本文对焦炉煤气加压控制系统进行了分析

1、本文对焦炉煤气加压控制系统进行了分析，在焦炉煤气加压机控制系统中运用变频调速技术对其进行改造，从而实现煤气加压机运转的自动调节，有效的稳定了焦炉煤气母管压力，保证安全运行，并且达到节约能源的效果。解决了两台鼓风机并列运行，靠调节回流阀无法实现压力恒定这个始终困扰焦炉生产的难题。关键词：焦炉煤气鼓风机、高压变频器、压力PID闭环控制、鼓风机无扰切换一、前言天铁冶金集团有限公司焦化厂现有58型焦炉两座和JN43-80型焦炉一座，以及配套的备煤、煤气；净化、辅助化工原料回收、污水处理等一套完善的生产系统，年产焦炭112万吨，焦炉煤气5亿立方米，焦油45000吨，粗苯13000吨，硫酸铵15000吨，

2、以及日处理污水2400吨的能力。随着焦炭产量提高，煤气收集压力增大，原抽气鼓风机一运两备的运行方式在夏季高温天气情况下已不能满足生产要求，主要原因是煤气压力增大、温度增高，若不能及时排出将可能发生爆炸。焦炉生产工艺中，集气管煤气压力的控制效果将直接影响焦炉的生产。如果炉内压力过高，会导致焦炉冒黑烟，煤气外泄，严重污染环境，给现场工人的工作和健康造成极大影响和危害；如果炉内压力过低，炭化室将出现负压操作，会吸入大量空气，浪费大量的煤气，严重影响焦炭和煤气的产量和质量，并且长期负压操作将会影响焦炉的正常生产及寿命。如果要鼓风机实施两运一备运行方式，通过调整回流阀（也称小循环阀）的开度来调节煤气总管

3、压力，由于鼓风机前后压差较大，使得调节阀轻微动作，总管压力就会发生剧烈波动，超过工艺容许范围。因此会引起回炉煤气压力及外网用户煤气量均发生剧变，造成焦炉煤气量不足或外网用户不能正常生产，并且煤气回流造成能量浪费。通过多方调研，焦化厂的技术人员提出使用变频调速来改变鼓风机转速，从而调节集气管的压力方案。高压变频器的产业化在80年代中期才开始形成，但随着大功率电力电子器件的迅速发展和巨大的市场推动力，高压变频器十多年来的发展非常迅速，使用器件已经从SCR、GTR、GTO发展到IGBT、IECT、IGCT（SGCT）等，功率范围从几百kW到几十MW，技术已经成熟，可靠性得到保证，应用越来越广。天铁冶

4、金集团有限公司焦化厂在考察对比了国内外多家高压变频器生产厂家后,决定选用北京利德华福电气技术有限公司生产的HARSVERT-A系列高压变频器。HARSVERT-A系列高压变频器性能稳定,可靠性高,并且已在电力、冶金、石化、市政供水、水泥等多个领域成功应用，得到了用户的普遍认可和市场的长久考验。二、系统方案设计1.系统电气设计天铁集团焦化厂有三台D1350-1.237/0.887煤气鼓风机，平时采用一运两备方式，夏季才用两运一备方式。根据实际工况要求设计主回路电气结构图，选用HARSVERT-A型高压变频器一拖一和一拖二成功方案。 1.1电气主回路原理 以1#鼓风机为例说明，工作原理是由3个真空

5、接触器KM11、KM12、KM13以及2个高压隔离开关QS11、QS12组成（见图一），其中KM11、KM12、KM13为高压真空接触器，用于变频和工频的电动切换。QS11和QS12为高压隔离开关，一般情况下处于合闸状态，仅在变频器检修时拉开，用于电机工频运行情况下对变频器进行安全检修。3#、4#风机的主回路工作原理也类似。特点：1）可以实现工/变频自动切换功能。在变频器出现严重故障时，系统能够自动切入工频电网中，断开变频器时，负载不用停机，满足现场不能停机要求。2）易实现一运两备和两运一备运行方式。即一台变频运行，一台变频备用，一台工频备用；两台变频运行，一台工频备用。1.2HARSVERT

