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[摘 要] 山西金晖煤焦化有限公司在一期投产后，现通过和利时公司的技术人员及用户的密切配合将二期升级改造为DCS控制系统。本文主要介绍二期工程根据用户的具体情况及工艺要求的升级方案，使一期和二期的工程在现场为各自独立工程，修改时互不影响，在管理层为统一工程。
[关键词] DCS系统 PID调节 焦化
1.概述
山西金晖煤焦化有限公司是较早使用DCS系统的焦化行业之一，二期工程通过和利时公司的技术人员及用户的密切配合，并根据用户的具体情况及工艺要求，将二期的化产部分合并到一期工程的11#站内，二期工程的焦炉和冷鼓工段新增12＃站，增加5台操作员站，同时采用包含工程方式，使一期和二期的工程在现场为各自独立工程，修改时互不影响，在管理层为统一工程，调度室可以同时观察了解到两个分厂的工艺生产情况。
2.DCS系统控制结构图
3.主要回路控制方案
3.1焦炉工段
焦炉工段是整个焦化厂的核心部分，其主要是将在煤隔绝空气的条件下，高温加热到950℃-1050℃经过干燥、熔解、粘结、固化、收缩等加工工艺后最终制成焦炭。焦炭是现代高炉炼铁炼钢及铸造工业不可缺少的主要燃料，而且焦炭的质量也直接影响到冶炼和铸造的质量。
3.1.1回路煤气主管流量控制：
其目的是将焦炉温度控制在1250-1350℃上。根据主煤气流量变化自动调节主煤气管道上的翻板开度，稳定主煤气流量，保证焦炉温度。在炼焦煤性质稳定的情况下，加热温度的变化会对炼焦化产品的质量和产率产生影响。在煤气性质稳定的前提下，通过控制燃烧室煤气流量来保证焦炉加热。
3.1.2荒煤气集气管压力控制：
其目的是保证焦炉压力稳定。根据集气管压力变化自动调节荒煤气管道上的翻板开度，从而稳定集气管压力。焦炉压力高，炭化室内压力大，增加煤气泄漏的可能；焦炉压力低，炭化室内产生负压，则空气便被吸入炭化室内，造成部分化学产品在炭化室内燃烧，导致煤气中的CO2和N2含量增加，从而使煤气热值降低，同时会减少焦炉寿命。
3.2冷鼓工段
3.2.1鼓风机吸入压力自动控制：
其目的是保证煤气吸力稳定，从而保证集气管压力稳定，进一步保证鼓风机后续工段的压力稳定。金晖采用的是变频式鼓风机，该控制可通过调节变频器而改变鼓风机的转速，压力信号取自初冷器入口，引入DCS，由DCS输出4-20mA信号完成自动控制，同时设手操器，作为DCS的后备手段。
3.2.2初冷器后煤气温度控制：
此控制回路原设计图纸上没有，根据现场手动调节频繁而改进的，取温度为主调节回路，流量为副调节回路作的串级回路调节，其目的是调节初冷器煤气出口温度稳定。出口温度高，煤气中的萘含量会过高，影响洗涤塔的稳定运行。出口温度过底，会造成煤气过冷凝，导致初冷器阻力增大，同时增大制冷水量，能耗增加。通过调节初冷器下段制冷水流量，煤气经初冷器后温度可降至21-22℃，从而达到温度控制的目的。
3.2.3高压氨水压力控制：
只有高压氨水的压力稳定，才能在上升管产生稳定的吸力，将装煤过程中产生的煤气吸入到集气管中，从而改善炉顶操作环境，实现无烟装煤。该控制通过控制高压氨水泵调频电机转速实现。
3.3化产工段
荒煤气集气管压力控制：由于集气管压力控制是焦化厂的重点和难点，他所受干扰因素多、干扰量大，且调节系统之间存在严重的关联现象，常规PID调节很难满足工艺要求。1＃，2#焦炉产生的煤气经各自的集气管汇总后经过一系列工艺设备，由鼓风机送往后续工段，工艺要求集气管压力在100Pa±20Pa范围内。控制方案为：两集气管压力都构成简单调节回路，通过控制各自翻板的开度大小来调节各自的压力稳定，同时通过初冷器前的压力来调节鼓风机的转速保证总集气管的压力稳定。由于三套系统调节时有关联现象，为了避免耦合现象，必须设法将各个调节系统的调节力度、周期错开。根据实际工况我们修正了调节回路的比例带和积分时间，使整个系统获得最佳效果，这种方案对多数渐变性干扰都有较好的控制效果，但对焦炉换向及装煤时导致的集气管压力突然迅速升高的这种干扰则调节不够及时，不够迅速。根据这种现象我们首先将交换机信号引入作为前馈信号，同时编写了一套控制方案，其思路为计算出每次的压力变化量，来判断是否在装煤阶段，将其控制输出通过PID调节的输出补偿端与PID输出相叠加，辅助PID调节，改善调节效果。通过几次试验，现已取得了很好的效果，基本上满足了生产和工艺要求。
4.结束语
山西金晖煤焦化有限公司通过使用和利时公司的DCS系统后其自动化水平明显提高，所有的控制回路目前全是自动调节，从而使生产和工艺指标稳定。同时由于和利时DCS系统的稳定性，减少了系统的维护量，从而大大节约了生产成本。
参考文献：
[1]李学文,张红蔚;MACS系统在焦化厂的应用[J];矿冶;2002年03期.
[2]郭洪荣.DCS控制系统在焦化生产中的应用[J];科技创新导报;2009年16期.
[3]韩福建,党勇. DCS在济钢焦化生产系统中的应用[J];电工技术. 2003(11).
