CN204607934U - 煤气站负荷自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种煤气站负荷自动控制系统，该控制系统包括高压煤气压力控制回路、低压煤气压力控制回路及限幅器；通过低压煤气压力调节器将低压煤气压力设定值与通过低压煤气压力变送器采集的实际压力数据进行比较运算后，输出信号给鼓风机变频器，控制鼓风机调节风量进而控制低压煤气总管压力，同时，低压煤气压力变送器将测得的低压煤气压力信息通过限幅器传递给高压煤气压力控制回路，对高压煤气压力控制回路压力调节进行限幅，使两个控制回路压力调节时相互制约，保证了整个控制过程中的安全，消除了因用户需要煤气量的频繁变化而使低压煤气压力出现超高超低的安全隐患，实现了煤气产生量的稳定调节。

Description

煤气站负荷自动控制系统

技术领域

本实用新型涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种煤气站负荷自动控制系统。

背景技术

目前，发生炉煤气是以空气和蒸汽为气化剂，利用煤气发生炉使煤炭发生气化反应转化成的气体燃料。发生炉煤气设备投资少，结构简单，便于操作，对煤种适应性强等特点，其在钢铁、耐火材料、陶瓷、建陶、玻璃制品、化工、机械等行业得到了广泛的应用。

由于工作制度及生产方式的差异，煤气炉的负荷需要根据用户需求而调节，以保持生产量和用气量的平衡，避免由于操作不及时而发生的煤气站安全事故，同时稳定煤气发生炉炉况，减少热损失提高能源利用率。

现阶段发生炉煤气站煤气加压机及空气鼓风机只做安全联锁，控制方面主要采用电位计手动调节，当气化煤煤质较好及生产负荷变化较小的工况时，对于煤气站的操作水平及精度要求较低，煤气站负荷较容易调节，对于煤气炉炉况影响较小；但当气化用煤煤质较差或生产负荷变化较大等复杂工况时，对煤气炉的操作水平及精度要求较高，此种情况下，人工调节的难度及强度较大且有一定延迟，极容易造成煤气炉床层不稳定，气化过程不完全，严重影响煤炭气化效率。煤气站的自动化水平决定了煤气炉的稳定运行，煤气站负荷的自动调节就显得尤为重要。

现有的煤气站的自动操作中，一般只通过根据用户需要设定高压煤气压力，高压煤气压力通过闭环控制稳定用户需要，然而，根据用户煤气使用量的变化进行高压煤气压力调节必然影响低压煤气压力，以往只是单纯控制高压煤气总管压力，以致经常导致低压煤气总管压力跟不上而影响煤气炉的稳定运行，进而也会发生事故。

另外，煤气炉的气化剂是将蒸汽通入空气管中，与管中的空气混合，使空气的含湿量达到饱和状态，然后通入炉内。但在实际运行中饱和空气温度并不能完全反映气化剂的配比的情况，尤其是昼夜温差较大的北方地区，白天与夜间相同空气流量条件下，由于空气温度不同，则气化剂中配入空气量差异较大，导致煤气炉炉况不稳定，增加煤气炉操作难度，影响产气率。气化剂快速的精确的混合也有利于煤气炉长期稳定运行，减少工人劳动强度，提高气化强度。

因此，针对以上不足，本实用新型提供了一种煤气站负荷自动控制系统。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种煤气站负荷自动控制系统，一方面对煤气产生量进行稳定调节，另一方面提高气化剂的自动控制精度和减少人工调节的强度。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种煤气站负荷自动控制系统，其包括高压煤气压力控制回路、低压煤气压力控制回路及限幅器；所述低压煤气压力控制回路包括低压煤气压力变送器及依次连接的低压煤气压力调节器、鼓风机变频器和鼓风机，所述低压煤气压力调节器与工控机相连，以获取工控机发来的低压煤气压力设定值，所述低压煤气压力变送器设置在低压煤气输送通道上，且与低压煤气压力调节器连接；所述低压煤气压力变送器还通过所述限幅器与高压煤气压力控制回路连接。

