转炉煤气净化控制技术应用

　　摘要本文详细介绍了转炉煤气净化控制技术的组成和功能区以及根据工艺和安装设备的特点做的改进，降低了电气系统的施工和维护成本，对系统的运行起到了很好的促进作用。
　　【关键词】转炉煤气净化 控制技术 分布式 顺序功能
　　相对传统的控制技术和配置并结合国内系统工艺、设备方面的特点，现对整个控制系统进行了多方面的改进创新，降低了电气系统的施工和维护成本，对系统的运行起到了很好的促进作用。
　　1 概述
　　转炉煤气干法净化控制系统总体由两部分组成，一是转炉车间内的蒸发冷却器和粗输灰系统，简称转炉区，另外是包括静电除尘器、风机、切换站、放散烟囱在内的车间外部分，简称现场区，两个区域分别设置一套西门子S7400PLC系统，之间采用光纤以太网通讯。
　　为了施工和日后的维护方便和更好的提高系统的可靠性，控制系统做出了如下几个方面的改进。
　　2 分布式控制
　　转炉煤气干法净化通常控制方式为集中式控制，转炉区PLC控制柜和电机控制柜分开，并放置转炉电气控制室，现场区PLC控制柜和电机控制柜分开，并放置现场区电气室。由于供配电柜和控制柜统一放置，电气施工过程中，大量的电缆堆一起敷设，为现场的施工和日后的检修增加了难度。
　　在新项目中，电气系统放弃集中控制方式，改为分布式控制，并且PLC柜和MCC柜和二为一，增加了系统的灵活度，并降低了电气施工和检修的难度。
　　转炉区，S7400PLC控制柜放置于转炉电气室，蒸发冷平台和粗灰仓平台分别设置ET200s远程站操作箱，内置电机驱动电气设备。
　　现场区，供配电柜和S7400PLC控制柜及风机变频柜放置现场区电气室，干油站、除尘器二层平台、除尘器三层平台设置ET200Pro远程控制柜，液压站一层、液压站二层分别设置ET200s远程控制柜，柜内放置电气驱动电气设备。
　　3 ET200Pro驱动
　　ET200Pro系列是西门子推出的具有IP65防护等级的采集和控制模块，马达启动器可以直接配置在远程站中驱动电机，在国内控制系统中鲜有使用。考虑本地气候条件和其他环境因素，除尘器室外平台的远程柜采用防爆设计，柜内电气元器件防护等级也相应提高采用ET200Pro系列。
　　马达启动的试用，不仅节约了远程柜内空间，并且大大减少了PLC系统的IO点，同是减少了系统故障点，降低了施工和检修难度。
　　马达启动器模块同时还具有故障诊断、设备电流检测等实用功能，方便系统维护人员及时发现和处理问题。
　　4 GRAPH语言
　　根据转炉煤气干法净化工艺及设备的特点，程序实现时，将整个系统分为七大功能区，蒸发冷功能区、粗输灰功能区、静电除尘器功能区、风机功能区、切换站功能区、放散功能区、细输灰功能区。各大功能区实现各自区域的电机控制、元器件检测、仪表检测。
　　梯形图语言（即LAD）由于简单明了，在工业逻辑控制中被广泛接受和采用，但在顺序控制中，GRAPH语言则显示出其无可比拟的优势。干法除尘系统各个功能区，尤其是静电除尘器和输灰系统，功能区启动和停止时，各设备需要按照规定的顺序逐一动作。GRAPH结构清晰明了，可轻易的对单体设备的启动停止命令进行触发。
　　5 控制趋势控制
　　蒸发冷却器的前期喷水量是根据蒸发冷却器入口温度、蒸发冷却器出口温度设定值以及静电除尘器之后的烟气流量进行计算的，中后期的喷水量主要根据蒸发冷却器出口温度进行调节。蒸发冷却器的出口温度控制的是否稳定直接影响蒸发冷却器的后续设备的工作。通常温度控制方法是在双PID调节法，即温度PID控制加冷却水PID调节。
　　由于温度的反映滞后性，温度PID环节往往出现大的波动，影响系统的整体运行，根据温度量变化的特性并结合实际情况，提出温度趋势控制法。在温度PID工作过程中，加入温度变化率，将其作为决定参数修改PID的死区，以达到温度PID提前反应的目的
　　温度的变化率，即温度在固定时间的变化值。温度的变化率给温度的变化做出定量的描述，并以此参与PID调节。
　　T1：目前的温度
　　T2：1分钟前的温度（具体的间隔时间根据实际情况调节）
　　Tc：温度的变化率
　　Tc=T2-T1
　　温度PID的死区，即设定值与实际值之间的差值小于死区时，设定值与实际值在程序中认为相等。
　　Er:PID调节时采用的误差值
　　Ts:温度设定值
　　Ta:温度实际值
　　Te:PID死区
　　Er=|Ts-Ta|-Te的绝对值
　　对于PID，其输出量大小由Er决定，当Er<=0,PID停止调节，Er>0,PID开始调节，并且Er越大调节的输出量越大。
　　当Er大于0，Tc大于设定值，并且实际温度向设定的温度变化时，调整PID的Te，使Te=|Ts-Ta|，PID停止调节，进入温度自动变化阶段；其他阶段正常PID调节。如图1：
　　6 结束语
　　转炉煤气干法净化控制系统改进，降低了电气施工和检修的难度，提高控制程序的可靠性和可读性，有效降低了堵灰和卸爆的几率。
　　
　　参考文献
　　[1]张庆林.电除尘的主要控制因素[J].黑龙江造纸,1998,26(2):31-32.
　　
　　作者单位
　　1.西安新唐电力设计有限公司山东省济南市250000
　　2.山东鲁新设计工程有限公司山东省济南市250000