CN110244803A - 一种焦炉正压烘炉系统及温度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种焦炉正压烘炉系统及温度控制方法，将烘炉燃气主管道压力作为被控对象，根据实际压力同目标压力的偏差及偏差的变化率自动实时计算并调整烘炉燃气主管道电动调节阀的开度，保证整个烘炉过程中的烘炉燃气压力稳定；在正压烘炉装置的控制中，将燃气支管调节阀开度的反馈值引入控制回路，形成串级调节，其中焦炉烘炉温度控制为主环，燃气支管调节阀开度控制为副环；在燃气支管调节阀开度的控制中，加入调节阀的设定开度的控制以消除空程差，能够克服焦炉正压烘炉装置燃气支管调节阀空程差所造成的影响，精确的对烘炉温度进行控制，提高正压烘炉系统的自动控温精度。

Description

一种焦炉正压烘炉系统及温度控制方法

技术领域

本发明涉及焦炉烘炉技术领域，特别涉及一种焦炉正压烘炉系统及温度控制方法。

背景技术

烘炉是焦炉投产前重要而又复杂的工艺过程，其质量优劣对焦炉的寿命有着至关重要的影响。随着焦炉大型化的发展趋势，正压烘炉方法的优势越来越明显。目前7.63m及以上焦炉几乎都采用正压烘炉方式进行烘炉。

国内现有的焦炉正压烘炉系统存在以下不足：

1、正压烘炉的温度受烘炉燃气主管道燃气压力影响较大，当烘炉燃气气源压力发生波动时，往往不能被及时调整，导致烘炉温度会产生较大幅度的变化，直接影响烘炉质量，同时也给烘炉人员带来较大的工作量。

2、由于目前正压烘炉系统所配套的燃气支管调节阀均存在一定的空程差，调节阀不能精确的执行正压烘炉控制系统下发的控制量，因此，对烘炉温度的控制精度有较大影响，尤其是烘炉初期焦炉温度较低时，其影响更为严重。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明提供一种焦炉正压烘炉系统及温度控制方法，实现对烘炉燃气主管道压力的自动实时调节，保证整个烘炉过程中燃气压力的稳定，同时能够克服焦炉正压烘炉装置燃气支管调节阀空程差所造成的影响，精确的对烘炉温度进行控制，提高正压烘炉系统的自动控温精度。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种焦炉正压烘炉系统，包括与一个烘炉燃气主管道相连的多个燃气支管，每个燃气支管均连接一个正压烘炉装置；还包括烘炉燃气主管道压力变送器及主管道电动调节阀，烘炉燃气主管道压力变送器及主管道电动调节阀均与正压烘炉控制系统电气连接。

一种焦炉正压烘炉系统的温度控制方法，所述的控制方法包括如下：

(一)、将烘炉燃气主管道压力作为被控对象，根据实际压力同目标压力的偏差及偏差的变化率自动实时计算并调整烘炉燃气主管道电动调节阀的开度，保证整个烘炉过程中的烘炉燃气压力稳定；

所述主管道电动调节阀开度控制量计算公式如下：

u_k＝u_k-1+(Ae_k-Be_k-1+Ce_k-2)

其中：A＝K_p(1+T/T_i+T_d/T)

B＝K_p(1+2T_d/T)

C＝K_pT_d/T

式中：u_k——k时刻调节阀开度控制量；

e_k——k时刻实际压力同目标压力的偏差；实际压力由系统测量得出，目标压力由人工设定，整个调节过程需保持目标压力不变；

K_p——比例系数；

T、T_i、T_d——分别为比例、积分、微分时间常数。

(二)、在正压烘炉装置的控制中，将燃气支管调节阀开度的反馈值引入控制回路，形成串级调节，其中焦炉烘炉温度控制为主环，燃气支管调节阀开度控制为副环；

在燃气支管调节阀开度的控制中，加入调节阀的设定开度的控制以消除空程差：

1)当燃气支管调节阀实际反馈开度大于设定开度时，将该调节阀的设定开度以一定的步长和频率逐渐减小，直至该阀门实际反馈开度向减小方向变化时，立刻将其设定开度调整为减小前的原设定值；

2)当燃气支管调节阀实际反馈开度小于设定开度时，将该调节阀的设定开度以一定的步长和频率逐渐增大，直至该阀门实际反馈开度向增大方向变化时，立刻将其设定开度调整为增大前的原设定值；

3)当燃气支管调节阀实际开度调整到允许误差范围内时，保持阀门当前开度，结束本次调整。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、引入燃气主管道压力的稳定控制，能够保证整个烘炉过程中烘炉燃气压力的稳定，消除正压烘炉的温度受烘炉燃气主管道燃气压力影响，避免烘炉燃气压力的变化造成的炉温波动，提高温度控制精度；

2、在燃气支管调节阀开度的控制中，加入调节阀的设定开度的控制以消除空程差，有效的避免焦炉正压烘炉装置燃气支管调节阀空程差对烘炉温度控制精度的影响，有效提高焦炉烘炉质量。

附图说明

图1为本发明的系统结构图；

图2为本发明的正压烘炉控制系统构成图；

图3为焦炉正压烘炉装置中的温度控制控制流程图。

其中：1-烘炉燃气主管道切断阀 2-烘炉燃气主管道电动调节阀 3-烘炉燃气主管道压力变送器 4-烘炉燃气支管道切断阀 5-正压烘炉装置

具体实施方式

以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。

图1所示，焦炉正压烘炉系统包括烘炉燃气主管道切断阀1、烘炉燃气主管道电动调节阀2、烘炉燃气主管道压力变送器3、烘炉燃气支管道切断阀4、正压烘炉装置5、正压烘炉控制系统。