6、-A高压变频器采用单元串联多电平电压源型拓朴方式其优点是采用输入多重化设计，高次谐波含量非常小，输出采用单元模块串联，使得谐波含量极低，在无输出滤波器的情况下，可使THD<0.3，堪称“完善无谐波”高压变频器；极低的转矩纹波和电机噪声；功率因数可达0.95；对电机绝缘无损害，电缆长度无限制；便于冗余设计。中文操作界面便于维修。2.自动化网路设计控制系统由主控PLC、旁路柜控制PLC、高压变频器、上位机组成。其中主控系统采用西门子S7-300PLC、旁路柜内置西门子S7-200-PLC、上位机监控选用组态王软件。通讯网路在底层采用Profibus DP总线，主控PLC和上位机监控系统采用以

7、太网通讯。西门子S7-300PLC作为整个系统的控制核心，处理人机界面对系统的各种请求，对整个系统的参数进行监控，实现对集气管压力的PID调节，维持管网的压力恒定。自动旁路柜集成有S7-200PLC,完成变频工频切换功能。上位机系统采用用户熟悉的组态王监控软件，与PLC的连接采用以太网方式。考虑现场工况，对安全性、可靠性、稳定性要求都很高，我们现场控制级采用Profibus DP总线连接，监控操作级采用Ethernet方案，接入焦化厂局域网主服务器系统，实现远程监视。配置上：西门子S7-200配置EM277 Profibus 总线模块，S7-300选用315-2 DP,并配置CP341-1T

8、以太网模块，PLC集成的DP接口用于连接S7-200，以太网模块CP343-1T用于和上位机的以太网连接。控制网络具有如下特点：良好的稳定性、扩展性、软硬件的开放性以及友好的人机界面，上位机按冗余控制配置等优点。（系统网络图）3.软件设计上位机系统选用亚控公司生产的组态王软件。该软件具有友好的人机界面，支持以太网络。可以很方便的实现远程监视等功能。报表、报警功能强大，支持OPC，支持多种型号的PLC通讯。软件设计过程中，由于上位机的程序组态王不直接支持西门子的以太网通讯协议，因此需要利用OPC Server来作为过渡。这样也使得局域网上的机器可以方便调用该机的参数，便于远程监视。S7-300

9、PLC采用Step 7软件编程。软件采用模块化编程方式，把系统的各个工作编成一个个功能块，在一个OB中调用，方便易用，便于用户理解修改。支持梯形图、语句表。采用一些容错程序设计，加强系统的稳定性。4.主要控制设计4.1 油路冷却系统自启控制每次鼓风机启动前先启动液压油泵，让油流入升速器中，冷却摩擦产生热量，否则鼓风机不能启动。在运行中如果主油泵压力达不到要求，辅助油泵自动启动，并能根据油温自动加热。并对油路的堵塞情况、不同点的油温检测。4.2 鼓风机变频、工频自动切换控制一台鼓风机变频运行，当变频器故障跳闸时，系统会自动切换工频运行，同时，小循环回流阀立即打开，机前煤气压力控制靠调节的小循环阀

10、开度来实现。为了减小机前压力无扰动切换，小循环开度初始值设为50%。4.3 两台鼓风机无扰动切换控制当1#鼓风机变频运行，要停机检修变频器或风机时，投入3#鼓风机。操作先用2#变频器启动3#鼓风机，同时停 1#变频器。由于机前压力实现PID闭环控制，使得1#变频按照设定的减速时间，平滑停车，进口阀门流量缓慢减小。相反，3#鼓风机按照设定加速时间，转速平滑上升，进口阀门流量缓慢增加。这样保证机前集气母管压力恒定，实现两台鼓风机无扰动切换，解决原控制系统下两台鼓风机切换时产生的系统管网压力发生剧烈波动的问题。（详见系统流程图）4.4 机前压力PID闭环控制对于压力、流量等被调参数来说，对象调节通道

11、时间常数T0较小，而负荷又变化较快，这时微分作用和积分作用都要引起振荡，对调节质量影响很大，故不采用微分调节规律。因此，焦炉煤气压力自动调节控制、小循环阀自动调节都采用PI调节。P值越大，比例调节作用越强，I值越小，积分作用越强4.5 压力传感器掉线控制对于一些可靠性要求非常高的控制系统，被控对象提出多点采集的理论，因此在机前母管上取两个压力采集点。把这两点的压力值送入PLC S7-300中比较，如果差值大于某个值，就认为压力值小的传感器故障。这样保证采集压力值的准确性，从而保证系统可靠性。4.6 紧急故障预案措施鼓风变频控制系统在主控室设计有紧急操作箱。在控制系统瘫痪情况下，操作转换开关，通

