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焦炉集气管压力与鼓风机综合控制系统焦炉集气管压力与鼓风机综合控制系统在炼焦过程中，集气管中的压力不断改变，特别是在焦炉装煤时，会造成集气管压力大幅波动。
集气管压力过低时，空气会进入炉体，导致焦炭燃烧，降低煤气质量，如果大量空气吸人到炭化室及荒煤气中，甚至会引起生产事故。
当压力过高时，荒煤气将会从炉门、炉盖等处冒出，一方面可能烧毁炉门铁件，污染环境，另一方面降低了荒煤气的回收率。
压力波动过大，还会对焦炉除尘系统造成不利影响。
由于影响因素多而且难以克服，各调节回路间又存在较复杂的耦合作用，使集气管压力调节成为焦炉控制中的一个技术难题¨。
针对这种典型的具有工况复杂、强干扰、多变量、耦合、时变、非线性等特点的装置]，中冶焦耐工程技术有限公司设计了焦炉集气管压力与鼓风机综合控制系统，目前已在山西洪洞、辽宁本溪、江苏张家港等国内多家大型焦化厂成功应用，并取得满意的控制效果。
1 控制目标根据炼焦生产的原理，要求集气管压力维持在适当范围内，才能保证结焦末期炭化室底部不出现负压，焦炉又不出现冒烟现象。
焦炉集气管压力与鼓风机综合控制系统能实现多座焦炉的解耦控制，快速消除干扰，同时使多座焦炉集气管压力稳定，减小环境污染，并通过自动调整鼓风机前的吸力，实现鼓风机前整个煤气系统的自动控制。
1．1 对象特性分析某典型焦化厂焦炉集气管压力系统如图1所示，焦炉荒煤气从各炭化室通过上升管时被低压循环氨水冷却，然后进入集气管，从集气管到初冷器分为两个吸气系统，即1，2号焦炉为一个系统，3，4号焦炉为一个系统，经过初冷器和电捕焦油器后，由鼓风机送往化产工序。
多座焦炉共用鼓风、冷凝系统及集气管并联成一根总管进入初冷器，构成集气管之间的压力耦合，对其中任何一个对象的调节都会影响到另一个对象，由于气体具有可压缩性，一旦煤气发生量、用户负荷或鼓风机转速等波动较大，就会造成系统的不稳定。
1．2 主要影响因素集气管压力受到焦炉煤气发生量、调节阀的开度、鼓风机吸力、机前和机后阻力等多方面因素的影响，还会遇到多组焦炉煤气管道的不对称性，以及管网压力的波动等问题J。
焦炉集气管压力与鼓风机综合控制系统焦炉集气管压力与鼓风机综合控制系统在炼焦过程中，集气管中的压力不断改变，特别是在焦炉装煤时，会造成集气管压力大幅波动。
集气管压力过低时，空气会进入炉体，导致焦炭燃烧，降低煤气质量，如果大量空气吸人到炭化室及荒煤气中，甚至会引起生产事故。
当压力过高时，荒煤气将会从炉门、炉盖等处冒出，一方面可能烧毁炉门铁件，污染环境，另一方面降低了荒煤气的回收率。
压力波动过大，还会对焦炉除尘系统造成不利影响。
由于影响因素多而且难以克服，各调节回路间又存在较复杂的耦合作用，使集气管压力调节成为焦炉控制中的一个技术难题…。
针对这种典型的具有工况复杂、强干扰、多变量、耦合、时变、非线性等特点的装置 ] ，中冶焦耐工程技术有限公司设计了焦炉集气管压力与鼓风机综合控制系统，目前已在山西洪洞、辽宁本溪、江苏张家港等国内多家大型焦化厂成功应用，并取得满意的控制效果。
1 控制目标根据炼焦生产的原理，要求集气管压力维持在适当范围内，才能保证结焦末期炭化室底部不出现负压，焦炉又不出现冒烟现象。
焦炉集气管压力与鼓风机综合控制系统能实现多座焦炉的解耦控制，快速消除干扰，同时使多座焦炉集气管压力稳定，减小环境污染，并通过自动调整鼓风机前的吸力，实现鼓风机前整个煤气系统的自动控制。
1． 1 对象特性分析某典型焦化厂焦炉集气管压力系统如图 1 所示，焦炉荒煤气从各炭化室通过上升管时被低压循环氨水冷却，然后进入集气管，从集气管到初冷器分为两个吸气系统，即1，2 号焦炉为一个系统， 3，4 号焦炉为一个系统，经过初冷器和电捕焦油器后，由鼓风机送往化产工序。
多座焦炉共用鼓风、冷凝系统及集气管并联成一根总管进入初冷器，构成集气管之间的压力耦合，对其中任何一个对象的调节都会影响到另一个对象，由于气体具有可压缩性，一旦煤气发生量、用户负荷或鼓风机转速等波动较大，就会造成系统的不稳定。
