（情绪管理）焦炉压力控制的研究.doc

辽宁科技大学硕士论文焦炉压力控制的研究摘要在炼焦生产过程中，焦炉集气管压力是炼焦生产中的重要参数，它的稳定性直接影响着焦炉的使用寿命和焦碳的生产因此，如何控制集气管压力在给定值范围内是焦化生产中的重要问题，也是解决焦炉对环境产生污染的有效方法之一随着科学的发展和进步，焦化行业向大规模发展，更多地采用多座焦炉并联的系统由于管线相通，存在很强的耦合干扰，给集气管压力控制带来很多难题本文在分析了双焦炉共用一套鼓风冷却系统的生产工艺特点后，提出了基于模糊传感器技术和双闭环2层反馈控制方案内环采用PID算法，PID控制器根据实测压力值和给定值的偏差，控制各自的执行机构，完成第一层反馈控制外环采用模糊控制技术，集气管压力状态模糊传感器在测量背景知识下，给出当前两个集气管压力状态的语言描述模糊控制器根据该语言值动态修改总管给定值，通过总管吸力的调节，完成第2层反馈控制，实现集气管和总管的双闭环控制本文在焦炉集气管压力控制上的主要研究成果如下:①基于内环和外环反馈设计了集气管压力控制系统，内环采用优化PID控制，外环采用模糊控制技术；②采用模糊传感器技术，实现总管给定值的动态修改，解决了焦炉产气不足时和过足时的控制难题；③根据蝶阀开度动态变化的特点，采用调节总管吸力为监督级控制，降低了2个集气管的耦合干扰。

关键词：集气管压力 模糊控制传感器 多变量解耦 PLCStudy of Gas Collector Control SystemABSTARCTIn coking process ,the stable pressure of gas collector is an important industrial parameter. Its stability directly influences the life of coke ovens and coke production.Therefore,how to contol the pressure of gas collector within a scope is very important in the coking process ,and is also valid to solve the environment problem Along with the science and techonlogy development,many coke ovens in parallel system are adoped gradually because of coke industry developing on a large scale,and the contol of gas pressure have a lot of difficulties as the gas pipes are conneceted together.This text analyse the technology feature of a air-blast system which links to two coke ovens ,and put forward a control scheme based on the technology of fuzzy sensor and the two-storey feedback with two closed loop.The inside circle use the PID algorithm ,the PID controllers accomplish the first feedback ，controlling the action mechanism according to the deviate between the true pressure and the given pressure. The outside use the fuzzy-control technology. The state fuzzy sensor of gas collector give a description of the state of the gas collector,according to the knowledge of measure background.Fuzzy controllers modify the given value of the head pipe according to the language value,and the suction of the head pipe is modified ,which accomplishes the second feedback,and accomplishes the control with two closed loop between the gas collector and the head pipe. The achievements in scientific research of this text on the control system of the gas collector:①The control system of the gas collector based on the design of the feedback in the inside circle and the outside circle is accomplished.②The fuzzy sensor technology is used to accomplish the the dynamic modification,and solve the contol problem which appears when the gas is not enough and when the gas is surplus.③The plan of modifying the suction of the head pipe is used, according to the characteristics of the dynamic modification of the flygate aperture,and reduce the disturb between the two gas collector.Keywords:gas collector pressure fuzzy control sensor multivariable decoupling PLC目录第一章 绪论 41.1 课题背景 41.1.1 焦化工艺流程简介 51.1.2 集气管压力控制存在的问题 61.1.3 荒煤气对环境产生的污染及防护 61.2 工业控制理论综述 71.2.1 经典控制理论 71.2.2 现代控制理论 81.2.3 智能控制理论 81.3 集气管压力控制方面的国内外现状 101.4 本项目研究的工作重点 121.5 本章小节 12第二章 集气管压力控制系统的总体设计 132.1引言 132.2集气管压力控制原理 142.2.1集气管压力与鼓风机吸力的关系 142.2.2集气管压力控制策略的研究 152.2.3集气管压力控制系统的逻辑结构 172.3 PLC的结构和工作原理 172.3.1 PLC的基本结构 172.3.2 PLC的工作原理 192.3.3 PLC的编程语言 202.4 PLC控制系统的组成 212.5 PLC控制系统的设计原则 212.6 PLC控制系统的设计步骤 212.7 PLC控制系统硬件设计 232.7.1 PLC机型选择 232.7.2 I/O模块及点数的选择 232.7.3 存储容量的选择 242.5.4 特殊功能模块的选择 242.5.5 集气管压力控制系统的硬件配置 242.6 PLC控制系统软件设计 252.6.1 PLC程序设计步骤 252.6.2 PLC程序设计方法 262.6.3 上位机程序设计 282.7 本章小节 31第三章 集气管压力状态模糊传感器的研究 323.1引言 323.2模糊理论综述 323.2.1模糊集合的定义和表达形式 333.2.2模糊逻辑与推理 343.3集气管压力状态模糊传感器的研究与设计 363.3.1模糊传感器的基本结构和功能 363.3.2模糊传感器概念生成的基本原理 383.3.3 集气管压力状态模糊传感器的语言描述方法 393.3.4 集气管压力状态的测量和语言输出 403.3.5集气管压力状态对环境的适应性 413.4 模糊传感器在焦炉集气管压力控制上的实现 453.5 本章小节 46第四章 系统的内、外环控制系统的研究与设计 474.1内环控制系统的研究与设计 474.1.1 PID算法的简单原理 484.1.2 内环数字PID算法的设计与实现 484.1.3 积分饱和问题的解决方法 494.1.4参数整定 504.2 外环控制系统的研究与设计 504.2.1模糊控制的基本原理 514.2.2 外环监督控制策略的研究 524.3 本章小节 63第五章 总结与展望 645.1 全文总结 645.2 主要研究成果和创新性 645.3 主要不足与今后研究工作展望 65致谢 66参考文献 67第一章 绪论1.1 课题背景中国是全世界最大的焦炭生产国，每年估计有3亿吨左右的优质煤用于生产焦炭。