12、过硬连接线断开变频器上下接触器，甩开变频直接工频启动，小循环系统自动倒入原来老控制系统，以防止事故扩大。例如：Profibus总线电缆故障了，鼓风机处于失控状态，机前压力靠风机惯性缓慢减小，这时控制系统会发出声光告警，报通讯故障，需要人工迅速干预切换为老控制方式下。4.7 两台上位机监控系统热冗余控制两台上位机同时监控整个系统，当主上位机A故障退出时，从上位机B仍然能实时监控系统，这样保证系统的安全性、可靠性。三、结束语用高压变频器控制鼓风机，实现鼓风机机前集气母管的压力恒定控制，大大改善了焦炉生产及现场环境，完全达到了生产工艺要求。PLC控制技术、PROFIBUS总线技术和高压变频技术的完美

13、结合，使得集成自动化程度高，运行稳定，操作简单，节能高效明显等优点。解决了两台鼓风机并列运行靠调节回流阀无法实现压力恒定和相互无扰动切换，这个始终困扰焦炉生产的难题。焦炉鼓风机高压变频器控制系统的成功应用，对于改善环境、提高煤气回收量和质量，都具有很高的经济价值，值得推广。  参考文献：1>高压变频器技术手册北京利德华福电气技术有限公司2>西门子网络技术西门子自动化与驱动集团公司3>焦化工艺学 中国矿业大学出版社焦炉集气管压力智能控制系统摘要：焦炉集气管系统是焦炉系统的重要组成部分，针对目前我国焦炉集气管压力系统波动大及自动化低下的现状，开发了焦炉集气管压力智能控制

14、系统。通过采用Honeywell集散控制系统和VC软件编程，实现了焦炉集气管压力的可视化调节，将集气管压力稳定在给定的工艺波动范围内。该系统在涟源钢铁有限公司进行了试验和使用，效果良好。关键词：智能控制; Honeywell集散控制系统; 自动化Abstract：The collector pressure system of coke-oven is important part of oke-oven system. Based on the collector pressure system of coke-oven which has changed value between lar

15、ge scope and lower automatization, the gas collector pressure intelligent control system for coke-oven is developed. Through adopting Honeywell DCS and VC programme, the system implements the visualization regulation of the collector pressure system of coke-oven, and stable the pressure in in the te

16、chnics area. The system is tested and used in Lianyuan iron and steel Ltd and acquires better effect.Keyword：Intelligent control; Honeywell DCS, Automation1 引言 焦炉集气管系统是焦炉系统的重要组成部分，它负责收集焦炉生产过程中产生的焦炉煤气，对其进行气液分离，冷却，洗涤等净化操作，提供给民用供气，锅炉或高炉加热等进一步使用14。在焦炉工业中焦炉集气管压力的稳定是焦炉正常生产的重要保证。生产中受到多种因素的影响，如出焦，装煤，炉底换向，煤气

17、量发生变化，工艺设备及管道阻力变化都会引起集气管压力大幅度波动。当压力过低时，空气就会进入炉体，导致焦碳燃烧，灰份增加，焦碳质量下降，加重冷却系统的负担并缩短炉体使用寿命，当压力过高时，荒煤气将会冒出，造成跑烟冒火，降低了荒煤气的回收率并造成环境污染。目前我国很多钢铁企业集气管压力波动范围达，自动化程度较低，因此，研制焦炉集气管压力控制系统以及成功应用，对于改善环境，提高煤气回收量和质量，提高焦炉辅助产品和质量，具有重要意义5,6。2 工艺现状涟源钢铁有限公司焦化厂目前有1#、2#、新2#三座焦炉，其中1#、2#焦炉焦炭产量相对新2#焦炉（简称N2#）要小，相应其荒煤气的产量和集气管气压也要小

18、些。1#、2#焦炉相距很近，其集气管压力耦合严重，其中任一集气管压力的变化都会引起另一集气管气压的波动。两座老焦炉集气管压力原先设定值为80120Pa，现因炉体老化，其值设定在4080Pa之间才能防止焦炉出现跑烟、冒火的现象，在实际生产中，有时甚至设定在20Pa。1#、2#焦炉荒煤气汇合后，经一段长为600m左右的输气管传输后与N2#焦炉的荒煤气汇合。N2#焦炉与鼓风机相距较近，鼓风机转速的变化对N2#焦炉影响显著，对1#、2#焦炉影响较小。因为1#、2#焦炉集气管与N2#焦炉集气管相距较远，输气管长且阻尼大，同时鼓风机吸力气压远大于集气管所能产生的最大负气压，所以1#、2#焦炉与N2#焦炉之

