。

Description

焦炉温度和压力自动监测的烘炉控制系统

技术领域

本发明涉及焦炉烘炉控制技术领域，尤其涉及一种焦炉温度和压力自动监测的烘炉控制系统。

背景技术

烘炉工艺是焦炉由施工向投产过渡的重要而复杂的技术过程，烘炉的质量好坏直接影响到焦炉的操作和炉龄，因此必须严格按制定的烘炉计划进行焦炉的升温管理。

烘炉过程中需要对焦炉进行温度监测，在焦炉内设有大量的监测点，热电偶将各监测点的温度信号检测并记录，每隔一定周期测量一次，这些点设置在管理火道、直行、蓄顶、篦子砖等处，操作人员根据炉温变化的趋势，绘出管理火道的升温曲线，及时调节燃气压力，避免炉温偏高或偏低现象的发生，保证升温严格按计划进行。

常规烘炉操作具有以下的特点：

1)测量点多，以温度、压力、炉体膨胀为主要检测目标。

2)测量点分散，分布于全焦炉。

3)数据处理量大，统计、分析项目多，记录繁杂费时。

4)对炉温的控制、煤气压力、烟道吸力的调整全部采用人工操作。

因此一座焦炉的烘炉操作需要大量人力参与，因人工主观因素影响和检测的不及时及大量的手工操作，使大量的检测数据失去时效性和准确性，这样的数据对焦炉的操作已经意义不大，直接造成烘炉质量的下降。

为了克服人工操作的不足，目前有一些计算机烘炉系统投入运行，但普遍都只停留在对温度进行自动检测的水平上，对烘炉中的压力没有实现自动检测和控制，而且仍沿用落后的、大量的手工调整方式，不能及时在线对各看火孔压力，机侧、焦侧煤气压力、烟道吸力进行检测和实时的调整。现有的计算机烘炉系统，对所采集的数据未进行充分的利用和统计分析，在数据的直观化和可操作性方面都有欠缺。

发明内容

本发明的目的是提供一种焦炉温度和压力自动监测的烘炉控制系统，克服现有技术的不足，结合焦炉烘炉的特点和计算机系统的优势，全面采集烘炉过程中的温度和压力数据，提高数据的利用率和实时性，实现烘炉过程的自动控制；对采集的数据进行统计、计算和分析，使其对烘炉过程更具有指导性和操作性；配置煤气压力和烟道吸力自动调节控制装置使烘炉这项传统的工艺方式实现自动化。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

焦炉温度和压力自动监测的烘炉控制系统，包括温度数据检测模块、压力数据检测模块、计算机操作站和压力控制调节执行机构，计算机操作站内设有实时动态数据库，计算机操作站分别与温度数据检测模块、压力数据检测模块、压力控制调节执行机构相连接，计算机操作站执行烘炉在线指导控制策略，可自动进行煤气压力及烟道吸力控制调整并离线给出指导调整方案；

所述温度数据检测模块与热电偶相连，热电偶按需要分布在整个焦炉的炉顶，机侧和焦侧的各温度监测点上；

所述压力数据检测模块与压力检测仪表相连，压力检测仪表按需要分布在焦炉的各看火孔、机侧煤气支管、焦侧煤气支管、煤气总管和焦侧烟道、机侧烟道和总烟道中；

所述压力控制调节执行机构包括自动调节阀和烟道闸板开度调节机构，所述自动调节阀分别设置在机侧煤气支管、焦侧煤气支管和煤气总管中，所述烟道闸板设置在总烟道中；

所述计算机操作站内植入焦炉烘炉控制程序，所述焦炉烘炉控制程序包括数据采集步骤和数据的统计计算分析步骤，数据采集步骤包括温度采集和压力采集两个平行的子步骤，针对分布在焦炉各处的热电偶和压力检测仪表，顺序采样；数据的统计计算分析步骤分别针对机侧火道温度、焦侧火道温度、直行火道温度、箅子砖温度和看火孔压力，计算机侧、焦侧各自温度、压力的总平均值，炉柱膨胀量、膨胀率、钢柱曲度、松放量的中间统计计算数据和最终统计数据；动态数据库接收的数据包括采集的实时温度和压力数据、人工录入的数据、中间统计计算数据和最终统计数据；

所述计算机操作站还包括动态监测火道温度报警及操作曲线计算显示步骤、焦炉高向温度比例分析及动态烘炉升温曲线计算显示步骤、焦炉烘炉动态综合记录和分析报表的输出显示步骤、焦炉烘炉离线指导方案的调整和显示步骤。

所述数据采集步骤还包括自动检测断偶子步骤和剔除相应点数据子步骤，使自动检测的数据在进动态数据库前都逐点得到检查，保证数据的可靠合理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)数据采集系统中不只是温度采集，同时具有压力自动监控，将影响烘炉质量的重要因素“压力”考虑在监测系统内，并对压力实现自动调节，其控制方法上是独有的创新；