烘炉燃气主管道连接的多个燃气支管，每个燃气支管均连接一个正压烘炉装置5的一个或多个燃气支管调节阀；烘炉燃气主管道压力变送器2及烘炉燃气主管道电动调节阀3均与正压烘炉控制系统电气连接。

所述的正压烘炉装置可以采用现有技术中的正压烘炉装置，例如公开号为CN109439345A的专利公开的一拖二正压烘炉装置。

该系统中，将烘炉燃气主管道压力作为被控对象，根据实际压力同目标压力的偏差及偏差的变化率自动实时计算并调整烘炉燃气主管道电动调节阀的开度，保证整个烘炉过程中的烘炉燃气压力稳定。

所述主管道电动调节阀开度控制量计算公式如下：

u_k＝u_k-1+(Ae_k-Be_k-1+Ce_k-2)

其中：A＝K_p(1+T/T_i+T_d/T)

B＝K_p(1+2T_d/T)

C＝K_pT_d/T

式中：u_k——k时刻调节阀开度控制量；

e_k——k时刻实际压力同目标压力的偏差；实际压力由系统测量得出，目标压力由人工设定，整个调节过程需保持目标压力不变；

K_p——比例系数；

T、T_i、T_d——分别为比例、积分、微分时间常数。

由于正压烘炉装置中燃气支管调节阀存在空程差，导致阀门实际开度与设定开度总存在一定的偏差，影响烘炉温度的控制精度。为解决这一问题，本发明提供了一种焦炉正压烘炉温度控制方法。如图3所示，将燃气支管调节阀开度的反馈值引入控制回路，形成串级调节。其中焦炉烘炉温度控制为主环，燃气支管调节阀开度控制为副环，具体包括以下步骤：

1、如图2所示，正压烘炉过程优化计算机通过OPC网关读取焦炉烘炉测温计算机中的烘炉升温计划温度及其所测得的焦炉当前温度及压力；

2、采用正压烘炉优化控制方法计算正压烘炉系统中各燃气支管调节阀合理的开度，正压烘炉优化控制方法可以采用现有技术中公开号为CN 105700383 B专利公开的正压烘炉优化控制方法；

3、正压烘炉过程优化计算机将其计算出的各燃气支管调节阀的合理开度发送给各调节阀，同时读取各燃气支管调节阀的开度反馈；

4、通过设置死区，设定各燃气支管调节阀的开度允许误差范围，同时设定最大允许调整上限；

5、正压烘炉过程优化计算机通过比较各燃气支管调节阀的设定开度和实际反馈开度，确定各燃气支管调节阀是否已调整到合理开度范围内；

6、调整燃气支管调节阀至合理开度范围：

1)当燃气支管调节阀实际反馈开度大于设定开度时，将该调节阀的设定开度以一定的步长和频率逐渐减小，直至该阀门实际反馈开度向减小方向变化时，立刻将其设定开度调整为减小前的原设定值；

2)当燃气支管调节阀实际反馈开度小于设定开度时，将该调节阀的设定开度以一定的步长和频率逐渐增大，直至该阀门实际反馈开度向增大方向变化时，立刻将其设定开度调整为增大前的原设定值。

3)当燃气支管调节阀实际开度调整到允许误差范围内时，保持阀门当前开度，结束本次调整。

利用本发明所提供的焦炉正压烘炉技术，可以有效避免烘炉燃气压力的变化造成的炉温波动，消除阀门空程差对烘炉控温精度产生的影响，提高烘炉质量。

以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

Claims (3)

1.一种焦炉正压烘炉系统，包括与一个烘炉燃气主管道相连的多个燃气支管，每个燃气支管均连接一个正压烘炉装置；其特征在于，还包括烘炉燃气主管道压力变送器及主管道电动调节阀，烘炉燃气主管道压力变送器及主管道电动调节阀均与正压烘炉控制系统电气连接。

2.权利要求1所述的一种焦炉正压烘炉系统的温度控制方法，其特征在于，所述的控制方法包括如下：

(一)、将烘炉燃气主管道压力作为被控对象，根据实际压力同目标压力的偏差及偏差的变化率自动实时计算并调整烘炉燃气主管道电动调节阀的开度，保证整个烘炉过程中的烘炉燃气压力稳定；

(二)、在正压烘炉装置的控制中，将燃气支管调节阀开度的反馈值引入控制回路，形成串级调节，其中焦炉烘炉温度控制为主环，燃气支管调节阀开度控制为副环；

在燃气支管调节阀开度的控制中，加入调节阀的设定开度的控制以消除空程差：

1)当燃气支管调节阀实际反馈开度大于设定开度时，将该调节阀的设定开度以一定的步长和频率逐渐减小，直至该阀门实际反馈开度向减小方向变化时，立刻将其设定开度调整为减小前的原设定值；

2)当燃气支管调节阀实际反馈开度小于设定开度时，将该调节阀的设定开度以一定的步长和频率逐渐增大，直至该阀门实际反馈开度向增大方向变化时，立刻将其设定开度调整为增大前的原设定值；

3)当燃气支管调节阀实际开度调整到允许误差范围内时，保持阀门当前开度，结束本次调整。

3.根据权利要求2所述的一种焦炉正压烘炉系统的温度控制方法，其特征在于，所述主管道电动调节阀开度控制量计算公式如下：

u_k＝u_k-1+(Ae_k-Be_k-1+Ce_k-2)

其中：A＝K_p(1+T/T_i+T_d/T)

B＝K_p(1+2T_d/T)

C＝K_pT_d/T

式中：u_k——k时刻调节阀开度控制量；

e_k——k时刻实际压力同目标压力的偏差；实际压力由系统测量得出，目标压力由人工设定，整个调节过程需保持目标压力不变；

K_p——比例系数；

T、T_i、T_d——分别为比例、积分、微分时间常数。