19、间耦合相对较小。3 控制系统硬件设计控制系统选用Honeywell公司生产的Honeywell PlantScape集散控制系统，该系统开放性好，使用方便，功能强大，能满足集成和分散控制的各种要求。集气管压力控制系统硬件结构图如图1所示，系统为冗余结构，每一个主机架都由电源模块TK-FPCXX2,网络接口模块TC-CCR013，中央处理模块TC-PRS021，冗余模块TK-PRR021构成。从机架由电源模块TK-FPCXX2,网络接口模块TC-CCR013，数字量输入模块TK-IDD321，数字量输出模块TK-ODK161，模拟量输入模块TC-FIAH81，模拟量输出模块TK-OAV081，热

20、电阻模块TB-IXR061构成。操作员控制与监视（人机界面）采用戴尔工控机，配置以太网卡和1784-PCIC卡，以太网卡用于服务器与各工作站的通信。1784-PCIC卡用于和DCS系统的CONTROLNET网连接。系统监控和数据采集选用Honeywell公司的PlantScape，提供操作员监视，操作，系统报警及报表生成功能。另外，在鼓风机房配置了两台工作站，通过光缆和中控室服务器相连，用于监控鼓风机运行和集气管压力状况。三座焦炉因投产时间和设计的原因，使用的调节阀各不相同，其中1#焦炉使用的是西贝公司的SCHIEBEL调节阀，2#焦炉使用的是ROTORK调节阀，3#焦炉使用的是川仪的调节阀，

21、均为电动调节阀，动作力矩大，缺点是不能频繁的调节，容易引起电机发热，安装位置在集气管的末端，从运行的情况看，因集气管内焦油的逐渐增多，引起阀门动作力矩增大。图1 集气管压力控制系统硬件结构图4 智能控制方案在Honeywell系统的基础上设计了集气管协调专家控制器、1#、2#智能解耦控制器、N2#专家模糊控制器和协调控制器。其整体结构如图2所示。从图2中可以看出，集气管压力智能解耦控制系统的工作原理如下：三座焦炉的集气管压力设定值以及外送压力、鼓风机转速和蝶阀阀位的检测值输入到集气管协调专家控制器，由专家控制器根据专家经验，处理有关的设定值和检测值，并把处理的数据传给1#、2#智能解耦控制器和

22、N2#专家模糊控制器。N2#焦炉主要采用专家模糊控制器对其进行控制，它根据专家控制器，选择不同的模糊控制器进行计算，得到N2#焦炉蝶阀的目标设定值；然后由协调控制器根据N2#蝶阀的特性，对目标设定值进行补偿修正，得到N2#蝶阀目标执行值（当鼓风机转速、外送压力发生突变时，采用N2#前馈补偿控制器对目标执行值进行补偿修正），下发给Honeywell集散控制系统，进行控制。1#、2#智能解耦控制器通过模糊运算或PID运算，根据补偿解耦规则，得到1#蝶阀和2#蝶阀的目标设定值；然后由协调控制器根据蝶阀的特性，对目标设定值进行补偿修正，得到1#蝶阀和2#蝶阀的目标执行值，下发给Honeywell集散控

23、制系统，进行控制。由于智能解耦控制系统要进行大量的计算，要求很高的实时性，同时要便于调试，并且要有一定的界面，故采用C/C+等高级语言来进行开发。系统用了OPC技术进行数据通信。图2 集气管网控制系统图5 系统运行情况由两台工业控制机和Honeywell控制器组成两级系统，共同完成集气管压的智能解耦控制、工艺过程的实时监视和综合信息管理。系统于2004年11月投入涟源钢铁有限公司焦化厂运行，从自动控制效果来看，控制算法是有效的，并根据实际运行情况和控制效果对模糊专家智能解耦控制器做了参数调整和优化，达到项目的设计要求。对控制界面也进行了优化设计，操作简单，界面清晰明了。图3 控制系统软件运行画