其中，所述高压煤气压力控制回路包括高压煤气压力变送器及依次连接的高压煤气压力调节器、加压机变频器和煤气加压机，所述高压煤气压力调节器与工控机相连，以获取工控机发来的高压煤气压力设定值，所述高压煤气压力变送器设置在高压煤气输送通道上，且与高压煤气压力调节器连接。

其中，所述低压煤气压力变送器通过所述限幅器与所述高压煤气压力调节器连接。

其中，还包括依次连接的比值器、阀门执行器和蒸汽量调节阀，所述比值器与所述低压煤气压力调节器连接，所述蒸汽量调节阀设置在蒸汽输送通道上。

其中，还包括温度调节器、修正器和测温热电偶，所述温度调节器、修正器和比值器依次连接，所述温度调节器与工控机连接，以获取工控机发来的饱和空气温度设定值，所述测温热电偶设置在饱和空气管道上，且与所述温度调节器连接。

其中，所述低压煤气压力调节器采用PID控制。

其中，所述高压煤气压力调节器采用PID控制。

其中，所述温度调节器采用PID控制。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：本实用新型的目的是提供一种煤气站负荷自动控制系统中，一方面，通过低压煤气压力调节器将低压煤气压力设定值与通过低压煤气压力变送器采集的实际压力数据进行比较运算后，输出信号给鼓风机变频器，进而控制鼓风机调节风量达到控制低压煤气总管压力目的，同时，低压煤气压力变送器将测得的低压煤气压力信息通过限幅器传递给高压煤气压力控制回路，对高压煤气压力控制回路压力调节进行限幅，使两个控制回路压力调节时相互制约，保证了整个控制过程中的安全，消除了因用户需要煤气量的频繁变化而使低压煤气压力出现超高超低的安全隐患，实现了煤气产生量的稳定调节；另一方面，通过低压煤气调节器和比值器送给电动调节阀执行器相应的阀门开度值信息，使电动调节阀调节蒸汽流量满足温度调节，同时又加入温度调节器对空气量和蒸汽量的比值进行修正，达到了提高气化剂的自动控制精度和减少人工调节强度的目的，这样既优化了气化剂的空气蒸汽配比又可以稳定气化剂的温度。

附图说明

图1是本实用新型煤气站负荷自动控制系统实施例1的控制原理示意图；

图2是本实用新型煤气站负荷自动控制系统实施例2的控制原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例1

如图1所示，本实用新型实施例1提供的煤气站负荷自动控制系统高压煤气压力控制回路、低压煤气压力控制回路及限幅器；所述低压煤气压力控制回路包括低压煤气压力变送器及依次连接的低压煤气压力调节器、鼓风机变频器和鼓风机，所述低压煤气压力调节器与工控机相连，以获取工控机发来的低压煤气压力设定值，所述低压煤气压力变送器设置在低压煤气输送通道上，且与低压煤气压力调节器连接，将测得的实际的低压煤气压力值反馈给低压煤气压力调节器；所述低压煤气压力变送器还通过所述限幅器与高压煤气压力控制回路连接。

上述技术方案中，低压煤气压力控制回路中，在工控机上设定低压煤气压力值，设定低压煤气压力值传递给低压煤气压力调节器(低压煤气压力调节器在PLC中)，结合实际的低压煤气压力值，经过低压煤气压力调节器PID计算后，将相应的控制指令传输出给鼓风机变频器，鼓风机变频器控制鼓风机，调节鼓风机的风量，进而调节低压煤气压力，低压煤气压力经过设置在低压煤气输送通道上的低压煤气压力变送器测量后，低压煤气压力变送器将测得的低压煤气压力信息反馈给低压煤气压力调节器，通过低压煤气压力调节器对低压煤气压力进行相应调整，从而形成低压煤气压力的闭环控制；同时，低压煤气压力变送器将测得的低压煤气压力信息通过限幅器传递给高压煤气压力控制回路，对高压煤气压力控制回路压力调节进行限幅，使两个控制回路压力调节时相互制约，保证了整个控制过程中的安全，消除了因用户需要煤气量的频繁变化，使低压煤气压力避免超高超低的安全隐患，实现了煤气产生量的稳定调节。

