罗昌绩，李铁莲

（山西煤炭职业技术学院，山西 太原 030031）

焦炉集气管压力计算机控制系统

罗昌绩，李铁莲

（山西煤炭职业技术学院，山西 太原 030031）

针对焦化厂焦炉生产效率低、环境污染严重的问题，对系统进行改造，实现计算机自动控制、高能放散点火及变频调速控制。详细阐述了集气管压力的计算机自动调节、焦炉荒煤气自动放散点火及鼓风机变频控制系统的硬件组成和软件说明。

焦炉；集气管压力；计算机控制

目前许多中小型焦化厂焦炉集气管压力平衡调节仍采用人工操作翻板阀完成，鼓风机机前吸力的控制靠人工操作鼓风机回流阀来调节，这种人工操作就不可避免地造成了焦炉压力平衡控制及鼓风机机前吸力控制不及时、动态跟随性不好，因此造成了焦炉内煤气压力的不稳定、多座焦炉间压力不均衡，从而从根本上影响了焦炉的使用寿命。焦炉荒煤气外泄是炼焦生产过程中的主要污染源。尤其当鼓风机故障、突然停电、煤气疏导系统故障而集气管压力居高不下时，只能将煤气直接排入大气，造成很大污染，有时甚至导致焦炉四处跑烟冒火，烧坏焦炉铁件。为了满足环保要求，许多企业都新增加了荒煤气高能放散点火装置，当煤气放散时，同时将之点燃，从而使荒煤气与空气（或蒸气）充分燃烧，达到无污染、环保排放要求。

焦炉集气管压力计算机自调、焦炉荒煤气自动放散点火及鼓风机变频控制系统就是基于上述情况，在现有生产设备的基础上，增加了计算机自动控制组件、高能放散点火装置及变频调速装置改造而成。该系统中的三部分既相互影响又相对自成体系，因此用户可根据自己的具体情况选择一次完成或分期改造完成。

1 系统工作原理及组成

1.1 系统工作的基本原理

1）计算机通过对压力变送器（集气管压力和鼓风机机前吸力）的信号进行采集并与设定值进行比较，当实际压力与设定压力不同时，系统一方面可驱动电动执行机构带动翻板阀调节集气管的压力并使两座焦炉压力平衡，同时系统还可通过变频调速装置调节鼓风机转速从而控制鼓风机机前吸力为恒定值。

2）当集气管压力高到放散预定值时，系统发出声光报警信号，自动放散点火系统将自动输出信号控制放散机构工作，打开放散阀门并点火引燃，当压力降至正常值时，放散阀门自动关闭。半自动放散点火系统是由人在接到放散报警信号时手动启动按钮打开放散阀门并点火引燃，当压力降至正常值时，手动操作按钮将放散阀门关闭。

1.2 系统组成

本系统一般采用上、下位机的形式（根据用户要求及现场条件也可只用一台下位机），见图1。

图1 系统组成框图

上位机用于车间管理，并对生产现场进行监督和记录，也可对下位机进行参数设定。下位机用于现场实时控制，并将数据通过专用通讯电缆传送给上位机。

下位机内插有模拟信号输入、输出卡和数字信号输入、输出卡。

模拟信号输入卡（A/D卡）用于接收压力信号、温度信号。

模拟信号输出卡（D/A卡）用于控制变频调速装置及电动执行单元。

数字信号输入卡（DI卡）用于接收控制箱的开关状态信号。

数字信号输出卡（DO卡）用于输出控制配电箱里的固态继电器（SSR），最终驱动电动执行器转动，带动板阀调节集气管压力，或直接输出数字信号控制放散机构工作。

2 系统软件说明

2.1 下位机软件功能

下位机完成对集气管压力的测量和控制，并向上位机通报集气管压力和执行器运行状态，同时接收上位机传达的指令。接通下位机电源，计算机进入主画面，自动运行控制软件，对集气管压力及鼓风机机前吸力进行自动调节；进入其它画面可对系统参数进行修改或数据查询等。具体功能如下：

