控制混合煤气热值压力稳定的方法技术

一咱用于煤气混合站控制混合煤气热值和压力稳定的方法。该法提出了适合煤气混合站的专家系统、解耦方法、最优算法、自校正ＰＩＤ算法。此法将采集的数据进行数字滤波，与知识库相比较，进行推理判断，并运用解耦方法、最优算法、热值预报和滞后补偿算法、自校正ＰＩＤ和阀门的特性关系，获得高焦比和蝶阀的动作量，调节高炉或焦炉煤气的配入量，实现混合煤气的热值和压力稳定。该方法可广泛用于同类煤气混合煤气的热值和压力稳定。该方法可广泛用于同类煤气混合站或其它燃气混合的热工控制。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

Method for controlling mixing gas calorific value pressure stability

I. a method for controlling the calorific value and pressure stability of a mixed gas for a gas mixing station. The expert system, decoupling method, optimal algorithm and self correcting PID algorithm for gas mixing station are put forward. The data will be collected for digital filtering, compared with the knowledge base, reasoning judgment, and the use of decoupling method, optimal algorithm, calorific value prediction and delay compensation algorithm, self characteristics of the relationship between PID and correction of the valve movement amount of high coke rate and the butterfly valve, regulating the blast furnace or oven gas mixing quantity, the calorific value and the stable pressure of mixed gas. The method can be widely applied to the calorific value and pressure stability of the same gas mixture gas. This method can be widely used in thermal control of similar gas mixing station or other gas mixture.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于工业热工自动控制领域，具体用于煤气混合站控制混合煤气热值和压力的稳定，或者说是用于高炉煤气与焦炉煤气以及两种气体直接在管网动态混合过程中，控制混合煤气热值和压力稳定的一种方法。在已知技术中，计算机控制压力稳定的方法主要是对单种燃气压力进行稳定，采用单回路PI调节;对于两种燃气的混合控制，主要是控制两种燃气的体积混合比恒定和混合后燃气压力不低于要求的最小压力。这种方法主要用在两种燃气的热值基本不变的情况，各自经储气柜后，也可采用仪表自动调节。此法的缺点是不能适应煤气本身的热值波动，不易实现混合煤气的热值和压力“双稳”，因为企业副产品的各种煤气的成份不是固定的，随着成份的变化其发热量也是变化的，只保持一定的体积混合比，其混合后煤气的热值仍然是波动较大的。对于高炉煤气与焦炉煤气的压力和热值频繁波动、幅度较大或管网直接混合的情况，仪表自动调节或简单的PID调节，效果不佳。同时因为高焦混合煤气热值和压力“双稳”控制系统，是一个具有较强耦合作用的多变量系统。(输入变量有四个高炉煤气的压力和热值、焦炉煤气的压力和热值;输出变量有两个混合煤气的热值和压力)，仪表系统和简单PID调节无法解决耦合影响和控制对象的非线性特征。目前，国内煤气混合站基本采用手动调节，混合煤气的热值和压力波动较大，直接影响煤气用户的热工制度和产品质量的提高。本专利技术的目的是根据上述问题，提出了一种在煤气混合站控制混合煤气热值和压力稳定的方法。该方法提出了适合煤气混合站的专家系统、解耦方法、最优算法、数字滤波、自校正PID、热值预报和滞后补偿算法。此法能够适应高炉煤气和焦炉煤气本身的热值波动。在高炉煤气与焦炉煤气的热值和压力频繁波动的动态混合过程中，自动控制高焦比，来实现混合煤气的热值和压力“双稳”。本专利技术的目的是这样实现的首先，将煤气混合站变送器的数据输出通过模/数转换器送给计算机，计算机进行数字滤波;然后，将上述数据与煤气混合站运行累积经验组成的知识库相比较，并运用解耦方法、最优算法、PID算法、热值预报和滞后补偿算法，阀门的特性关系，获得煤气混合站四个蝶阀的动作量;最后，根据推断和运算结果，通过数/模转换器发出控制信号，改变蝶阀的开度，调节高炉和焦炉煤气的配入量，控制混合煤气的热值和压力稳定。本专利技术的具体实施方案是运用解耦方法，将混合煤气热值和压力“双稳”多变量控制系统化为四个单回路控制系统高炉稳压回路、焦炉稳定回路、混合稳压回路、热值调节主回路和流量配比调节副回路分别控制四个蝶阀，在专家控制集中考虑了这四个回路间的耦合作用，专家控制集主要有高炉稳压控制子集(包括阀后压力与阀门开度的非线性多值函数)，焦炉稳压控制子集(包括阀后压力与阀门开度的非线性多值函数)、混合稳压控制子集(包括混合压力与阀门开度的非线性多值函数)。