Система обогрева коксовой печи при положительном давлении и способ управления температурой Российский патент 2021 года по МПК G05B19/05 G05D27/02 C10B17/00 

Перекрестная ссылка на родственную заявку

Настоящее изобретение испрашивает приоритет по китайской патентной заявке с регистрационным номером 2019104265818, поданной 22 мая 2019 г. в Патентное ведомство Китая, озаглавленной «Система обогрева коксовой печи при положительном давлении и способ управления температурой», содержание которой включено в данный документ в полном объеме посредством ссылки.

Область техники

Настоящее изобретение относится к области технологий обогрева (отверждения при нагревании) коксовой печи, в частности, к системе обогрева коксовой печи при положительном давлении (система обогрева при положительном давлении для коксовой печи) и способу управления температурой.

Уровень техники

Нагрев - важный и сложный процесс перед запуском в производство коксовых печей, и его качество имеет решающее значение для срока службы коксовых печей. С развитием тенденции к увеличению размеров коксовых печей преимущества способа обогрева при положительном давлении становятся все более и более очевидными. Однако существующая система обогрева коксовой печи при положительном давлении едва ли может точно управлять температурой нагрева.

Раскрытие сущности изобретения

Целью настоящего изобретения является представление системы обогрева коксовой печи при положительном давлении и способа управления температурой, чтобы решить проблему низкой точности управления температурой нагрева системы обогрева коксовой печи при положительном давлении на предшествующем уровне техники.

Для достижения вышеуказанной цели настоящее изобретение реализуется с помощью следующего технического решения.

Согласно одному аспекту настоящее изобретение представляет систему обогрева коксовой печи при положительном давлении, включающую в себя множество газоотводных патрубков, соединенных с одним магистральным трубопроводом отопительного газа, при этом каждый газоотводной патрубок соединен с одним устройством нагрева при положительном давлении, отличающуюся тем, что дополнительно содержит датчик давления магистрального трубопровода отопительного газа и электрический регулирующий клапан магистрального трубопровода, при этом датчик давления магистрального трубопровода отопительного газа и электрический регулирующий клапан магистрального трубопровода электрически соединены с системой управления обогревом при положительном давлении.

В качестве примера реализации изобретения, электрический регулирующий клапан магистрального трубопровода отопительного газа установлен выше по потоку относительно всех газоотводных патрубков, а запорный клапан магистрального трубопровода отопительного газа расположен выше по потоку относительно всех электрического регулирующего клапана магистрального трубопровода отопительного газа.

В качестве примера реализации изобретения, датчик давления магистрального трубопровода отопительного газа установлен выше по потоку относительно всех газоотводных патрубков и расположен ниже по потоку относительно электрического регулирующего клапана магистрального трубопровода отопительного газа.

В качестве примера реализации изобретения, устройство нагрева при положительном давлении содержит первую горелку, вторую горелку, газоподводящую трубу (или подводящую трубу для топливного газа) и воздухоподводящую трубу, причем один отвод газоподводящей трубы соединен с впускным отверстием для газа первой горелки через регулирующий клапан первого газоотводного патрубка, а другой отвод газоподводящей трубы соединен с впускным отверстием для газа второй горелки через регулирующий клапан второго газоотводного патрубка; и воздухоподводящая труба имеет один отвод, соединенный с воздухозаборником первой горелки, а другой отвод соединен с воздухозаборником второй горелки.

В качестве примера реализации изобретения, газоподводящая труба оборудована газозащитным запорным клапаном.

В качестве примера реализации изобретения, расположенный выше по потоку конец входного патрубка воздухоподводящей трубы соединен с воздуходувкой.

В качестве примера реализации изобретения, устройство нагрева при положительном давлении дополнительно содержит шкаф управления, при этом как первый регулирующий клапан газоотводного патрубка, так и второй регулирующий клапан газоотводного патрубка электрически соединены со шкафом управления, а шкаф управления электрически соединен с системой управления обогревом при положительном давлении.

