孟春1，夏晨2，苑莉1
(1．石家庄钢铁公司计控处，河北石家庄050031；2闹吲E工业职业技术学院计控系，河北石家庄050091)
摘要；诣在探讨应用智能调节器控制混合煤气热值．以SMAR-CD600智能调节器组成的调节系统在石钢60万吨棒材连轧生产线投入运行后，煤气热值稳定，调节效果明显．同时取得了较好的经济效益．
关健词，智自E调节器；混合煤气；热值
中图分类号： TP273 文献标识码：B 文章编号：1006－5008(2002)04－0053－03
SMAR INTELLIGENT REGULATOR AND CONTROL 0F COMBUSTI0N
VALUE OF MIXING GAS
MENG Chunl,ⅪA Chen2,YUAN Li1
(Mesuring and control Department shijiazhuang Iron and Steel Company,shijiazhuang Hebei,050031;2.Computer and control Department ,Hebei Institute of Vocational Technique ,Shijiazhuang,Hebei,050091)
Abstract:It is discussed how to apply intelligent regulator to control the combustion value lf mixing gas .After the regulating system composed of SMAR-CD600 intelligent regulators was put into use in 600000-ton bar regulsting effect distinguished and satisfied economic profit got.
Key Words:intelligent regulator,mixing gas;combustion value
1 前言
智能调节器是一种带有微处理器、对被控变量进行运算处理、贮存的仪表。他的特点是兼顾了计算机与单回路调节器的双重功能，可以充分运用在小型工业过程控制系统当中。目前智能调节器种类繁多，这里主要探讨应用SMAR四回路智能数字调节器cD600实现加热炉高、焦煤气配比，稳定混合煤气热值，实现最优工况。
2 加热炉及煤气系统．
石钢60万吨棒材连轧生产线采用侧进侧出、上下加热步进梁式加热炉，由法国STEIN-HEVRTEY公司设计制造。装料温度：冷装20℃，热装500℃，加热温度：970－1150℃，燃料为高焦炉混合煤气，低发热值为1750×4．18kJ/m3。煤气系统；其中高炉煤气由石钢高炉自产，焦炉煤气外购。设有lO万立方米千式焦炉煤气柜一座。10万立方米千式高炉煤气柜一座。混合煤气由混合风机加压后供加热炉使用，加热炉前煤气压力控制在8000Pa。由于焦炉煤气外购，因此，节约焦炉煤气用量可以降低生产成本，同时，稳定的煤气热值将对加热炉的空煤比控制、氧化烧损率、平均燃耗等指标产生积极的影响。
3 调节原理概述
调节系统采用闭环比值调节方案，目的是要达到当混合煤气量发生变化时，高炉煤气和焦炉煤气按一定比例跟踪混合煤气量的变化。配比固定后，如果忽略煤气成分对热值的影响等其他因素，那么煤气热值将主要是受高炉煤气和焦炉煤气比例的影响。闭环比值调节方案见图1所示；混合煤气流量视生产负荷，为了保证产量，它是不可控因素，选它作为主动量，对它不进行调节，它的大小随加热炉生产状况的变化而变化，这样就确定了由高炉煤气、焦炉煤气跟踪负荷变化的方案。但这里存在一个配比的问题．按焦炉煤气热值4000×4．18kJ/m3,高炉煤气热值800×4．18KJ／m3，焦炉煤气流量设计为10000 m3/h，高炉煤气流量25000 m3/h计，若满足热值1750×4．18kJ/m3，则混合煤气比例约为7/3，即7份高炉煤气，3份焦炉煤气．