2)系统的数据处理以动态数据库为核心，不同于现有的电子表格处理方式，数据的查询、分析、统计运算速度更快、处理量更大，画面监控形式更丰富多彩，而且易于编制；

3)在统计算法上更加完整全面，与烘炉工艺的结合更实用方便；在烘炉信息的表达上可大量表达实时动态的信息，准确及时反映当前的烘炉炉况，以各种表格、曲线和综合分析数据表形式在屏幕和打印机上输出；

4)独有的离线指导的子程序，可自动进行煤气压力及烟道吸力控制调整并离线给出指导调整方案；

5)本系统已成功运行，是目前最为完整和先进的烘炉系统，使用该系统可节省大量烘炉操作人员，减轻操作人员的劳动强度，减少在恶劣环境下的操作时间，使他们的精力更集中在烘炉工艺过程的总体把握上，对提高焦炉烘炉质量，提高操作效率和安全操作具有十分重大意义。

附图说明

图1是本发明硬件配置示意图；

图2是本发明焦炉烘炉控制程序程序流程示意图；

图3是本发明的焦炉烘炉实施例立体效果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

见图1，是本发明焦炉温度和压力自动监测的烘炉控制系统硬件配置示意图，包括温度数据检测模块、压力数据检测模块、计算机操作站和压力控制调节执行机构，计算机操作站内设有实时动态数据库，计算机操作站分别与温度数据检测模块、压力数据检测模块、压力控制调节执行机构相连接，计算机操作站执行烘炉在线指导控制策略，可自动进行煤气压力及烟道吸力控制调整并离线给出指导调整方案；温度数据检测模块与热电偶相连，热电偶按需要分布在整个焦炉的炉顶，机侧和焦侧的蓄顶、篦子砖等各温度监测点上；压力数据检测模块与压力检测仪表相连，压力检测仪表按需要分布在焦炉的各看火孔、机侧煤气支管、焦侧煤气支管、煤气总管和焦侧烟道、机侧烟道和总烟道中；压力控制调节执行机构包括自动调节阀和烟道闸板开度调节机构，自动调节阀分别设置在机侧煤气支管、焦侧煤气支管和煤气总管中，烟道闸板设置在总烟道中。

见图2，是本发明计算机操作站内植入的焦炉烘炉控制程序流程示意图，焦炉烘炉控制程序包括数据采集步骤和数据的统计计算分析步骤，数据采集步骤包括温度采集和压力采集两个平行的子步骤，针对分布在焦炉各处的热电偶和压力检测仪表，顺序采样，采样周期1分钟，采样顺序按检测模块序号依次进行；数据的统计计算分析步骤分别针对机侧火道温度、焦侧火道温度、直行火道温度、箅子砖温度和看火孔压力，计算机侧、焦侧各自温度和压力的总平均值，炉柱膨胀量、膨胀率、钢柱曲度、松放量的中间统计计算数据和最终统计数据；动态数据库接收的数据包括采集的实时温度和压力数据、人工录入的数据、中间统计计算数据和最终统计数据；

计算机操作站还包括动态监测火道温度报警及操作曲线计算显示步骤、焦炉高向温度比例分析及动态烘炉升温曲线计算显示步骤、焦炉烘炉动态综合记录和分析报表的输出显示步骤、焦炉烘炉离线指导方案的调整和显示步骤。

数据采集步骤还包括自动检测断偶子步骤和剔除相应点数据子步骤，使自动检测的数据在进动态数据库前都逐点得到检查，提高数据的有效性，保证数据的可靠合理，并通过这种自诊断报警及时更换有问题的热电偶。

本发明选用的紫金桥工业控制组态软件能提供丰富的画面功能和脚本制作功能，据此即可编制出动态的监视画面，这些画面为三大类；一是动态数据实时监视和报警、查询画面，二是数据录入、分析画面，三是监控操作画面，如：

1)焦炉管理动态监测火道温度、报警及操作曲线画面；

2)焦炉高向温度比例分析及动态烘炉升温曲线画面；

3)焦炉横墙实时温度监测、报警及查询画面；

4)焦炉直行实时温度监测、报警及查询画面；

5)焦炉蓄热室顶部实时温度监测、报警及查询画面；

6)焦炉篦子砖实时温度监测、报警及查询画面；

7)焦炉抵抗墙实时温度监测、报警及查询画面；

8)焦炉分、总烟道实时温度监测、报警及查询画面；

9)焦炉炉顶看火孔实时压力监测、报警及查询画面；

10)焦炉烘炉煤气管道实时压力监测、报警及查询画面；

11)焦炉烘炉烟道吸力实时压力监测、报警及查询画面；

12)焦炉烘炉煤气压力监控操作画面；

13)焦炉烘炉动态综合记录、分析报表和画面；

14)焦炉炉体膨胀数据录入、记录报表和画面；

15)焦炉炉体钢柱测量数据录入、记录报表和画面；

16)焦炉小烟道温度数据录入、记录报表和画面；

17)焦炉烘炉计划升温温度设定和修正表画面；

18)焦炉烘炉离线指导调整方案画面。

见图3，是本发明的焦炉烘炉实施例立体效果图，在计算机操作站上分别显示采集的各种实时数据和动态统计表和历史趋势曲线、烘炉升温曲线，录入采集的辅助数据、操作画面等，另外配置一台打印机定时自动打印各种统计报表。

