不同煤气混合系统及其自动控制在冶金企业的应用

江阴市兴澄特种钢铁有限公司 金 君

不同煤气混合系统及其自动控制在冶金企业的应用

江阴市兴澄特种钢铁有限公司 金 君

随着时代的进步，我国钢铁事业得到了快速的发展，然而就当前的新形势来看，较多冶金企业在钢铁制造方面还存在一定的不足，本文结合自身的工作实践主要就不同煤气混合系统及其自动控制在冶金企业的应用进行了较为详尽的分析，就当前较多冶金企业的混合系统进行了概述，并在此基础上结合本企业实际，就不同煤气混合系统中的冷轧混合自控系统控制中存在的困难、控制侧策略以及控制应满足效果进行了分析，以期不断提高冶金企业的钢材材料生产和企业可持续发展的需要。

不同煤气混合系统；自动控制；冶金企业

近年来，我国在冶金事业方面的投入在不断加大，作为新时期背景下的冶金企业，必须紧密结合时代发展的需要，充分考虑企业战略发展目标，加强副产资源的利用，着力降低企业的成本，实现节能减排的宏伟目标，以促进企业市场适应力和核心竞争力的有效提升。基于此，以下笔者就副产煤气种类较多的冶金企业，在生产与运行过程中不同煤气混合系统及其自动控制的应用做出以下几点分析。

1.结合本企业实际就煤气混合系统的概述

本企业作为我国冶金行业中各种煤气种类生产较为广泛的企业，在生产钢铁的过程中，还会运用到副产煤气中的转炉煤气、高炉煤气、焦炉煤气以及发生炉煤气等，且具有8座各种不同种类的煤气混合站，能从3种煤气混合到4中煤气混合。为能够充分发挥混合系统优势，做到物尽其用，应针对不同的用户条件采取不同类型的混合方式。采取直喷射式混合器的方式适用于用量较小的用户，该混合器最宜适用在不同的2种煤气压力相差大、波动小的工况。对于混合煤气用户能直接使用，因其压力介于2种煤气压力之间，不用再进行单独加压。喷射混合器若是不在设计流量范围内，其工况无法获得良好的混合效果，这主要是由于此种混合方式只对煤气用量波动小的用户适用；对于用量波动大的用户则应选用常规混合器和加压设备，例如冷轧煤气混合加压系统、太钢热连轧等，这种混合器的使用方式表现为直接插入，混合煤气压力应不得大于气源压力，所以必须对混合煤气再次进行加压。

2.不同煤气混合系统中的冷轧混合自控系统的分析

将各种不同的混合系统利用串级自动控制进行控制，能进一步确保混合煤气热值的稳定性。用来波动大的用户，应采用非常规混合加压自动控制系统。不锈钢材主要由不锈冷轧厂生产，不锈冷轧厂亦是对副产煤气要求最高、最严格的一个部门。不锈钢生产时对于退火温度变化没有太高的要求，且对于退火温度的控制通常采用的方法是分段全开、全关烧嘴。因而就造成煤气用量波动范围广，通常为0-12000m-3/h。这类温度控制方法一般在国外也被广泛应用于天然气炉窑中，目前尚未出现在混合煤气介质的使用中。冷轧煤气的中心就是煤气厂冷轧煤气混合加压站，其重要性不言而喻，要求其必须充分满足用户的需求，并在流量波动较大的条件下仍将混合煤气热值与压力保持在相应水平。鉴于用户要求极高的用气条件，该系统在投入使用后，确实出现过一段时间的不适应，导致生产工作的正常有效运行受到极大困扰，因此，本企业采用与多方进行合作的方式，对不同煤气的混合加压系统进行了大规模的自动控制改造，让其进一步向自动化迈进。由于各冶金企业的生产情况都各有区别，不能做到完全借鉴，因而应在进行改造时采用边实验边完善的方式。不同煤气的混合加压自动控制系统分别由热值仪、变频器、离心煤气加压机以及调节蝶阀组成，且其具体数量是热值仪1台、变频器2台、离心煤气加压机3台、调节蝶阀10台；这些机械设备的主要就是对热值、转速、转速以及流量等参数进行共同控制，这是在现阶段的冶金企业中属于最为复杂的一项工作。