В качестве примера реализации изобретения, устройство нагрева при положительном давлении дополнительно содержит:

первую термопару, выполненную с возможностью измерения температуры пламени первой горелки;

вторую термопару, выполненную с возможностью измерения температуры пламени второй горелки;

первый запальник высокого напряжения, выполненный с возможностью зажигания первой горелки; и

второй запальник высокого напряжения, выполненный с возможностью зажигания второй горелки.

В качестве примера реализации изобретения, газопроводы между регулирующим клапаном первого газоотводного патрубка и газовпускным патрубком первой горелки, а также между регулирующим клапаном второго газоотводного патрубка и газовпускного патрубка второй горелки представляют собой металлические шланги.

В качестве примера реализации изобретения, воздухоподводящая труба представляет собой шланг ПВХ.

В качестве примера реализации изобретения, каждый газоотводный патрубок оборудован запорным клапаном на отводе трубопровода отопительного газа.

В качестве примера реализации изобретения, система управления обогревом при положительном давлении выполнена с возможностью:

расчета и регулирования степени открытия электрического регулирующего клапана магистрального трубопровода отопительного газа в соответствии с отклонением между фактическим и заданным давлением в коксовой печи, а также скоростью изменения отклонения, чтобы обеспечить стабильность давления отопительного газа в процессе нагрева.

Согласно второму аспекту реализация данного изобретения представляет способ управления температурой для системы обогрева коксовой печи при положительном давлении, при этом способ управления включает следующее:

(1) установку давления магистрального трубопровода отопительного газа в качестве объекта управления, автоматический расчет и регулировку степени открытия электрического регулирующего клапана магистрального трубопровода отопительного газа в реальном времени в соответствии с отклонением между фактическим и заданным давлением и скоростью изменения отклонения, чтобы обеспечивать стабильность давления отопительного газа в течение всего процесса нагрева; и

(2) ввод, при управлении устройством нагрева при положительном давлении, значения обратной связи степени открытия каждого регулирующего клапана газоотводного патрубка в систему управления, чтобы достичь ступенчатого регулирования, при этом управление температурой обогрева коксовой печи представляет собой основной контур, а управление степенью открытия каждого регулирующего клапана газоотводного патрубка представляет собой вторичный контур; и

при управлении степенью открытия каждого регулирующего клапана газоотводного патрубка, добавление управления заданной степенью открытия каждого регулирующего клапана для устранения разницы холостого хода,

1) постепенное уменьшение заданной степени открытия регулирующего клапана при определенной длине шага и частоте, когда значение обратной связи фактической степени открытия регулирующего клапана газоотводного патрубка больше заданной степени открытия, до тех пор, пока значение обратной связи фактической степени открытия клапана не изменится в сторону уменьшения, и немедленная регулировка заданной степени его открытия до исходного заданного значения, перед тем как будет выполнено уменьшение;

2) постепенное увеличение заданной степени открытия регулирующего клапана при определенной длине шага и частоте, когда значение обратной связи фактической степени открытия регулирующего клапана газоотводного патрубка меньше заданной степени открытия, до тех пор, пока значение обратной связи фактической степени открытия клапана не изменится в сторону увеличения, и немедленная регулировка заданной степени его открытия до исходного заданного значения, перед тем как будет выполнено увеличение;

3) поддержание текущей степени открытия клапана, когда фактическая степень открытия регулирующего клапана газоотводного патрубка регулируется в пределах допустимого диапазона погрешностей, и завершение текущей регулировки.

В качестве примера реализации изобретения, формула для расчета контрольной величины степени открытия электрического регулирующего клапана магистрального трубопровода имеет следующий вид:

где:

В формуле: - контрольная величина степени открытия регулирующего клапана в момент времени k;

- отклонение между фактическим и заданным давлением в момент времени k, где фактическое давление измеряется системой, заданное давление устанавливается вручную, и заданное давление должно оставаться неизменным на протяжении всего процесса регулировки;

- коэффициент пропорциональности; и

, , - пропорциональные, интегральные и дифференциальные постоянные времени, соответственно.