a、对压力变送器传递的两路集气管压力信号进行高速采样测量、滤波，以增强系统的抗干扰能力。

b、显示当前集气管压力、执行器状态以及一定时间内的压力变化趋势。

c、监视系统运行中出现的异常情况，如压力信号或执行器信号的中断等，并给出报警信息。

d、系统管理员可以通过下位机对控制参数进行调整，从而达到最优的控制效果。

e、通过485通讯接口，下位机不断的将集气管压力信号、执行器状态信号、报警信息及当前控制参数上传给上位机，同时接收信号的上位机的给控制参数和指令远程指导下位机。

f、系统运行发生故障时，能自动识别故障原因并给出告警信息。

2.2 上位机软件功能

上位机接收下位机定时发送的集气管压力、执行器运行状态和报警信息，并由此生成实时运行曲线，历史数据曲线和异常信息记录。具体功能如下：

a、通过485通讯接口及电缆，定时接收下位机发送的实时数据，并对数据进行判断，根据相应的数据格式，得出集气管压力大小、执行器状态信号、板阀运行状态和报警信息。

b、显示当前集气管压力、执行器状态以及一定时间内的压力变化趋势。

c、可以连续记录系统运行所有必要的数据以生成历史记录及特殊事件记录，同时提供的历史记录及事件记录查阅功能。

d、系统管理员可以通过上位机对控制参数进行调整，从而达到最优的控制效果。

e、系统运行发生故障时，能根据下位机传递的故障原因给出告警信息。

3 系统功能

焦炉集气管压力计算机自调、焦炉荒煤气自动放散点火及鼓风机变频控制系统具有以下功能：

a.计算机可对集气管压力进行采集并与设定值进行比较，当实际压力与设定压力不同时，系统可驱动电动执行机构带动翻板阀调节集气管的压力，并使两座焦炉压力平衡。

b.当集气管压力高到放散预定值时，系统发出声光报警信号，自动放散点火系统将自动输出信号控制放散机构工作，打开放散阀门并点火引燃，当压力降至正常值时，放散阀门自动关闭。半自动放散点火系统是由人在接到放散报警信号时手动启动按钮打开放散阀门并点火引燃，当压力降至正常值时，手动操作按钮将放散阀门关闭。

c.计算机可对鼓风机机前吸力进行采集并与设定值进行比较，当实际压力与设定压力不同时，可通过变频调速装置调节鼓风机转速从而控制鼓风机机前吸力为恒定值，使之满足生产工艺要求。同时鼓风机机前吸力（冷凝器前/后）通过变送器传送至下位机，管理人员通过冷凝器前/后压力差值即可判断冷凝器的阻力情况，以便及时维护。另外鼓风机转速降低后，不仅降低了设备机械磨损及运行噪声，还能收到良好的节能效果。

d.系统可在下位机上对集气管压力、温度，集气管翻板阀、放散阀的开度，点火状态，变频调速器的工作状态等进行监控，同时还可自动记录系统的运行数据，以备日后查询。

e.根据用户要求，还可增加部分计算机组件，从而对地下室烟道温度、吸力，蓄热室温度，回炉煤气温度，风压力等进行监测。

4 结束语

实际使用证明，该系统焦炉间压力平衡控制及鼓风机机前吸力控制的动态跟随性及稳定性大大提高，荒煤气放散的机率也大大降低。这样一来，不仅很大程度上降低了生产人员的劳动强度，同时还增加了焦炉的控制精度和灵活性，最终大大地延长了焦炉的使用寿命，为企业的安全、高效、可持续发展奠定了必备的物质基础。

鼓风机用变频调速装置控制后，不仅降低了设备的机械磨损及运行噪声，还能收到良好的节能效果，同时还可省掉原来的自藕降压启动柜及各种电机保护装置（变频器本身具有软起动和电机综合保护功能）。高能放散点火装置的使用使非正常情况下的荒煤气放散达到了环保要求，使企业生产在获得自己经济利益的同时，也为国家的环境保护作出了自己的贡献。

［1］高明利，钱如刚，李法柱.集气管压力的影响因素及改进措施[J].燃料与化工，2008，（02）：22-23.

［2］蔡丽，童敏明，戴新联.焦炉集气管压力智能控制系统的设计[J].煤炭科学技术，2008，（08）:88-90.

Computer Control System of Gas Collector Pressure in Coke Ovens

LUO Chang-ji;LI Tie-lian
(Shanxi Coal Vocational and Technical Institute,Taiyuan Shanxi 030031，China)

Due to low-efficient coke ovens and serious environment pollution of coke plants,the old system is reformed to realize computer automatic control,high-energy igniting of bleeding system,and variable-frequency-variable-speed control.The paper presents computer control of gas collector pressure,auto-igniting of impure coal gas,and hardware and software of frequency conversion control system of air fan.

coke oven;gas collector pressure;computer control

TQ547.8+1;TQ547.8+2

A

1672-5050（2011）01-0075-03

2010-10-28

罗昌绩（1971—），男，山西祁县人，大学本科，工程师，从事机电控制系统的设计研究。

徐树文