混合煤氣加壓站先進控制軟件

混合煤氣加壓站為各種工業爐窯提供壓力、熱值穩定的混合煤氣，從而減少能源的浪費，提高燃燒效率，降低鋼損。在其生產運行中，尤其當生產負荷、氣源壓力等存在較大 波動時，應能夠保證煤氣性能穩定及安全運行。

從混合煤氣生產的源頭穩定住煤氣的壓力和熱值，對節能降耗來說可收到事半功倍的效果，但由于煤氣混合過程中存在多種擾動因素、各管網之間的耦合問題、熱值測量問題以及大滯后、強耦合、非線性、時變等控制難題一直沒有得到較好的解決，使煤氣的混合控制要靠人工操作來維持，壓力與熱值穩定的水平難以滿足工業爐窯的運行要求。煤氣加壓站的自動控制是提高混合煤氣質量和安全運行的重要手段。

卡斯特混合煤氣加壓站先進控制軟件針對煤氣混合加壓站的生產運行特點和需求，以其高性能和高可靠性品質，具有同步穩定混氣壓力和熱值穩定的功能配置，為煤氣混氣加壓站生產過程的控制提供了完整的解決方案。適用于冶金企業的高爐煤氣、焦爐煤氣、轉爐煤氣三氣混合或其中的兩氣混合生產過程，從而使混合煤氣的壓力和熱值達到自動控制的目的。

卡斯特混合煤氣加壓站先進控制軟件是一套基于Windows運行環境的軟件產品，運行時需要安裝NI LabView RT 環境，可安裝在PC、嵌入式PC機中構成先進控制站，應用通用的通信協議和接口與循環流化床鍋爐控制系統DCS（PLC）建立數據連接和共享。

其主要通訊連接方式有：

支持OPC Client功能基礎上的OPC通訊

支持主流HMI軟件的API通訊功能，連接HMI軟件的實時數據庫

支持DDE通訊

支持現場總線連接

ControlNet

Profibus DP

工業以太網

MODBUS RTU

MODBUS TCP

包括四個功能模塊，構成多入多出的整體控制系統，實施綜合解耦和統一調度，完成與混合煤氣加壓站相關的全部控制功能：

熱值控制模塊

焦煤控制模塊

高煤控制模塊

轉煤控制模塊

1先進控制軟件的特點

▲　提供焦爐煤氣、高爐煤氣、轉爐煤氣之中的兩氣混合、三氣混合甚至四氣混合的自動控制。

▲　充分利用煤氣混氣站/加壓站已具備的基本測量儀表和執行器，如管線壓力和流量測量儀表，閥門等，以無模型自適應控制技術為核心，同步穩定混合煤氣的壓力和熱值，具備氣源和混氣負荷變化的良好響應能力。

▲　適用于先混氣后加壓與先加壓后混氣兩種運行模式

▲　具有熱值儀容錯控制能力，支持熱值儀單臺離線下的熱值精確控制，以及熱值儀全部離線條件下的熱值連續控制

▲　系統投運簡單，維護方便、平穩可靠。

應用案例

在冶金企業中，煤氣混合加壓站的作用主要是保證生產安全與供需平衡，維持熱值穩定。隨著產品結構調整和節能降耗需求的不斷提高，加熱爐等煤氣用戶對煤氣熱值穩定的要求也愈來愈高。某燃氣廠為了摸索穩定熱值的控制規律，對2#加壓站控制系統進行了技術改造。我公司通過投標，承擔了先進控制系統改造工作。

燃氣廠2#加壓站有1700和1780兩條混合煤氣管線，負責1700、1780等生產線上的24臺加熱爐的供氣任務，混合煤氣的供氣量為8萬—28萬Nm3/h，為先混合后加壓，高、焦、轉三氣四混結構，其中僅兩種轉爐煤氣設有氣柜。由于生產負荷變化大，在兩條混合煤氣管路的加壓風機前、后均設有連通管，以便在生產負荷較低時使用一條線供氣，以保證壓力和熱值的穩定。

2#加壓站原有A-B公司PLC一套，用高爐煤氣控制機前混合壓力，熱值控制采用焦爐煤氣按動態比例控制熱值的方法，控制器為PID調節器。原控制系統在壓力平衡控制方面比較穩定可靠，但對大擾動響應速度較慢；熱值波動比較大。

控制方案

針對控制系統的要求，我們選用了無模型自適應控制器，并根據控制器特性對控制策略上作了相應調整。

控制效果

由于上述組合策略的作用，控制取得了良好的效果。

基本結論

?MFA控制系統操作方便，運行可靠

?系統對各種工況及現場操作有較強的適應能力；無論是在開關風機檔板、起停1780、增減轉爐煤氣等情況下，還是在用戶負荷大范圍波動時，MFA控制系統均可在自動狀態下有效運行

?在一般工況下，混合煤氣熱值基本穩定在±0.2 MJ/m3范圍內

?由于較為劇烈擾動造成的混后熱值超出±0.2 MJ/m3范圍，MFA控制系統可以在長達15分鐘（一般3--5分鐘）恢復平穩

?機前壓力的波動范圍更小（與原系統比較，波動范圍收窄30%）

?在大擾動出現時，系統響應能力較原系統有較大幅度的提高

?在氣源（高煤、焦煤、轉煤）熱值完全使用設定值的情況下，系統依據混后熱值，仍可進行有效的串級閉環控制