1． 2 主要影响因素集气管压力受到焦炉煤气发生量、调节阀的开度、鼓风机吸力、机前和机后阻力等多方面因素的影响，还会遇到多组焦炉煤气管道的不对称性，以及管网压力的波动等问题 J 。
焦炉集气管压力的智能协调控制叶鲁彬王屹杨建波（浙江中控技术股份有限公司，杭州 310053）摘要：焦炉集气管压力之间耦合严重，稳定性较差，极易出现压力振荡现象。
综合考虑多集气管及风机、回流的特性，设计了一种集气管压力的智能协调控制方案：集气管翻板阀采用双模式PID算法，风机或回流阀进行整体吸力的协调控制，同时引入了振荡检测机制，并对压力振荡进行抑制。
该控制方案的效果已在焦化企业现场得到了实践验证，并在多个现场应用。
关键词：集气管压力，耦合，振荡，智能协调控制Intelligent Collaboration Control of Gas Collection PipePressure in Coke Oven ProcessesYE Lu Bin Yang Jian Bo（Zhejiang SUPCON Co., Ltd., Hangzhou, Zhejiang, 310053）Abstract：In the gas collection process of coke ovens, the pipes have high coupling relations, which result in the unstableness of the pressure. The pressure oscillation phenomena are frequently reported in practical productions. This paper proposed an intelligent collaboration control solution, which take the characteristics of gas collection pipes, fan and the recycle pipe into consideration. Dual –mode PID algorithm is utilized in the gas collection pipe pressure control formulation and the fan speed and recycle valve are manipulated to keep the entire flow power. Pressure oscillation detection is introduced here to prevent severe fluctuation of the pipe pressure. The proposed method has been validated and is widely used in the coke production plants.Key words：Gas Collection Pipe Pressure, Coupling, Oscillation, Intelligent Collaboration Control1 引言在焦化生产企业中，集气管压力是炼焦生产过程中的关键指标之一。
焦炉集气管压力模糊神经网络控制系统摘要针对焦炉集气管压力这类多变量非线性系统，提出一种基于模糊神经网络的智能协调控制方案。
应用遗传算法对模糊神经网络结构和参数进行优化，并采用的逻辑梯形图语言编程实现智能协调运算。
工程应用表明了系统设计的有效性。
关键词可编程控制器模糊神经网络智能控制焦炉集气管压力控制是焦炉控制的关键之一。
压力大时焦炉冒烟严重，近距离不能看清设备，大量焦炉媒气进入空气中，污染环境；压力小时空气吸入严重，影响焦炉寿命和焦炉煤气质量。
因此，采用先进控制手段，对焦炉焦气管压力进行长期稳定控制，对于改善环境、提高煤气回收量和质量、提高焦炉辅助产品产量和质量，具有重要的意义。
焦炉集气管控制系统的主要问题有1焦炉集气管压力系统是一个耦合严重、具有严重非线性、时变特性、扰动变化激烈的多变量系统，一般的调节很难满足要求。
