固定床加壓氣化爐排灰自動問題探討.doc

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1、固定床加壓氣化爐排灰自動問題探討【摘要】通過對加壓氣化爐排灰控制I口I路被控對象的動態(tài)特性分析,建立了對象的數(shù)學(xué)模型;在分析被控對象數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上選擇控制器模式、設(shè)定控制器參數(shù);在明確被控對象動態(tài)特性的基礎(chǔ)上，并結(jié)合工藝特性和操作要求創(chuàng)立了一種閥門泄露壓力試驗(yàn)方法?！娟P(guān)鍵詞】加壓氣化爐排灰自動;對象動態(tài)特性辨識；批量PID;閥門密封性試驗(yàn)一、刖舌固定床煤氣化工藝的排灰是氣化爐正常運(yùn)行的核心流程，高溫和固體工況導(dǎo)致操作難度較大，設(shè)備故障率也比較高。用先進(jìn)的測量和控制手段實(shí)現(xiàn)排灰的自動化，不但可以降低操作人員的勞動強(qiáng)度，還可以減少由于操作不到位引起

2、的工藝波動、能耗增加及設(shè)備損壞。排灰過程比較加煤過程，溫度、壓力、介質(zhì)的復(fù)雜程度等工藝條件更加惡劣，操作要求也更為嚴(yán)格，所以實(shí)現(xiàn)自動化有相當(dāng)?shù)碾y度。根據(jù)對排灰過程的認(rèn)真研究和人工手動操作積累的經(jīng)驗(yàn)，要實(shí)現(xiàn)自動排灰主要應(yīng)解決以下兩個方面的問題：1.灰鎖自動充壓。2.檢驗(yàn)灰鎖上錐閥YV920和下錐閥YV923在充泄壓過程中的泄露情況，即判斷閥門的壓力試驗(yàn)是否合格。圖1氣化爐工藝流程圖二、簡要工藝說明如圖1所示，氣化殘?jiān)ɑ遥┩ㄟ^旋轉(zhuǎn)爐篦上刮灰刀的轉(zhuǎn)動排入灰鎖內(nèi)。灰鎖達(dá)到最高料位時上翻板閥YV919和上錐閥YV920關(guān)閉，開始排灰過程?；益i通過泄壓管線

3、進(jìn)行泄壓。在泄壓過程中對上錐閥的密封性進(jìn)行檢查。在檢查沒有問題的情況下繼續(xù)進(jìn)行泄壓。如果上錐閥YV920的密封性不好時，灰鎖將用充壓蒸汽重新充壓，重新打開上錐閥YV920,并用蒸汽吹掃一定的時間后重新泄壓?；益i泄壓后，打開灰鎖的下錐閥YV923和下翻板閥YV922,灰由于重力而通過灰溜槽落入充水的刮灰槽中，進(jìn)而用刮板運(yùn)輸機(jī)NB931運(yùn)走?；益i排空后（通過最低灰位信號判斷），灰鎖重新充壓。充壓過程中要檢查下錐閥YV923的密封性。三、灰鎖自動充壓1.被控對象動態(tài)特性的辨識根據(jù)工藝要求，排灰過程大致可以分為以下四個環(huán)節(jié)：泄壓環(huán)節(jié)；排料環(huán)節(jié);充壓環(huán)節(jié);

4、接料環(huán)節(jié)。其中有一個環(huán)節(jié)是充壓。充壓蒸汽的工作壓力是3.6MPa,而灰鎖的設(shè)計壓力是3.OMPa,操作壓力是2.8MPa,允許超調(diào)量只有0.2MPa0原手動排灰系統(tǒng)是由兩名操作人員相互配合手動充壓，稍有不慎，灰鎖的安全閥就會超壓起跳。要實(shí)現(xiàn)排灰過程自動控制，應(yīng)首先解決自動充壓的問題。自動充壓過程控制系統(tǒng)的設(shè)計是根據(jù)被控對象（灰鎖）的動態(tài)特性，選配合適的過程控制儀表裝置組成。其中關(guān)鍵環(huán)節(jié)是辨識被控對象動態(tài)特性。1.應(yīng)用時域分析法求解對象特性（1）初步分析我們知道，灰鎖是個約7meq的壓力容器，充壓的管線比較短，所以可以判定它是一個無純滯后的單容對象

5、。無純滯后單容對象的動態(tài)特性可以用一階微分方程或一階慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)來表示。故對象動態(tài)特性的標(biāo)準(zhǔn)傳遞函數(shù)為：W(s)二(2)時域分析法用實(shí)驗(yàn)的方法繪出對象的響應(yīng)曲線，與標(biāo)準(zhǔn)的傳遞函數(shù)的響應(yīng)曲線進(jìn)行比較，即可確定所辨識出對象的動態(tài)特性，求出對象傳遞函數(shù)。同時，可以依據(jù)響應(yīng)曲線求出傳遞函數(shù)的時間常數(shù)和比例系數(shù)。這是分析一階、二階、三階對象特性常用的方法，也稱時域分析法。測定對象的響應(yīng)曲線：灰鎖在充泄壓過程中被控量的變化幅度都很大，所以可以把充壓和泄壓過程的壓力變化等效成對象的一個階躍響應(yīng)。圖2和圖3是計算機(jī)記錄灰鎖壓力P232在兩次充壓過程中的趨勢

6、圖。圖3中的縱坐標(biāo)是灰鎖的壓力P232的測量值,單位是bar0橫坐標(biāo)是時間,單位是s。如前所述,對象的特性是一個一階慣性環(huán)節(jié)，只要求出放大系數(shù)K和時間常數(shù)T就可以得到對象的傳遞函數(shù)。靜態(tài)放大系數(shù)K的一般求法是由所測階躍響應(yīng)曲線估計并繪出被控量的最大穩(wěn)態(tài)值y(8),放大系數(shù)K為：K=[yC)-y(0)]/Ax圖2灰鎖充壓曲線a圖3灰鎖充壓曲線b根據(jù)灰鎖充壓工藝流程，充壓閥門是一個液動兩位閥，所以代表閥門開度的Ax應(yīng)該是100%oK值是1。圖2和圖3并非是充壓調(diào)節(jié)閥保持一個開度測得的曲線，從曲線可以看出壓力達(dá)到2.8MPA后就趨于平穩(wěn)，這時兩位閥已經(jīng)

7、從最初的全開I口I到全關(guān)。所以曲線不是一個完整的階躍響應(yīng)曲線，而是完整曲線的前半部分。求解時間常數(shù)T的一般方法是由響應(yīng)曲線的起點(diǎn)作切線與y(8)X相交，其交點(diǎn)在時間軸上的投影，就是時間常數(shù)T。由于切線不易作準(zhǔn)，所以我們采用在響應(yīng)曲線y(tl)=0.632y(oo)對應(yīng)的tl就是T。雖然只有階躍響應(yīng)曲線的前半部分，卻并不影響求解時間常數(shù)T。在額定的負(fù)荷下重復(fù)作了幾次實(shí)驗(yàn)，得到幾條數(shù)值接近的曲線,我們篩選了兩條與平均值接近一致的曲線，來求時間常數(shù)To兩次得出的結(jié)果求平均值，T最終確定為35秒。所以對象的傳遞函數(shù)是：W(s)=3.壓力控制回路的組成了解

8、了灰鎖的特性以后，我們將根據(jù)灰鎖充壓的工藝要求來設(shè)計一個灰鎖自動充壓回路。這個回路不但要求有壓力調(diào)節(jié)的功能，而且還能根據(jù)工藝要求自動完成