作者简介：
刘艳，女，（1983-08-22-）唐山科技职业技术学院机电系，助教，研究方向自动化。
孟杰，女，（1984-03-28-）唐山科技职业技术学院机电系，助教，研究方向自动化。
[关键词] DCS系统 PID调节 焦化
1.概述
山西金晖煤焦化有限公司是较早使用DCS系统的焦化行业之一，二期工程通过和利时公司的技术人员及用户的密切配合，并根据用户的具体情况及工艺要求，将二期的化产部分合并到一期工程的11#站内，二期工程的焦炉和冷鼓工段新增12＃站，增加5台操作员站，同时采用包含工程方式，使一期和二期的工程在现场为各自独立工程，修改时互不影响，在管理层为统一工程，调度室可以同时观察了解到两个分厂的工艺生产情况。
2.DCS系统控制结构图
3.主要回路控制方案
3.1焦炉工段
焦炉工段是整个焦化厂的核心部分，其主要是将在煤隔绝空气的条件下，高温加热到950℃-1050℃经过干燥、熔解、粘结、固化、收缩等加工工艺后最终制成焦炭。焦炭是现代高炉炼铁炼钢及铸造工业不可缺少的主要燃料，而且焦炭的质量也直接影响到冶炼和铸造的质量。
3.1.1回路煤气主管流量控制：
其目的是将焦炉温度控制在1250-1350℃上。根据主煤气流量变化自动调节主煤气管道上的翻板开度，稳定主煤气流量，保证焦炉温度。在炼焦煤性质稳定的情况下，加热温度的变化会对炼焦化产品的质量和产率产生影响。在煤气性质稳定的前提下，通过控制燃烧室煤气流量来保证焦炉加热。
3.1.2荒煤气集气管压力控制：
其目的是保证焦炉压力稳定。根据集气管压力变化自动调节荒煤气管道上的翻板开度，从而稳定集气管压力。焦炉压力高，炭化室内压力大，增加煤气泄漏的可能；焦炉压力低，炭化室内产生负压，则空气便被吸入炭化室内，造成部分化学产品在炭化室内燃烧，导致煤气中的CO2和N2含量增加，从而使煤气热值降低，同时会减少焦炉寿命。
3.2冷鼓工段
3.2.1鼓风机吸入压力自动控制：
其目的是保证煤气吸力稳定，从而保证集气管压力稳定，进一步保证鼓风机后续工段的压力稳定。金晖采用的是变频式鼓风机，该控制可通过调节变频器而改变鼓风机的转速，压力信号取自初冷器入口，引入DCS，由DCS输出4-20mA信号完成自动控制，同时设手操器，作为DCS的后备手段。
3.2.2初冷器后煤气温度控制：
此控制回路原设计图纸上没有，根据现场手动调节频繁而改进的，取温度为主调节回路，流量为副调节回路作的串级回路调节，其目的是调节初冷器煤气出口温度稳定。出口温度高，煤气中的萘含量会过高，影响洗涤塔的稳定运行。出口温度过底，会造成煤气过冷凝，导致初冷器阻力增大，同时增大制冷水量，能耗增加。通过调节初冷器下段制冷水流量，煤气经初冷器后温度可降至21-22℃，从而达到温度控制的目的。
3.2.3高压氨水压力控制：
只有高压氨水的压力稳定，才能在上升管产生稳定的吸力，将装煤过程中产生的煤气吸入到集气管中，从而改善炉顶操作环境，实现无烟装煤。该控制通过控制高压氨水泵调频电机转速实现。
3.3化产工段
荒煤气集气管压力控制：由于集气管压力控制是焦化厂的重点和难点，他所受干扰因素多、干扰量大，且调节系统之间存在严重的关联现象，常规PID调节很难满足工艺要求。1＃，2#焦炉产生的煤气经各自的集气管汇总后经过一系列工艺设备，由鼓风机送往后续工段，工艺要求集气管压力在100Pa±20Pa范围内。控制方案为：两集气管压力都构成简单调节回路，通过控制各自翻板的开度大小来调节各自的压力稳定，同时通过初冷器前的压力来调节鼓风机的转速保证总集气管的压力稳定。由于三套系统调节时有关联现象，为了避免耦合现象，必须设法将各个调节系统的调节力度、周期错开。根据实际工况我们修正了调节回路的比例带和积分时间，使整个系统获得最佳效果，这种方案对多数渐变性干扰都有较好的控制效果，但对焦炉换向及装煤时导致的集气管压力突然迅速升高的这种干扰则调节不够及时，不够迅速。根据这种现象我们首先将交换机信号引入作为前馈信号，同时编写了一套控制方案，其思路为计算出每次的压力变化量，来判断是否在装煤阶段，将其控制输出通过PID调节的输出补偿端与PID输出相叠加，辅助PID调节，改善调节效果。通过几次试验，现已取得了很好的效果，基本上满足了生产和工艺要求。
4.结束语
山西金晖煤焦化有限公司通过使用和利时公司的DCS系统后其自动化水平明显提高，所有的控制回路目前全是自动调节，从而使生产和工艺指标稳定。同时由于和利时DCS系统的稳定性，减少了系统的维护量，从而大大节约了生产成本。
参考文献：
[1]李学文,张红蔚;MACS系统在焦化厂的应用[J];矿冶;2002年03期.
[2]郭洪荣.DCS控制系统在焦化生产中的应用[J];科技创新导报;2009年16期.
[3]韩福建,党勇. DCS在济钢焦化生产系统中的应用[J];电工技术. 2003(11).
作者简介：
刘艳，女，（1983-08-22-）唐山科技职业技术学院机电系，助教，研究方向自动化。
孟杰，女，（1984-03-28-）唐山科技职业技术学院机电系，助教，研究方向自动化。