2当媒质较好、鼓风机后媒气负荷稳定时，范文先生网收集整理自动控制效果较好；当媒质较差、鼓风机后压力变化大时，常常出现振荡现象，迫使系统无法投入自动控制。
3作为控制机构之一的鼓风闸阀存在严重的非线性、滞后大，常规伺服放大器加执行结构很难适应。
近年来，神经网络、模糊技术和遗传算法已成为智能计算的三大信息科学，是智能控制领域的三个重要基础工具，将三者有机地结合起来，取长补短，不仅在理论上显示出诱人的前景，在实际应用也取得了突破。
本系统采用一种基于遗传算法和模糊神经网络的智能模糊控制器，实现了模糊规则的在线修改和隶属函数的自动更新，使模糊控制具有自学习和自适应能力。
本文将系统的硬件高可靠性、软件灵活性与现代智能控制相结合，在分析控制对象的基础上采智能协调解耦控制方案，应用的逻辑梯形图语言编程实现，保证了集气管压力稳定在工艺要求范围内。
1工艺简介图1是焦炉集气管系统的结构。
焦炉媒气从各炭化室通过上升管时被循环氨气冷却到80～90℃，然后进入集气管。
焦炉某气从焦炉到初冷器分为两个吸气系统，即1号和2号焦炉为一个系统，3号焦炉为一个系统。
焦炉集气管压力控制方法的研究焦炉集气管压力控制方法的研究【摘要】焦化厂集气管压力是重要的工艺参数，在焦化生产过程中，它因受多种因素（出焦、装煤、喷洒高压氨水、换向、煤气发生量（生产周期的安排）、工艺设备及管道阻力等）的影响而常常发生波动，因而影响焦炭的质量和焦炉的寿命，本文结合神华蒙西焦化厂焦炉的实际情况，采用了PID控制，进行集气管压力的改造。
从近年来的运行情况看，经过改进的系统运行良好，稳定性很高，达到自动控制的要求，减少煤气外溢，保护环境减少污染物排放，延长炉体寿命。
【关键词】焦化；集气管压力；PID控制；模糊控制系统在焦炉炼焦过程中，会有大量荒煤气产生，荒煤气由集气管收集，倘若焦炉炉体内操作形成负压时，空气就会进入炉体，导致焦炭燃烧、灰分增加、焦炭质量下降、湿煤气中氧含量增加影响甲醇的正常生产，加重冷却系统的负担并缩短炉体使用寿命；压力过高时，荒煤气将会冒出，降低了荒煤气的回收率并污染环境。
因而对焦炉集气管压力进行控制使其稳定在生产工艺所需范围内是保证安全生产、提高产品质量、减少环境污染、延长炉龄的重要技术措施。
焦炉集气管压力系统是一个耦合严重、具有严重非线性、扰动频繁剧烈的多变量时变系统。
由于集气管压力控制对象没有精确的数学模型，因而采用常规方法很难实现有效调节，严重影响了生产的正常进行。
又因为通常两座焦炉的后续工艺设备（初冷器、风机等）是共用的，所以，当一个集气管内的压力波动时，就会使另一个集气管的压力随之波动。
若波动量较大时，就会使整个集气管压力控制系统造成拉锯式的振荡现象，很难用常规方法加以控制。
一、工艺分析我厂是两座58型焦炉每座焦炉有两个集气管，共用一套鼓冷系统。
两座焦炉各炭化室发生的煤气首先进入各自的煤气管，在集气管控制蝶阀后汇合进入煤气总管，再经气液分离器、初冷器、电捕和鼓风机将焦炉煤气送至后续工段。
工艺流程见图1。
集气管压力存在以下问题：（1）我厂采用的高压氨水喷洒无烟装煤系统，装煤时用3MPa左右的高压氨水在桥管氨水喷头处喷洒，桥管喷洒区域的后方及上升管内产生较大的负压，并在炭化室内靠近上升管底部区域形成负压，使荒煤气及烟尘由X+2、X+4炭化室经上升管、桥管吸入集气管内，以避免荒煤气从机侧装煤口处溢出，喷洒氨水时集气管压力达到300Pa～500Pa，使大量荒煤气外溢。
焦炉集气管与压力控制研究1 引言在焦炉炼焦过程中，会有大量的荒煤气产生，荒煤气由集气管收集,通过输气管网由鼓风机送往后续工段处理。
由于产气量随结焦时间而变化，集气管中的压力不断改变，特别是在炭化室进行推焦、装煤时会造成集气管压力大幅波动。
当炉体内操作形成负压时，空气就会从炉门、炉盖等处进入炉体，导致焦炭燃烧、灰分增加、焦炭质量下降。
进入的空气还会同炉体建筑材料发生化学反应，导致炉体剥蚀，缩短炉体使用寿命；空气还会促使荒煤气燃烧，使煤气系统温度增高，从而加重了冷却系统的负担,产生不必要的能源消耗。
当炉体内的压力过高时，荒煤气将会从炉门、炉盖等处冒出，一方面造成跑烟冒火，污染环境；另一方面降低了荒煤气的回收率，造成能源的浪费[1>。