24、面焦炉集气管压力解耦控制系统软件运行画面如图3所示。该系统工作可靠、性能稳定、功能齐全、操作方便，压力控制精度达到了要求。当负荷变化、集气管压力波动、外送压力波动、上升盖打开或关闭等外界干扰出现，使得三座焦炉出现高压或低压时，计算机控制系统可以在短时间内通过对三座焦炉集气管蝶阀调节使集气管压力动态调整为正常范围。以N2#焦炉为例，对其进行智能控制后，对其采样数据进行分析：当其设定值为110Pa时，压力波动范围在±10 Pa占全部采样的45%，压力波动范围在±20 Pa占全部采样的30%，压力波动范围在±30 Pa占全部采样的25%；而原系统压力波动范围在±

25、;50 Pa占全部采样的20%，压力波动范围在±250 Pa占全部采样的80%；当外界因素引起集气管压力波动时，该系统能迅速调节N2#蝶阀开度使压力在30 s内能达到稳定，保证压力稳定在工艺要求波动范围内。该系统在某钢铁有限公司的具体使用过程中取得了良好的效果，实现了焦炉集气管压力的自动化监控，提高了生产效能。参考文献：1 Hongbo Liu; Shaoyuan Li. Intelligent decoupling control of power plant main steam pressure and power outputJ.Electrical Power and En

26、ergy System.2003;25:809-819.2 赖旭芝，周国雄，曹卫华，吴敏焦炉集气管的模糊专家控制方法及其应用J控制工程，2006，13(2)：108-1103 蔡自兴，徐光佑人工智能及其应用J北京：清华大学出版社，20034 Lo J, C. and Kuo Y.H. Decoupled fuzzy sliding-mode control. IEEE Transactions on Fuzzy SystemsJ, 1998, 3(6): 23562361.5 潘海鹏焦炉集气管压力综合控制算法研究与应用J控制工程，2003，10 (6)：529-5316 何平，王鸿绪模糊控制器

27、设计与应用M北京：科学出版社，20047 Chaichenko, V.I, Lavrov, K.G. . Pressure stabilization of direct coke oven gas in the gas collectors of coke batteries. Coke & Chemistry (USSR) (English translation of Koks i Khimiya)J, 2001, 64(7): 7276. 1、焦炉生产工艺中，集气管煤气压力的控制效果将直接影响焦炉的生产。如果炉内压力过高，会导致焦炉冒黑烟IPI版权所有，煤气外泄，严重污染环境，

28、给现场工人的工作和健康造成极大影响和危害；如果炉内压力过低，炭化室将出现负压操作www.IIA，会吸入大量空气，浪费大量的煤气，严重影响焦炭和煤气的产量和质量，并且长期负压操作将会影响焦炉的正常生产及寿命。如果要鼓风机通过调整回流阀（也称小循环阀）的开度来调节煤气总管压力ZAOCHE版权所有，由于鼓风机前后压差较大，使得调节阀轻微动作，总管压力就会发生剧烈波动，超过工艺容许范围。因此会引起回炉煤气压力及外网用户煤气量均发生剧变www.MMS，造成焦炉煤气量不足或外网用户不能正常生产，并且煤气回流造成能量浪费，可改用高压变频控制。 2、使用变频调速来改变鼓风机转速，从而自动调节集气管的压力稳定汉

29、阳科技版权所有，对于压力、流量等被调参数来说，对象调节通道时间常数T0较小，而负荷又变化较快，这时微分作用和积分作用都要引起振荡汉阳科技，对调节质量影响很大，故不采用微分调节规律。因此，焦炉煤气压力自动调节控制、小循环阀自动调节都采用PI调节。P值越大，比例调节作用越强鬼知道，I值越小，积分作用越强。 3、变频器控制电炉除尘风机为一拖一控制，旁路开关柜用于工/变频切换。K1，K2和K3为三个高压隔离开关www.ZAOCHE，要求K2和K3不能同时闭合，在机械上实现互锁。K1和K2闭合，K3断开，风机变频运行；K3闭合鬼知道版权所有，K1和K2断开，风机工频运行。 4、变频器与焦化厂现场接口：焦

30、化炉机前母管上取压力采集点至变频器。变频器与焦化炉现场控制室上位机通讯联接。变频器远程/近程控制选择，当变频器远程/近程控制选择开关打到远程位置时，控制权交给上位机www.IIA，当变频器远程/近程控制选择开关打到近程位置时，控制权交给变频器。变频器  开关  机械  风机  隔离开关 相关链接摘要：通过对煤气鼓风运行工况的分析，为解决“大马拉小车” 的问题，应用变频调速装置和PLC构成风压闭环控制系统，实现对煤气鼓风机风量的自动控制，解决了“大马拉小车” 的问题，达到了节能降耗的目的

