变频调速技术在煤气中继自动化加压站中的应用及相关控制问题

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Abstract:Aimedattheproblemsofresourcebalancingandcomprehensiveutilizationofhighheatingvaluefuelinthesteelenterprise,takingthebackgroundofreconstructiontoimplementingvariablefrequencyadjustingspeedinsomegaspressurizingstation,itisdiscussedtothepressurestability,pressurizationandassignmentofgas,andrelatedcontrolproblems,suchascontrolstrategychoosingetc.Theprojectpracticeshowsthatthekeyofenhancingtechnicalperformanceofgaspressurizingstationiscombiningfrequency-variableadjustingspeedwithautomaticcontroltechnique,choosingpropercontrolstrategyandcontrolalgorithm.Keywords:InverterMixturegasRelaypressurizingstationControlstrategyIntelligentcontrol

1引言

在钢铁行业生产中，高炉、焦炉和转炉产生的煤气是重要的高热值燃料，如排放至大气，将造成严重的空气污染，若将它们收集加以充分利用，作各种工业燃气加热炉的燃料，其经济效益是相当可观的。一般处理过程是将产生的各种煤气分别收集到贮气罐(或贮气塔柜)再用管道传送到中继站经加压后供各用户使用。当从一次能源(如煤)转换成二次能源(煤气)时，由于一次能源燃质不稳，在转换过程中必然导致二次能源(煤气)燃质也不稳，即煤气燃质具有较大的不确定性。用户要求将燃质控制在允许范围内，且将燃气的压力严格稳定在指定范围，以便使用。以钢铁企业的燃气轧钢加热炉为例，它要求送入的燃气燃质和压力稳定，否则燃烧系统很难控制，直接影响轧钢生产等后续自动化生产线的产品质量。现在的煤气加压站有相当部份采用电气仪表控制系统，也有部份经过改造从现场采集数据后用PLC为主控制器对设备实施控制的，因控制比较粗造，效果并不令人满意。由于受设备限制还谈不上自动监控、自动配气和自动调度，基本上是处于仪表监视、手工操作的状态，优化配气和调度更无从谈起，其核心问题是采用变频器后，控制部份存在问题较多，本文就有关问题作些讨论。

2对象特性分析与控制策略选取

2.1对象特性分析

混合煤气由于来自高、焦和转炉煤气，由前述可知，燃气燃质的不确定性和不确知性是其主要特性。因此既不可能直接用传统的机理方法建立对象的数学模型，也不可能用系统辨识方法间接地导出控制的数学模型，对这种半结构化(或非结构化)的控制问题，常规控制策略显然无能为力。煤气加压站存在的问题从表面上看是压力、流量的变化，实质上涉及管网特性的变化，特性的改变要求在对加压机实施调速时必须适应其特性的变化。不确定性和不确知性表现在多个方面，如系统参数的未知性、时变性、随机性和分散性;系统时滞的未知性和时变性;系统严重的非线性;系统各变量间的关联性;环境干扰的未知性等等，传统控制对具有上述特性的对象是无能为力的，必须寻求有效的控制策略。

2.2控制策略选取

由于钢铁企业的特殊性，各分厂或车间之间在地域上的分散性突出，相距距离较远，资源配置情况差异较大，情况又相当复杂，笼统地讨论是不切实际的。文中只针对特定情况讨论，即将所收集的各种煤气分别送中继加压站加压，再根据需要进行配气、调度。由于存在不确定性和不确知性，对象特性难以用严格的定量方法进行数学描述，因而从控制角度考虑问题，感兴趣的主要目标不应是被控对象，而是控制器的本身。工程中往往采用的是在总结操作者丰富经验和操作规则的基础上，对系统动态特征信息进行识别，再作直觉推理，再在线地确定控制策略的方法，即智能控制策略。它的特点是控制规则的建立及控制决策过程不是基于被控对象单纯的数学解析模型，而是基于知识(包括定量和定性的知识)，体现了人(专家、娴熟的操作者)的智能。其控制形式是多种多样的，如专家控制、仿人智能控制、模糊控制、神经网络控制、自学习控制等等，其中更贴近实际的是专家控制和仿人智能控制。

(1)专家控制策略

实时专家控制系统，实质上是