具体地，所述高压煤气压力控制回路包括高压煤气压力变送器及依次连接的高压煤气压力调节器、加压机变频器和煤气加压机，所述高压煤气压力调节器与工控机相连，以获取工控机发来的高压煤气压力设定值，所述高压煤气压力变送器设置在高压煤气输送通道上，且与高压煤气压力调节器连接，将测得的实际的高压煤气压力值反馈给高压煤气压力调节器；所述低压煤气压力变送器通过所述限幅器与所述高压煤气压力调节器连接。

高压煤气压力控制回路在煤气压力调节时，根据用户需要在工控机上设定高压煤气压力值，结合实际的高压煤气压力值，经过高压煤气压力调节器PID计算后，将相应的控制指令发送给加压机变频器，进而控制加压机加压，同时高压煤气压力调节器接收限幅器传来的低压煤气压力保护的限幅要求，对加压机变频器进行限幅，高压煤气压力调节器输出相应的控制指令给煤气加压机变频器，加压机变频器控制煤气加压机调节高压煤气压力，高压煤气压力经过高压煤气压力变送器测量后，相应的测量值反馈给高压煤气压力调节器，形成闭环控制。

实施例2

如图2所示，在实施例1的基础上，本实用新型煤气站负荷自动控制系统还包括饱和空气温度控制回路，该饱和空气温度控制回路包括依次连接的比值器、阀门执行器和蒸汽量调节阀，所述比值器与所述低压煤气压力调节器连接，所述蒸汽量调节阀设置在蒸汽输送通道上，蒸汽量调节阀具体为直线特性的电动调节阀。

进一步地，饱和空气温度控制回路还包括温度调节器、修正器和测温热电偶，所述温度调节器、修正器和比值器依次连接，所述温度调节器与工控机连接，以获取工控机发来的饱和空气温度设定值，所述测温热电偶设置在饱和空气管道上，且与所述温度调节器连接。

由于鼓风机为了调节稳定低压煤气压力，势必会影响进风量的大小，那么就会影响饱和空气温度及空气和饱和蒸汽的配比量，所以需要通过饱和空气温度控制回路对饱和空气温度及空气和蒸汽配比进行控制。

具体地，通过低压煤气压力调节器将调节的煤气压力信息通过比值器送给电动的阀门执行器，进而控制调节阀调节蒸汽流量满足温度调节；优选地，设定需要的饱和空气温度值，结合测温热电偶传来的实际饱和空气温度，经过PLC的温度调节器PID计算后输出，经过修正器和比值器后作为修正比值，该比值是低压煤气压力调节器输出和调节阀执行器之间的一个比值，反映了空气量和蒸汽量的比，其中通过低压煤气压力调节器输出实际的低压煤气压力，结合比值器的信息指令，确定阀门开度值的指令，送给电动阀门执行器，阀门执行器控制电动调节阀调节蒸汽量，蒸汽进入饱和空气管道，由安装在饱和空气管道上的测温热电阻测量饱和空气的温度，并将该信息反馈给温度调节器，这样，对实际的饱和空气温度和设定饱和空气温度值形成闭环控制，对空气和蒸汽比值进行修正。

上述技术方案中，利用具有直线特性的电动调节阀和鼓风机变频器的特性相近，通过低压煤气调节器和比值器送给电动调节阀执行器相应的阀门开度值信息，使电动调节阀调节蒸汽流量满足温度调节，同时又加入温度调节器对空气量和蒸汽量的比值进行修正，达到准确调节饱和空气温度的目的。这种控制方式即优化了气化剂的空气蒸汽配比又可以稳定气化剂的温度。