31、。叙词：可遍程序控制器  变频调速  节能  鼓风系统 1   引言    在电气拖动设备的运行过程中，经常遇到这样的问题，即拖动设备的负荷变化较大，而动力源电机的转速却不变，也就是说输出功率的变化不能随负荷的变化而变化。在实际中这种“大马拉小车”的现象较为普遍，浪费能源。在许多生产过程中采用变频调速实现电动机的变速运行，不仅可以满足生产的需要，而且还能降低电能消耗，延长设备的使用寿命。这里介绍的煤气鼓风机系统采用变频调，并应用PLC构成风压闭环自动控系统

32、，实现了电机负荷的变化变速运行自动调节风量，即满足了生产需要，又达到了节能降耗的目的。2   工况分析    鼓风机系统构成如下。    （1）风机型号：9-26，风量：8588  10735m3/h，风压：100209630Pa。    （2）电机型号：Y225M-2，功率：45kW，电压：380V，电流：83.9A，频率：50Hz，功率因数：0.89，效率：2970 r/min。   

33、; 鼓风机的特性曲线如图1所示。gas_1.jpg    通过对鼓风机几年来的恒速运动实际情况的记录分析，鼓风机系统运行规律如下：最大负荷时的风量为1600 m3/h，电机的电流为38A，运行时间1个月；一般负荷的风量为950 m3/h，电机的电流为36A，运行时间9个月；最低负荷时的风量为500 m3/h，电机的电流为18A，运行时间2个月。由此可以看出，对于该鼓风机来说，最大负荷也不到额定负荷的一半，当风量下降时，用调节管道风门的方法来改变风道阻力，使功率下降不多，耗能仍很大，这由图1可以看出。 &#

34、160;  图1中曲线1为风机在恒速下调节风门时的风压-风量（H-Q）特性，曲线2为恒速下调节风门时的功率-风量（P-Q）特性，曲线3为管网风阻（R-Q）特性。假设风机在设计时工作在A点效率最高，输出风量Q1100%。此时，轴功率P1与Q1、H1的乘积面积AH1OQ1成正比（AH1OQ1为耗能），根据生产工艺要求，当风量需从Q1减少到Q2（例如50%风量）时，如采用调节风门的方法调整风量，相当于增加了管网阻力，使管网阻力特性由曲线3变到曲线4，系统由原来的工况点A变到新的工况点B运行，尽管此时风量由Q1减小到Q2，但风压反而由H1增加到H2，轴功率P2与Q2、H2的乘积面积

35、BH2OQ2成正比，功率的减少并不多，可见耗能仍然很大。    采用电气传动调速装置来调节风机电动机的转速是实现经济地调节风量、有效节能的最佳方法。我们选用变频调速装置对原煤气鼓风机系统进行了改造，将电机恒速运行改为按负荷变化的变速运行，得到风机合适的功率输出，达到了节能降耗的目的。3   风机变频调速节能原理    交流异步电动机的转速公式为        n = 60f /

36、 p (1- s )    （1）    由式（1）可以看出，电源频率f与转速n成正比。即改变频率可改变电机的转速。当改变风机的转速，由额定转速n1调整到某一转速n2时，理论上风量、风压及轴功率变化的关系如下：Q2 = Q1 (n2 / n1)，H2 = H1 (n2 / n1)2，P2 = P1 (n2 / n1)3。可见，风

37、量与转速的一次方成正比，风压与转速的平方成正比，轴功率与转速的三次方成正比。由图1可以看出当风机转速由n1降到n2，根据风机参数的比例定律，在转速n2下的风压-风量特性如曲线5所示。 可见，在满足同样风量Q2的情况下，风压H3大幅度降低，功率P3（相当于面积CH3OQ2）明显减小，节省的功率损耗 DP = P1-P2与面积BH2H3C成正比，节能效果十分明显。所以，采用改变风机转速的方法对风量和风压进行控制是最合理和经济的。4   系统构成    对原有煤气鼓风机加装变频调速装置，并且