温度数据检测模块十台，每台可采集32路的热电偶，286支热电偶分布在整个焦炉炉顶、机侧和焦侧；同时对焦炉的每个看火孔压力、机侧煤气支管、焦侧煤气支管、煤气总管和烟道的压力进行检测，压力检测仪表共134点，共需五台压力数据检测模块，所有检测的实时数据经总线网络传送至计算机操作站。

本系统一部分针对煤气总管1，机侧煤气支管2和焦侧煤气支管3的压力进行自动控制，目的是在烘炉期间，焦炉4通常不能正常的工作，提供的煤气量不稳定，煤气压力变化较大，严重影响烘炉的质量，还加大人工的劳动强度，此时通过稳定煤气总管压力，适时的自动调整机侧煤气支管和焦侧煤气支管的压力来达到计划烘炉曲线所要求的温度，控制的执行机构为隔爆电动调节阀9；另一部分的控制是针对烟道吸力的调节，即机侧烟道6、焦侧烟道7和总烟道5的吸力，它们通过设置在烟道内的烟道闸板8的开度实现。

本系统根据采集的大量温度、压力数据，通过各种统计算法分别得到各种统计数据，进而得到焦炉烘炉过程中的温度高向比例分析结果、烘炉升温曲线、烘炉工艺中的压力制度表、计划升温曲线与当前烘炉升温曲线对比的正负偏差等一系列统计分析结果，提供给操作人员制定出当前工况下的烘炉温度调整方向。

例如；烘炉中出现焦炉顶部温度大于下部温度，使高向比例系数较低，且烟道吸力较小，同时机焦两侧吸力偏差也大，炉顶看火孔压力低时，说明炉气不畅、热负荷不够，应加大炉内热负荷供给，同时调节机侧和焦侧底的那一侧烟道闸板开度增大，提升该侧的吸力。总之通过系统程序的烘炉调整在线指导控制策略，压力系统就可自动进行调整并离线给出指导调整方案。

Claims (2)

1.焦炉温度和压力自动监测的烘炉控制系统，其特征在于，包括温度数据检测模块、压力数据检测模块、计算机操作站和压力控制调节执行机构，计算机操作站内设有实时动态数据库，计算机操作站分别与温度数据检测模块、压力数据检测模块、压力控制调节执行机构相连接，计算机操作站执行烘炉在线指导控制策略，可自动进行煤气压力及烟道吸力控制调整并离线给出指导调整方案；

所述温度数据检测模块与热电偶相连，热电偶按需要分布在整个焦炉的炉顶，机侧和焦侧的各温度监测点上；

所述压力数据检测模块与压力检测仪表相连，压力检测仪表按需要分布在焦炉的各看火孔、机侧煤气支管、焦侧煤气支管、煤气总管和焦侧烟道、机侧烟道和总烟道中；

所述压力控制调节执行机构包括自动调节阀和烟道闸板开度调节机构，所述自动调节阀分别设置在机侧煤气支管、焦侧煤气支管和煤气总管中，所述烟道闸板设置在总烟道中；

所述计算机操作站内植入焦炉烘炉控制程序，所述焦炉烘炉控制程序包括数据采集步骤和数据的统计计算分析步骤，数据采集步骤包括温度采集和压力采集两个平行的子步骤，针对分布在焦炉各处的热电偶和压力检测仪表，顺序采样；数据的统计计算分析步骤分别针对机侧火道温度、焦侧火道温度、直行火道温度、箅子砖温度和看火孔压力，计算机侧、焦侧各自温度、压力的总平均值，炉柱膨胀量、膨胀率、钢柱曲度、松放量的中间统计计算数据和最终统计数据；动态数据库接收的数据包括采集的实时温度和压力数据、人工录入的数据、中间统计计算数据和最终统计数据；

所述计算机操作站还包括动态监测火道温度报警及操作曲线计算显示步骤、焦炉高向温度比例分析及动态烘炉升温曲线计算显示步骤、焦炉烘炉动态综合记录和分析报表的输出显示步骤、焦炉烘炉离线指导方案的调整和显示步骤。

2.根据权利要求1所述的焦炉温度和压力自动监测的烘炉控制系统，其特征在于，所述数据采集步骤还包括自动检测断偶子步骤和剔除相应点数据子步骤，使自动检测的数据在进动态数据库前都逐点得到检查，保证数据的可靠合理。

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