综上所述，集气管压力的稳定不但影响焦炭的质量，也关系到焦炉的寿命。
所以我们必须对集气管压力进行控制，使其维持在设定的压力范围内，考虑到焦炉集气管压力控制对象的数学模型难以建立，本文以湘钢焦化厂工艺过程控制技术改造项目为研究对象，利用经典控制与智能控制相结合进行集气管压力的控制。
2 工艺分析2.1 工艺流程目前湘钢焦化厂现有四座焦炉、三台初冷器（2开1备）以及四台鼓风机（2开2备）。
由于中间的闸阀都关死了，整个系统可以看成两套独立的系统Ⅰ和系统Ⅱ。
系统Ⅰ包括1#初冷器、1#和2#鼓风机（1开1备），连接1#和2#焦炉；系统Ⅱ包括3#初冷器、3#和4#鼓风机（1开1备），连接3#和4#焦炉，系统Ⅰ和系统Ⅱ鼓风机输出端合并，2#初冷器备用。
焦炉煤气从各炭化室通过上升管，并在上升管被循环氨气冷却到80~90°C，然后进入集气管。
在气液分离器与焦油、氨水分离，进入初冷器，在初冷器冷却到35~40°C，然后通过鼓风机送往下道工序。
如图１所示。
2.2 影响集气管压力的因素通过分析，影响焦炉集气管压力的因素[2>：①炭化室内间歇地装煤和推焦对集气管压力产生较大的冲击；②各焦炉之间的相互耦合，在器前吸力稳定的情况下，任一焦炉压力的波动，都会影响另一焦炉压力；③器前吸力变化的影响，在鼓风机抽力不变的情况下，机后设备的阻力发生变化或煤气用户的用量发生变化时，都会引起机后压力的变化，进而引起器前吸力的变化，在煤气发生量稳定的情况下，该吸力势必引起集气管压力的波动；④结焦时间的变更和加热制度的变化使得产气量存在明显波动；煤的成分、装煤量的变化以及实际推焦时间的变化也会影响到集气管的压力变化；⑤循环氨水流量和温度的变化，荒煤气冷却系统是否畅通、阻力大小也影响压力的稳定及气量传输的动态特性，鼓风机入口排液系统、鼓风机后管线是否畅通直接影响压力系统的稳定；⑥荒煤气的温度高低直接影响输气系统正常运行，过高时风机负荷加重且易发生危险，过低时则会导致冷却系统结萘；⑦炉门、炉盖密封不严引起集气管压力降低；⑧氨水量的变化形成瀑布，从而增加荒煤气的流动阻力。
焦炉集气管压力的模糊预测控制摘要：焦炉集气管压力调节是保证焦炉稳定生产的重要调节方法之一，也是防止焦炉冒烟、正常生产焦炭工艺的重要手段。
焦炉集气管压力过高，会导致焦炉炉子冒烟、着火，降低焦炉不足气体的回收效率，造成环境污染，危及焦炉操作人员的人身安全。
焦炉集气管压力太低，会促进焦炭燃烧，增加空白气体的氧气含量，降低气体质量，造成炭化室和燃烧室之间的串联泄漏，从而严重影响焦炉的寿命。
关键词：焦炉集气管压力；模糊预测；控制引言经过多年的紧张研发，模型预测控制算法(MPC)在工程实践中得到了广泛应用。
分别设计模糊控制器和MPC控制器，降低控制系统的复杂性。
采用模糊预测控制算法还可以减轻模型的控制要求，提高模型不一致性的可靠性。
本文在典型的预测控制中，利用与模型不相容的模糊推理补偿模型进行控制预测，并将结果应用于流形压力控制系统。
1国内研究现状50年代和60年代国内工业仍然比较低，许多工业技术仍处于早期阶段，因此对积累的气动压力系统实行了手动控制。
许多大型、中型焦厂气道通常采用自动调节方式运行，并配备转速控制、较大回流或出口阀，通常用于PID控制和歧义比控制程序。
面对各种制造情况，控制也取得了相当大的进展，专家提出了一系列新的控制策略，吴红兵专家介绍了一种变参数PI控制策略；陈平专家运用智能技术和算法广泛应用这些控制。
2系统构成及工作原理新的荒煤气收集压力控制系统如图1所示。
新控制的核心由两台工业化控制计算机(双机热备盘)组成，将气压、蝶阀打开、机器前吸出装置、风机转速等信号与控制器连接起来。
新控制系统根据设定的空气压力绘制截止阀的开口，当实际压力高于压力时打开阀门，当实际压力低于压力时关闭阀门。
当截止阀达到一定(可调)气压低于规定压力时，控制器发出控制信号，降低风机转速，降低吸力；当蝶阀在某一点打开，空气压力仍高于规定压力时，控制器发出控制信号，提高风机转速，以提高吸力。
调节风扇可提高指定区域内气流角度的灵敏度。