工作过程：当主动量不变时．假定从动量受到干扰影响，则由单闭环进行定值调节，而当主动量受干扰时，主动量测量信号改变，使调节器G1的输出变化，此信号作为给定值与G2信号进行比较后得出偏差，G2根据此偏差大小操纵调节阀动作，使焦炉煤气量随主动量变化。同时，在外给定支路加比例环节，可以改变煤气配比，做比例微调。系统中的单闭环是一个随动系统，具有流量调节特性。
4 控制系统组态
控制系统组态见图2所示，
选择第一回路做为混合加压前压力调节。用来控制加压前混合煤气压力，其控制压力设定由焦炉煤气压力加比例环节组成，它的输入信号引入加压前混合煤气压力，其输出直接控制高炉煤气调节阀。这个调节回路有两个作用： (1)使得高炉煤气压力与焦炉煤气压力基本一致， (2)控制加压前的混合煤气压力为一定值．
第二，第三回路做为高焦煤气配比调节的主副调节器，在主调节的混合煤气流量回路串接比例环节。可以改变高焦煤气的混合配比，其输入值引入高炉煤气流量，它的副调节回路以主调节的输出作为设定值，焦炉煤气流量作为输入信号，其输出直接控制焦炉煤气调节阀，整个调节回路组成比值随动调节系统。
第四回路的输入信号为加压后混合煤气压力， 仪，该热值仪具有自动定时标定，温度、压力、密实际上就是加热炉前煤气压力，它的设定值由工艺给出，输出控制混合煤气调节阀，组成单回路定值调节系统．
上述四个回路的设定SP，输入PV，输出MV值均组态成前面板显示，其四个回路的PID值可通过前面板的功能键直接设定。
5 系统硬件组成
(1)石钢60万吨棒材连轧系统的混合煤气控制系统是以SMAR CD600智能调节器为核心的，它可以实现最多四个回路和8个PID功能块，8个模拟输入，8个模拟模出，4个数字输入，8数字输出，可用HHT手持编程器进行组态，监控或存储，具有120个以上的功能块，多种预组态可直接选用，如：串级控制，比率，前馈，3冲量锅炉供水，分馏塔控制等。CD600有一个任选后备站，可以担保电流信号给最终的控制元件，这个特性特别重要，因为这能提高被控设备的安全性能。
(2)热值监控选用德国UNIoN快速响应热值仪，该热值仪具有自动定时标定，温度、压力、密度补偿等功能，自动保护，响应迅速等特点，作为混合后煤气热值的显示。
6 影响高焦煤气配比因素的分析及对策
(1)从系统投运情况看，高煤管网压力和焦煤管网压力的波动对系统调节的稳定性有较大影响。这是由于混合煤气管道是高煤管道与焦煤管道直接相接混合，故高煤管网压力和焦煤管网压力的单一波动都会对混合煤气的管道压力造成较大影响，即直接影响回路1的混合煤气压力调节，进而影响到系统回路2．回路3的流量配比调节，使得整个系统的调节时间加长，调节品质下降。所以必须将高煤和焦煤的管网压力稳定在一定的范围内。系统投入运行后，10万立方米焦炉煤气柜基本上能保证焦煤管道压力的稳定，主要问题是高炉煤气管道压力的稳定．由于高炉煤气受高炉炉况变化，管网负荷大，多用户等因素的影响，故高炉煤气压力的波动对混合煤气压力的影响更多一些。目前我们采取的对策是在系统前的高炉煤气管道上增设一高炉煤气压力调节系统，对高炉煤气压力先进行一次预调节．这样就消除了高炉煤气管网压力对系统的影响。
(2)制约系统投运的另一因素是在加热炉保温阶段．此时所需煤气热值较低，只需高炉煤气保温即可，故在保温阶段系统可改用手动调节。在正常生产时再将系统投入自动运行。
(3)加压机后压力过高时，易造成加压机前端混合煤气压力过高，偏离设定值太多，使得系统投运困难，这时操作人员一般采取给加压机打回流的办法来降低机后压力，压力稳定后，可投入第四回路的定值调节稳定压力。
7 控制系统的特点
(1)充分利用了CD-600的系统资源(4个回路均得到合理利用)。
(2)采用固定配比的比值调节符合工艺要求。实用性强，能满足生产需要。
(3)调节系统具有投资小，组态简单，易于投运的特点，经济效益明显。
(4)适合小型流量配比系统且系统稳定性较好，容易实现。
8 结束语
焦炉煤气的成本～般比高炉煤气要高10倍左右，轧钢系统的加热炉使用混合煤气作为燃料，其目的也在于充分利用高炉煤气资源，尽量减少使用焦炉煤气，从而降低生产成本。混合煤气的热值是轧钢工艺的一个重要参数。热值的稳定尤其重要。本文中所述的调节方案在投入运行后达到了比较满意的效果，热值的波动范围始终稳定在±50×4．18kJ/m3左右，这是人工调节配比所无法达到的。
.jpg)
.jpg)
技术推荐