38、在鼓风机系统出口的管道上安装压力变送器，测定管道的风量变化，通过PLC对管道压力信号的变换和处理，为变频调速装置提供参变量，实现对频率的自动调整，也就是说对电机的转速进行调整，以达到根据负荷变化调整输出功率，节能降耗的目的。    经过比较，我们选用日本富士变频器FRN45P9S-4，德国西门子公司可编程序控制器S7-200，组成风压变频调速自动控制装置，对原鼓风机系统进行改造。4.1  硬件组成    系统构成框图如图2 所示。gas_2.jpg各部分主要功能分述如下（1）操作台。实

39、现系统操作控制及参数的设定与显示。（2）可编程序控制器。选用S7-200可编程序控制器及EM235模拟量I/O模块，完成风压信号和操作信号可输入以及PLC的控制输出。（3）变频器。选用FRN45P9S-4变频器，具有手动和自动调速功能。（4）切换装置。由继电器、接触器，开关等组成，实现1台变频器控制3台鼓风机的切换，以及在变频器故障时鼓风机的旁路工频运行。（5）压力变送器。选用CECY型电容器式变送器，测定管道的风量变化。4.2  软件框图    PLC软件采用梯形图语言，实现各种逻辑顺序控制，风压闭环控制等，程序框图如图3所示。ga

40、s_3.jpg在软件设计中利用PLC定时中断功能完成数据采样，数字滤波，PID运算及控制输出。5   运行结果    变频调速装置安装投入运行后，风门全部打开，在压力为2200 Pa，风量为600 m3/h，即可满足生产要求。此时测得的系统参数如下：变频器输出频率为25 Hz，电压为189 V，电流为20 V；电机转速为1485 r/min。实际运行工况在以下几个方面有了明显改善：?噪声由80 dB降为40 dB左右；?风量（压力）控制自动化，降

41、低劳动强度，故障率降低；?运行参数观测直观，可同时显示压力、频率、转速、电压、电流、转矩等运行参数；?管道阀门全部打开，节门损失大大降低。 6   节约电能计算    采用变频调速前全年总耗能为1.511×105kW·h，变频调速后全年总耗能为4.53×104kW·h。采用变频调速后全年节约电能为10.58×104kW·h。    另外在投运变频调速装置后，根据运行工况测算，可延长修周期12年，每年可节约大修费用约2

42、万元。7   结论    实践证明，在煤气鼓风机系统中采用变频调速运行方式，可以根据负荷的变化自动调节风机的转速，解决了“大马拉小车”的问题，为降低生产成本，延长设备使用寿命，节能降耗，减轻劳动强度，改善工作环境开创了新的途径。1、引言       交流调速系统是当今节电节能、改善工艺结构，以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。采用交流调速系统直接控制煤气鼓风机电机的转速，应用PLC与压力变送器构成初冷器前吸力的闭环制动自动控制系统，合理的实现了电机

43、根据负荷的变化变速运行，自动调节煤气压力，应用变频调速系统是调节煤气压力和节能的最佳有效方法。既满足了生产需要，由达到了节能降耗，延长设备的使用寿命和提高控制水平的目的。2、概述    根据生产线内还原退火炉和固化炉的工艺要求，从煤气站输送的煤气压力不能满足生产工艺的需求，因此需要对低压煤气进行加压处理，同时保证高压煤气压力恒定。煤气加压站，有两台三相异步电动机，一台在用，一台预留。通过电动机带动煤气鼓风机，给煤气加压,通过上位机操作界面程序设定相应压力，PID程序调节，实时调节变频器的输出频率，控制电机的转速，保证生产所需煤气压力的恒定，使彩涂线生产稳

44、定运行。3、系统设计方案及原理    鼓风机变频调速系统采用高可靠性的两极计算机集散控制系统，由变频器、PLC控制器、监控站及仪表系统构成。将初冷器前吸力信号送至PLC，作为初冷器前煤气压力闭环控制的反馈值（给定值根据实际工况设定）。通过PLC对初冷器前煤气压力信号变换和处理，为变频器提供频率给定，实现频率的自动调整，也就是说对鼓风机电机的转速进行控制，以达到根据负荷变化而调整输出功率，稳定初冷器前煤气压力和节能降耗的目的。3.1系统硬件组成  系统组成如图1所示，主要部分及其功能分述如下。1）变频调速系统   变频调速系统采用ABB公司的ACS600全数字交流变频器，完成工频50HZ