新钢冷轧混合煤气加压站控制系统设计与实现

论文摘要

新钢公司冷轧混合煤气加压站是为供应新钢冷轧连续退火炉混合煤气而专门设计的。冷轧连续退火线主要生产家电板、汽车板等高品质产品,所以对混合煤气的热值和压力要求相当严格。连退炉混合煤气流量在0～20000Nm3/h变化时,热值必须限制在7500±4%-/m3,压力必须限制在17±5%KPa的波动范围内。而目前冶金行业高炉煤气、焦炉煤气的混合过程中,不确定影响因素很多,又难以预先确知,数学模型难以确立,且为非线性。混合煤气的压力和流量相互影响,具有强耦合性。由于用户连续波动,因此混合煤气流量也随时变化,导致混合煤气的热值和压力不稳定。混合煤气的压力和热值的不稳定成为冶金系统钢材产品的一个制约“瓶颈”。本课题研究了冷轧混合煤气热值和压力稳定的问题,该问题的研究对于保证产品质量具有重要意义。本文以新钢冷轧混合煤气加压站为研究背景,在消化和研究了现场冷轧混合煤气加压站系统的基础上,针对新钢冷轧连退炉对混合煤气热值和压力的要求,通过进行生产工艺改造和混合气热值、压力稳定的控制程序设计、开发,实现了混合煤气热值和压力的稳定,满足了冷轧连退炉的生产工艺要求。在生产工艺改造上,提出了两个方案。一个是目前钢厂比较成熟的生产工艺改造方案,该方案控制简单,技术成熟,但投入大,工期长,不适合公司目前的生产要求；另一个方案是对现场的生产工艺基础上进行小范围的改动,对部分设备进行简单的升级,以满足控制要求,这个方案控制难度相对比较大,而且没有钢厂使用,但投入小,工期短,可满足了公司目前的生产要求,因此选择了第二个工艺改造方案。在控制方案上,提出了几个控制难点,针对难点设计了五个控制回路,分别是热值调节控制回路、混压调节控制回路、高气加压机后压力控制回路、焦气加压机后控制回路和混合气小流量控制回路。结合生产工艺流程及设备特性,设计了分段-PID调节复合控制器,很好的解决了系统在混合气流量波动大或小流量运行时等情况下热值和压力难以稳定的控制难点,实现了混合煤气热值和压力的稳定,满足了生产要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本文研究的目的与意义
• 1.2 国内外研究现状及发展动态
• 1.3 本文的主要研究目标
• 1.4 本文主要工作
• 第2章 冷轧混合煤气加压站
• 2.1 冷轧混合煤气加压站工艺介绍
• 2.2 混合煤气加压站改造前的工艺现状
• 2.3 混合煤气加压站改造前的PLC硬件和软件
• 2.4 混合煤气加压站HMI界面
• 2.5 混合煤气加压站改造前的控制方案
• 2.5.1 加压机
• 2.5.2 加压机入口阀
• 2.5.3 加压机出口阀
• 2.5.4 加压机风门
• 2.5.5 加压机出口回流阀
• 2.5.6 焦炉煤气调节阀
• 2.5.7 高炉煤气调节阀
• 2.6 热值仪
• 2.6.1 热值仪的工作原理
• 2.6.2 热值仪的分类
• 2.7 系统存在的问题
• 2.8 本章小结
• 第3章 冷轧混合煤气加压站控制系统设计
• 3.1 工艺生产流程改造方案设计
• 3.1.1 方案一
• 3.1.2 方案二
• 3.1.3 方案确定
• 3.2 冷轧混合煤气加压站控制程序设计
• 3.2.1 控制难点分析
• 3.2.2 控制回路设计
• 3.2.3 控制方案设计
• 3.2.4 查询系统设计
• 3.3 本章小结
• 第4章 冷轧混合煤气加压站控制系统实现
• 4.1 控制效果
• 4.1.1 实现了混合气热值和压力的稳定
• 4.1.2 实现了全自动控制
• 4.2 效益
• 4.2.1 社会效益
• 4.2.2 经济效益
• 4.3 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