В качестве примера реализации изобретения, этап ввода, при управлении устройством нагрева при положительном давлении, значения обратной связи степени открытия регулирующего клапана газоотводного патрубка в контур управления для достижения ступенчатой регулировки, включает:

считывание, с помощью компьютера оптимизации процесса нагрева при положительном давлении, запланированной температуры при повышении температуры для нагрева в компьютере, измеряющем температуру нагрева в коксовой печи, а также текущей температуры и давления в коксовой печи, измеренных через OPC шлюз;

расчет допустимой степени открытия каждого регулирующего клапана газоотводного патрубка в системе обогрева коксовой печи при положительном давлении с помощью метода управления оптимизацией нагрева при положительном давлении;

отправку, компьютером по оптимизации процесса нагрева при положительном давлении, значения допустимой степени открытия каждого регулирующего клапана газоотводного патрубка, рассчитанного для каждого регулирующего клапана, и считывание обратной связи относительно степени открытия каждого регулирующего клапана газоотводного патрубка;

установку допустимого диапазона погрешности степени открытия каждого регулирующего клапана газоотводного патрубка с помощью установки зоны нечувствительности и установки максимально допустимого верхнего предела регулировки;

определение, с помощью компьютера по оптимизации процесса нагрева при положительном давлении, был ли каждый регулирующий клапан газоотводного патрубка отрегулирован на допустимый диапазон степени открытия с помощью сравнения значения установленной степени открытия и фактической обратной связи степени открытия каждого регулирующего клапана газоотводного патрубка; а также

регулировку регулирующего клапана газоотводного патрубка в допустимом диапазоне степени открытия.

В качестве примера реализации изобретения, способ управления оптимизацией нагрева при положительном давлении включает:

моделирование процесса повышения температуры для нагрева, управление компенсацией предварительной расчетной оценки Смита, управление имитацией человеческого интеллекта и управление отключением температуры соседних камер сгорания, при этом моделирование процесса повышения температуры для нагрева анализирует взаимосвязь между температурой камеры сгорания, давлением газоотводного патрубка, температурами соседних камер сгорания и силы всасывания вторичного дымового канала и определяет функциональную взаимосвязь между переменной температуры в печи и контрольной величиной устройства нагрева; управление компенсацией предварительной расчетной оценки Смита позволяет избежать или уменьшить влияние гистерезиса системы управления температурой посредством расчета предварительной оценки; управление имитацией человеческого интеллекта принимает соответствующие решения, определяя различные особенности отклонения температуры, и вычисляет контрольную величину устройства нагрева; и управление отключением температуры соседних камер сгорания представляет собой динамическую коррекцию контрольной величины устройства нагрева в соответствии с изменением температуры соседних камер сгорания, тем самым осуществляя выравнивание температуры в печи.

По сравнению с предшествующим уровнем техники, настоящее изобретение имеет следующие положительные эффекты:

1. установка управления стабильностью давления магистрального газопровода может обеспечивать стабильность давления отопительного газа в течение процесса нагрева, устранять влияние давления газа магистрального газопровода отопительного газа при температуре нагрева при положительном давлении, избежать колебания температуры в печи, вызванной изменениями давления отопительного газа и улучшить точность регулирования температуры, а также

2. при управлении степенью открытия регулирующего клапана газоотводного патрубка, добавлено также управление установленной степенью открытия регулирующего клапана, чтобы устранить разницу холостого хода, что эффективно позволяет избежать влияния разницы холостого хода регулирующего клапана газоотводного патрубка устройства нагрева коксовой печи при положительном давлении на точность управления температурой нагрева и существенно улучшить качества обогрева коксовой печи.

Краткое описание чертежей

ФИГ. 1 представляет собой схематический вид системы обогрева коксовой печи при положительном давлении в варианте реализации настоящего изобретения;

ФИГ. 2 представляет собой блок-схему системы обогрева коксовой печи при положительном давлении в варианте реализации настоящего изобретения;

ФИГ. 3 представляет собой схематический вид устройства нагрева при положительном давлении в варианте реализации настоящего изобретения;

ФИГ. 4 представляет собой блок-схему устройства нагрева при положительном давлении в варианте реализации настоящего изобретения;

ФИГ. 5 представляет собой схематический вид системы управления обогревом при положительном давлении в варианте осуществления настоящего изобретения; а также

ФИГ. 6 представляет собой блок-схему управления температурой устройства нагрева при положительном давлении в коксовой печи в варианте осуществления настоящего изобретения.