煤在炼焦时约75%变成焦炭供冶金使用，另外25%生成各种其它化学产品和煤气因此，炼焦化工对我国煤炭资源的综合利用有着极其重要的作用炼焦工业生产中的关键环节是提高焦炭质量和产量、延长焦炉的使用寿命、维持焦炉的正常生产集气管压力的稳定是焦炉正常生产的前提，集气管压力的稳定直接影响到焦炭和煤气的质量、焦炉的使用寿命和生产环境集气管压力过低，焦炉吸入空气导致焦炭燃烧，影响炉体使用寿命，降低煤气质量集气管压力过高，导致焦炉冒烟，既污染环境又浪费大量能源因此，集气管压力的稳定对焦炉生产有着十分重要的意义虽然我国炼焦装备和工艺水平有一定的提高，环境保护设施也有一定的改善但从整体上看，所采用的工艺方法和设备控制手段与国际先进水平相比仍比较落后其产品质量及能源消耗和发达国家相比都存在很大差距，尤其是对环境的污染已经引起国家有关部门的高度重视1.1.1 焦化工艺流程简介焦炭的生产过程称为炼焦，将配好的原料煤在焦炉内进行高温干馏所谓干馏是:在密闭的焦炉内，将煤隔绝空气高温加热放出水分和吸附气体，分解产生煤气和焦油，剩下的是焦炭这种煤热解过程通常称为煤的干馏煤成焦后，由推焦机推出 一般焦化厂普遍采用一套鼓风冷却系统带两座焦炉的工作方式，见图1-1所示：在炼焦生产过程中，焦炉产生的荒煤气，首先进入集气管。

650℃-750℃左右的荒煤气在初冷处经循环氨水的喷洒，冷却到90℃左右，再由总管风机吸入净化处理系统，可得到各种化学产品及煤气焦化生产过程中，主要包括燃烧控制操作和推焦/加煤操作:一、燃烧控制操作:按照生产计划和来自配煤车间的煤成份分析数据决定煤的结焦时间，以保证生产的焦炭质量二、推焦/加煤操作:根据生产计划和配煤成分确。