沈雅斐 李明辉 杨星奎

摘要：针对克劳斯法硫磺回收反应炉内H2S与O2比例控制的非线性和大时滞等问题，本设计提出了一种分数阶PID控制器的双自由度Smith预估控制系统算法策略。通过分析克劳斯法硫磺回收工艺，设计出H2S与O2比值控制系统中的设定值跟踪控制器、干扰衰减控制器双控制器。系统运行调试结果表明，与传统PID控制器相比，本设计控制的H2S与O2比值设定值跟踪响应速度快，振荡小，稳定性好，减小了定量偏差，可有效克服系统的大时滞、非线性等问题。

关键词：硫磺回收；H2S与O2比值；分数阶PID；双自由度

中图分类号：TP2733；X793文献标识码：ADOI：1011980/jissn0254508X201803011

收稿日期：20171113（修改稿）

基金项目：陕西科技厅项目（2014k0610）。

*通信作者：杨星奎，在读硕士研究生；研究方向：智能及高级过程控制。Design and Implementation of Proportional Control System in Claus Sulfur Recovery SHEN YafeiLI MinghuiYANG Xingkui*

（College of Mechanical and Electrical Engineering，Shaanxi University of Science & Technology，

Xian，Shaanxi Province， 710021）

（*Email： xkyang1993@163com）

Abstract：In order to solve the problem of nonlinear and large time delay of H2S and O2 proportional control in Claus sulfur recovery reaction furnace， this paper presented a dual degree of freedom Smith predictor algorithm of fractional order PID controllerThrough the analysis of Claus sulfur recovery process，double controller set point tracking controller and disturbance attenuation controller of H2S and O2ratio control system was designed Compared to traditional PID controller， the system debugging results showed that： H2S and O2 ratio of the algorithm control set point tracking response faster， with small vibration， good stability， and less the quantitative deviation， could effectively overcome the time delay， nonlinear problems.

Key words：sulfur recovery； H2S and O2 ratio； fractional order PID； double degree of freedom

随着全球环境的不断变化，节能减排日益引起国民广泛关注，因此，我国制浆造纸行业的三废治理技术开始逐步成熟[1]。碱回收工段内的反应炉内含有大量H2S气体，而克劳斯法（Claus）是去除H2S气体最为有效的一种工艺方法，既可以解决反应过程中的脱硫问题，又可回收利用硫磺，增加了工厂效益，满足了节能减排、保护环境的要求[2]。

高速度、高精度的H2S与O2比值控制是克劳斯法硫磺回收工艺控制的主流发展方向，考虑到H2S与O2比值控制存在的大时滞特性和对算法的实时性要求，强鲁棒性且有自整定功能的控制算法便是H2S与O2比值控制过程的关键，然而传统PID控制很难满足H2S与O2比值控制应用要求。Smith预估器对系统大时滞问题的控制效果良好，从而得到了广泛应用[36]。……