Ссылочные позиции: 1-запорный клапан магистрального трубопровода отопительного газа; 2-электрический регулирующий клапан магистрального трубопровода отопительного газа; 3-датчик давления магистрального трубопровода отопительного газа; 4 - запорный клапан отвода трубопровода отопительного газа; 5 - устройство нагрева при положительном давлении; 51 - газоподводящая труба; 511-газозащитный запорный клапан; 52 - регулирующий клапан первого газоотводного патрубка; 53 - регулирующий клапан второго газоотводного патрубка; 54 - первая горелка; 541 - первая термопара; 542 - первый запальник высокого напряжения; 55 - вторая горелка; 551 - вторая термопара; 552 - второй запальник высокого напряжения; 56 - воздуходувка; 57 - воздухоподводящая труба; 58 - шкаф управления.

Осуществление изобретения

Целью обогрева является удаление природной и кристаллизованной воды из подложки корпуса печи, чтобы предотвратить разрыв, образование пузырей, деформацию или разрушение корпуса печи или даже простенка печи из-за слишком быстрого нагрева печи и расширения большого количества воды при начале процесса, что влияет на прочность и срок службы простенка печи. Существующие коксовые печи обычно проходят процесс нагрева перед началом работы, и с увеличением размеров коксовых печей способ обогрева при положительном давлении имеет очевидные преимущества. В особенности для коксовых печей размером 7,63 м и больше обычно применяется режим обогрева при положительном давлении. Процесс нагрева имеет существенное влияние на срок службы коксовых печей, и поэтому температуру необходимо точно регулировать. Однако существующая система обогрева коксовых печей при положительном давлении имеет следующие недостатки.

1. На температуру нагрева при положительном давлении в значительной степени влияет давление газа в магистральном трубопроводе отопительного газа, и когда давление в источнике газа отопительного газа колеблется, его часто невозможно отрегулировать своевременно, поэтому температура нагрева будет сильно изменяться и напрямую влиять на качество обогрева, а также создавать большую рабочую нагрузку персоналу, занимающемуся обогревом.

2. Поскольку все регулирующие клапаны газоотводного патрубка, соответствующие существующей системе обогрева при положительном давлении, имеют определенную разницу холостого хода, регулирующие клапаны не могут точно выполнить контрольную величину, выдаваемую системой управления обогревом при положительном давлении, поэтому это сильно влияет на точность управления температурой нагрева, особенно когда температура коксовой печи низкая на начальной стадии нагрева, то воздействие более сильное.

Чтобы устранить по меньшей мере один из недостатков, указанных выше, вариант реализации настоящего изобретения представляет систему обогрева коксовой печи при положительном давлении и способ управления температурой. В дальнейшем конкретные варианты реализации, представленные в настоящем изобретении, подробно описаны со ссылкой на приложенные чертежи.

ФИГ. 1 представляет собой схематический вид системы обогрева коксовой печи при положительном давлении в варианте реализации настоящего изобретения; ФИГ. 2 представляет собой блок-схему системы обогрева коксовой печи при положительном давлении в варианте реализации настоящего изобретения. Как показано на ФИГ. 1 и ФИГ. 2, система обогрева коксовой печи при положительном давлении включает в себя запорный клапан 1 магистрального газопровода отопительного газа, электрический регулирующий клапан 2 магистрального газопровода отопительного газа, датчик 3 давления магистрального газопровода отопительного газа, запорный клапан 4 на отводе газопровода отопительного газа 4, устройство нагрева 5 при положительном давлении и систему 6 управления обогревом при положительном давлении.