当焦炉或高炉煤气管网压力升高(或降低)或用户增减量而使混合煤气压力发生变化时，每隔T1时间，将检测的数据进行数字滤波，与知识库相比较，并做偏差计算，自校正PID运算，阀门开度和压力的关系运算，获得蝶阀11、13、14(图2)的动作方向和动作量，通过D/A转换器发出控制信号，将高炉压力和焦炉压力控制在合适的区域，混合压力控制在稳定区域以保证混合热值的正常控制。当高焦压力或高炉、焦炉煤气热值发生变化而使混合煤气热值发生变化时，每隔T2时间(T2＜T1)，进行热值检测量的滞后补偿，流量检测量的温度、压力补正，使用专家控制集和最优算法确定副回路的给定值，并进行自校正PID算法和阀门的特性关系运算获得蝶阀的动作量，然后发出控制信号，调节两种煤气的配入量，实现热值串级闭环调节。在热值专家控制子集中，包含了有混合热值信号和没有混合热值信号两种控制策略，并可在线切换，若系统有热值信号检测仪，则采用有混合热值信号的控制方法，否则采用没有混合热值信号的控制方法，后者节约费用，前者比后者控制效果好。这样，提高了系统的可靠性和适用性。本专利技术的优点是1、该方法是一种专家系统、解耦算法、最优算法、数字滤波、PID算法、热值预报和滞后补偿算法的综合运用方法，具有较强的适应性，适用于同类燃气混合站;2、专家控制集还具有高炉休风的控制方法;3、控制系统简单实用，能够获得较好的控制效果;4、不用热值信号检测仪也可获得较满意的控制效果。下面结合附图予以说明附图说明图1是本专利技术高焦煤气混合热值压力“双稳”控制系统结构示意图。标号1表示高焦煤气混合;标号2表示控制器;标号3表示系统模型估计;标号4表示专家控制集和控制算法;标号5表示修改控制器参数或结构。图中专家控制集由知识库、推理机构、控制规则集及信息处理四部分组成。知识库是专家控制集的基础，存放煤气混合站运行累积经验数据，包括(1)高炉煤气压力变化范围，可调范围的数据;(2)焦炉煤气压力变化范围，可调范围的数据;(3)混合煤气压力变化范围，可调范围的数据;(4)高炉煤气热值变化范围的数据;(5)焦炉煤气热值变化范围的数据;(6)混合煤气热值变化范围，可调范围的数据;(7)高炉煤气温度变化范围的数据;(8)焦炉煤气温度变化范围的数据;(9)混合煤气热值，压力稳定指标数据;(10)四个蝶阀的阀门特性公式;(11)流体能量守恒定律公式;(12)修正配比的经验递推公式。控制规则集是适合煤气混合站稳定混合煤气热值和压力的各种控制方法和经验的归纳和总结，分成四个控制规则子集，采用前向推理方法(1)高炉稳压子集，是高炉煤气压力波动及高炉休风时，控制热值和压力稳定的策略;(2)焦炉稳压子集，是焦炉煤气压力波动及焦炉换向时，控制热值和压力稳定的策略;(3)混合稳压子集，是高焦压力波动和用户增减量时，控制热值和压力稳定的策略;(4)混合热值控制子集，是高焦煤气本身热值波动时，控制混合煤气热值和压力稳定的策略。信息处理集是煤气混合站变送器的数据获取与处理，包括(1)变送器输出的高炉煤气流量进行压力、温度补正;(2)变送器输出的焦炉煤气流量进行压力、温度补正;(3)针对高炉煤气压力较大幅度波动的数字滤波方法;(4)偏差计算;(5)热值检测的滞后补偿;(6)热值升降趋势的递推预报。图2是本专利技术控制系统原理图。标号6表示焦炉煤气管道。标号7表示高炉煤气管道。标号8表示混合煤气管道。标号9、10表示两个孔板。标号15表示煤气混合站工艺图。标号11、12、13、14表示煤气混合站四个蝶阀。标号16表示变送器，包括压力变送器、温度变送器、流量变送器、热值检测仪、阀门开度变送器。标号17表示模/数转换器。标号18表示一台STD工业控制机，包括计算机处理器(CPU)、存放程序的可擦除的只读存贮器(EPROM)、随机存取存贮器(RAM)和接口。标号19表示数/模转换器。标号21表示CRT显示器，它显示检测和控制结果数据以及动态曲线。标号22表示打印机。标号20表示伺服放大器和执行器。将高炉焦炉煤气的压力、温度、流量、混合煤气热值、压力等通过相应的变送器，经A/D转换器输出送入计算机。计算机根据这些信号与煤气混合站运行累积经验组成的知识库相比较，并运用相应的控制策略和控制算法，求得高焦配比的设定值，先经各回路控制算法运算，再经被控量与阀门开度的非线性特性关系运算后获得四个阀门的动作量，经D/A转换器输出给伺服放大器，该输出信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高炉煤气与焦炉煤气动态混合过程中自动控制混合煤气热值和压力稳定的方法，其特征是该方法由计算机专家系统，解耦方法、最优算法、数字滤波、自校正ＰＩＤ算法、热值预报和滞后补偿算法组成，它分如下步骤来实现控制：首先，将煤气混合站变送器的 数据输出通过模／数转换器送给计算机，然后，将所述数据进行数字滤波与混合站运行累积经验组成的知识库相比较，运用解耦方法、最优算法、自校正ＰＩＤ算法、热值预报和滞后补偿算法及蝶阀的特性关系，用以获得混合站四个蝶阀的动作量；根据这个动作量，通过数／模转换器发给执行器控制信号，改变蝶阀开度，调节高热值或低热值煤气的配入量，控制混合煤气的热值和压力稳定。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何建平，杨歆，袁江红，
申请(专利权)人：山西太原钢铁公司，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]