本实用新型中，所述低压煤气压力调节器采用PID控制，据预先设定好的低压煤气压力与采集的实际压力数据进行比较，经PID运算后，输出信号给鼓风机变频器，调节风量达到控制低压煤气总管压力目的；所述高压煤气压力调节器采用PID控制，据预先设定好的高压煤气压力与采集的实际压力数据进行比较，结合限幅器的限幅，经PID运算后，输出信号给加压机变频器，调节煤气压力达到控制高压煤气总管压力目的；所述温度调节器采用PID控制，据预先设定好的饱和空气温度与采集的实际温度数据进行比较，经PID运算并结合修正器和比值器，输出信号给阀门执行器，调节阀门开度达到调节饱和空气温度的目的。

本实用新型煤气站负荷自动控制系统利用PLC控制系统设计，应用于发生炉气化装置，实现煤气站负荷的自动控制，气化剂的精确调节，其包括煤气站负荷控制、空气流量控制及气化剂的配比精确控制等一系列综合控制，尤其应用于用户使用煤气量变化频繁，需要稳定煤气压力的系统。通过本实用新型的控制系统保证了当煤气站负荷调整时煤气炉的长期稳定运行，由于自动化程度较高，在几分钟的时间内即可实现煤气站负荷的调节，同时加强气化剂调节精度及速度保证煤气炉床层稳定气化反应完全，经实际生产试验可提高煤气产量10％左右，减少工人插钎探火操作的频率，由一般1小时一次减少为12小时一次，也充分说明了煤气炉运行稳定；若为人工调节则操作繁琐，有一定延迟，在此过程中易造成炉况恶化，或由于人工误操作会导致安全事故的发生。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种煤气站负荷自动控制系统，其特征在于：其包括高压煤气压力控制回路、低压煤气压力控制回路及限幅器；所述低压煤气压力控制回路包括低压煤气压力变送器及依次连接的低压煤气压力调节器、鼓风机变频器和鼓风机，所述低压煤气压力调节器与工控机相连，以获取工控机发来的低压煤气压力设定值，所述低压煤气压力变送器设置在低压煤气输送通道上，且与低压煤气压力调节器连接；所述低压煤气压力变送器还通过所述限幅器与高压煤气压力控制回路连接。

2.根据权利要求1所述的煤气站负荷自动控制系统，其特征在于：所述高压煤气压力控制回路包括高压煤气压力变送器及依次连接的高压煤气压力调节器、加压机变频器和煤气加压机，所述高压煤气压力调节器与工控机相连，以获取工控机发来的高压煤气压力设定值，所述高压煤气压力变送器设置在高压煤气输送通道上，且与高压煤气压力调节器连接。

3.根据权利要求2所述的煤气站负荷自动控制系统，其特征在于：所述低压煤气压力变送器通过所述限幅器与所述高压煤气压力调节器连接。

4.根据权利要求3所述的煤气站负荷自动控制系统，其特征在于：还包括依次连接的比值器、阀门执行器和蒸汽量调节阀，所述比值器与所述低压煤气压力调节器连接，所述蒸汽量调节阀设置在蒸汽输送通道上。

5.根据权利要求4所述的煤气站负荷自动控制系统，其特征在于：还包括温度调节器、修正器和测温热电偶，所述温度调节器、修正器和比值器依次连接，所述温度调节器与工控机连接，以获取工控机发来的饱和空气温度设定值，所述测温热电偶设置在饱和空气管道上，且与所述温度调节器连接。

6.根据权利要求1所述的煤气站负荷自动控制系统，其特征在于：所述低压煤气压力调节器采用PID控制。

7.根据权利要求2所述的煤气站负荷自动控制系统，其特征在于：所述高压煤气压力调节器采用PID控制。

8.根据权利要求5所述的煤气站负荷自动控制系统，其特征在于：所述温度调节器采用PID控制。