Магистральный трубопровод отопительного газа выполнен с возможностью подачи газа на газоотводный патрубок, который поставляет газ на устройство 5 нагрева при положительном давлении в течение процесса нагрева. В настоящей реализации изобретения магистральный трубопровод отопительного газа подсоединен к множеству газоотводных патрубков, и запорный клапан 4 на отводе газопровода отопительного газа расположен на газоотводном патрубке. Каждый газоотводный патрубок подсоединен к одному или более регулирующим клапанам газоотводного патрубка (см. ФИГ. 3) одного из устройств 5 нагрева при положительном давлении. Датчик 3 давления магистрального газопровода отопительного газа, устройство 5 нагрева при положительном давлении и электрический регулирующий клапан 2 магистрального газопровода отопительного газа электрически соединены с системой регулирования нагрева при положительном давлении.

В настоящей реализации изобретения электрический регулирующий клапан 2 магистрального газопровода отопительного газа установлен выше по потоку относительно всех газоотводных патрубков. Датчик 3 давления магистрального газопровода отопительного газа расположен выше по потоку относительно всех газоотводных патрубков и расположен ниже по потоку относительно электрического регулирующего клапана 2 магистрального газопровода отопительного газа. Запорный клапан 1 магистрального газопровода отопительного газа находится выше по потоку относительно электрического регулирующего клапана 2 магистрального газопровода отопительного газа.

Устройство 5 нагрева при положительном давлении может быть известным устройством нагрева при положительном давлении. В настоящей реализации изобретения устройство 5 нагрева при положительном давлении включает в себя две горелки, газоподводящую трубу 51 и воздухоподводящую трубу 57, при этом две горелки соответствуют двум камерам коксования, а именно, первая горелка 54 и вторая горелка 55. Газоподводящая труба 51 оборудована газозащитным запорным клапаном 511. Один отвод газоподводящей трубы 51 подсоединен к газовпускному патрубку первой горелки 54 с помощью регулирующего клапана первого газоотводного патрубка 52, и второй отвод газоподводящей трубы 51 подсоединен к газовпускному патрубку второй горелки 55 с помощью регулирующего клапана 53 второго газоотводного патрубка. Газопроводы между регулирующим клапаном 52 первого газоотводного патрубка и газовпускным патрубком первой горелки 54 и между регулирующим клапаном второго газоотводного патрубка 53 и газовпускным патрубком второй горелки 55 могут представлять собой металлические шланги, а другие газопроводы могут быть представлены в виде оцинкованных труб.

Воздухоподводящая труба 57 снабжена воздуходувкой 56 на входе, поэтому один отвод воздухоподводящей трубы 57 подсоединен к воздухозаборнику первой горелки 54, другой отвод воздухоподводящей трубы 57 подсоединен к воздухозаборнику второй горелки 55, а воздуходувка 56 оборудована заслонкой с ручной регулировкой (не изображено на чертеже) на входе воздуходувки. Воздухоподводящая труба 57 может быть выполнена из шланга ПВХ. Первая горелка 54 снабжена первой термопарой 541 и первым запальником высокого напряжения 542, а вторая горелка 55 оборудована второй термопарой 551 и вторым запальником высокого напряжения 552.

Устройство 5 нагрева при положительном давлении дополнительно включает в себя шкаф 58 управления и газозащитный запорный клапан 511, регулирующий клапан 52 первого газоотводного патрубка 52, первую термопару 541, первый запальник 542 высокого напряжения, регулирующий клапан 53 второго газоотводного патрубка, вторую термопару 551, второй запальник 552 высокого напряжения и воздуходувку 56, имеющие доступ к шкафу 58 управления через кабели. Шкаф 58 управления электрически соединен с системой 6 управления обогревом при положительным давлении.

Газозащитный запорный клапан 511 предназначен для прекращения подачи газа, а первый и второй газорегулирующие клапаны (52, 53) регулируют скорость газового потока.

Первая и вторая термопары (541, 551) выполнены с возможностью измерения температуры пламени в горелках, определения горения пламени по температуре пламени и немедленного прекращения подачи газа, когда пламя гаснет, чтобы избежать возникновения аварийных ситуаций; а первый и второй запальники (542, 552) высокого напряжения готовы к зажиганию.