2.1 控制难度分析

煤气混合系统中必须严格避免出现较大的流量波动，其将直接对混合煤气热值、混合压力造成影响，以至于混合煤气热值、混合压力产生变化，更是意味着介质重度也会发生变化，而介质重度发生变化又将对离心风机的正常运转造成严重影响，而离心风机又主要能分为机前压力与机后压力且与变频技术紧密相关。随着变频技术的广泛应用，离心风机的自动控制技术已经较为成熟，但是介质重度与机前压力容易经常产生变化情况，这对离心风机运行的稳定性造成了严重影响。其中转速发生变化会对混合煤气压力产生反面影响，导致混合系统出现混乱。而热值发生变化又会导致退火温度出现波动，从而造成流量变化情况出现加剧现象。由于多种因素相互制约，如果当中任何一个环节出现操作失误均会造成全系统控制出现紊乱情况，而具有良好稳定性的热值就能有效降低系统的盲目操作，因此，有效控制煤气混合系统中出现较大流量波动时的稳定性是实现全系统自动控制的重中之重。

2.2 控制方法探讨

冷轧混合加压站主要采用的控制方法就是先混合后加压，利用混合系统中的四蝶阀进行串级调节，并采用3台带有变频器的离心风机进行提压。当前国内较为常用的双路煤气混合工艺就是使用两路四蝶阀进行串级调节，采用该工艺能在使用流量相对稳定的工况下取得较好的运行效果，但是却不适用于流量波动较大的情况下，蝶阀调整幅度过大将导致出现系统震荡，从而产生恶性循环。因此，对导致震荡出现的原因进行仔细分析与综合考虑，能得出这主要是由于串联双蝶阀不具备良好的流量调节线性。对于这个问题应采取在两路四蝶阀基础上分别并联一道小蝶阀，并在基于四蝶阀串级调节基础上实现对六蝶阀的交叉限幅调节，确保调整的方式中不仅有PID调节，亦有交叉限幅调节，就是指小蝶阀应进行细调，大蝶阀应进行粗调，以便进一步加快系统流量调节的响应速度，并且确保系统在不同流量下的调节线性都是良好的。

导致混合系统流量发生变化的还有气源压力的波动，所以应对气源压力的波动进行有效控制，采取控制气源压力让其随波动变化而变化的策略思路，从而最大限度降低蝶阀的动作。对于变频加压系统，应对其PID调节参数进行适当调整，以便降低变频对混合系统的影响。采取对PID参数进行适当调节的方式来区别其跟变频设定的压力，从而实现煤气瞬放，以便降低变频的冲击。与此同时，加压机是自带油泵滑动轴承型式时，其能设定变频的转速下限，防止因转速过低而导致油压下降，致使轴承被烧损，这样能有效确保加压机的安全、正常运行。

2.3 控制达到水平

确定系统控制的整体思路后，必须思路的实施阶段对自动控制的各项参数进行反复整，确保参数正确、符合要求，以便在通过一段时间的精心工作后，实现对混合煤气热值、压力自动调节，离心风机机后压力的自动调节，并在量波动的幅度快速达到每小时六千立方米的情况下确保混合煤气热值波动在±5%之内，压力波动在±3%之内，以便满足不锈钢生产的基础需求。

3.结束语

综上所述，对不同煤气混合系统及其自动控制在冶金企业的应用进行分析，具有十分重要的意义。本文从煤气混合系统的概述，冷轧混合自动控制系统两方面进行了探讨，说明了不同煤气混合系统及其自动控制对冶金企业钢材生产的重要性，不仅有利于企业进一步对煤气混合自动控制系统的应用，还有利于企业市场适应力与核心竞争力，以增加企业的经济效益与社会效益，从而促进企业可持续发展。

[1]王晋芳.不同煤气混合系统及其自动控制在冶金企业的应用[N].山西科技报,2003-07-12(A03).

[2]王飞,孙式超,栾贻民.燃气混合工艺系统分析及在泰钢的应用[J].山东冶金,2010,02:45-47.

[3]夏绪辉,江志刚.冶金企业网络化制造系统[J].现代制造工程,2006,02:17-20.

[4]郭雨春.冶金工业自动化控制系统的发展进入关键期[J].自动化博览,2012,09:32-35.

金君（1978—），男，江苏江阴人，冶金企业电气工程师（轧钢），研究方向：冶金企业自动化，自动控制，直流电机。