Контроллер в шкафу 58 управления отслеживает контрольные сигналы газозащитного запорного клапана 511, воздуходувки 56, газорегулирующих клапанов (52, 53), термопар (541, 551) и запальников (542, 552) высокого напряжения, чтобы осуществлять удаленное управление устройством, и каждое устройство оборудовано устройством сигнализации (не показано на чертежах). Аварийный сигнал, произведенный каждым устройством на участке обогрева, уведомляет точно вовремя обслуживающий персонал по нагреву, и в максимальной степени предотвращает возникновение аварийных ситуаций.

В качестве газа может быть угольный газ или другой горючий газ, например, природный газ. Газоподводящая труба 51 соединена с газоотводным патрубком, и в некоторых вариантах реализации, газозащитный запорный клапан 511 может отсутствовать, имеется только запорный клапан 4 газоотводного патрубка отопительного газа на газоотводном патрубке, а запорный клапан газоотводного патрубка отопительного газа 4 соединен со шкафом 58 управления, и он работает так же, как и газозащитный запорный клапан 511, описанный выше. Что касается конструкции и принципа работы устройства 5 нагрева при положительном давлении, конкретная ссылка может быть дана на одно-два устройства нагрева при положительном давлении, представленное в патентной публикации № CN 109439345 A.

Кроме того, система обогрева коксовой печи при положительном давлении может дополнительно включать датчик температуры и датчик давления, предназначенные для измерения текущей температуры и текущего давления в коксовой печи, а датчик температуры и датчик давления электрически соединены с системой 6 управления обогревом при положительном давлении.

В этой системе давление в магистральном трубопроводе отопительного газа принимается в качестве объекта управления, и степень открытия электрического регулирующего клапана 2 магистрального трубопровода отопительного газа автоматически рассчитывается и регулируется в реальном времени в соответствии с отклонением между фактическим и заданным давлением и скоростью изменения отклонения, обеспечивая тем самым стабильность давления отопительного газа на протяжении всего процесса нагрева.

Формула для расчета контрольной величины степени открытия электрического регулирующего клапана магистрального трубопровода имеет следующий вид:

где:

В формуле: - контрольная величина степени открытия регулирующего клапана в момент времени k;

- отклонение между фактическим и заданным давлением в момент времени k, при этом фактическое давление измеряется системой, заданное давление устанавливается вручную, и заданное давление должно оставаться неизменным на протяжении всего процесса регулировки;

- пропорциональный коэффициент; и

, , - пропорциональные, интегральные и дифференциальные постоянные времени, соответственно.

Поскольку регулирующие клапаны (52, 53) газоотводного патрубка в устройстве 5 нагрева при положительном давлении имеют разность холостого хода, всегда существует определенное отклонение между фактической и заданной степенью открытия клапана, что влияет на точность регулирования температуры нагрева. Чтобы решить эту проблему, настоящее изобретение представляет способ регулирования температуры нагрева коксовой печи при положительном давлении, применимый к вышеописанной системе обогрева коксовой печи при положительном давлении. ФИГ. 5 - схематический вид системы управления обогревом при положительном давлении в варианте реализации настоящего изобретения; ФИГ. 6 - блок-схема регулирования температуры устройства нагрева в коксовой печи при положительном давлении в варианте реализации данного изобретения. Как показано на ФИГ. 5 и ФИГ. 6, данный способ регулирования температуры включает:

(1) установку давления магистрального трубопровода отопительного газа в качестве объекта управления, автоматический расчет и регулировку степени открытия электрического регулирующего клапана 2 магистрального трубопровода отопительного газа в реальном времени в соответствии с отклонением между фактическим и заданным давлением и скоростью изменения отклонения, чтобы обеспечивать стабильность давления отопительного газа в течение всего процесса нагрева; а также

(2) ввод, при управлении степенью открытия регулирующего клапана газоотводного патрубка, значения обратной связи степени открытия регулирующего клапана газоотводного патрубка в систему управления, чтобы осуществлять ступенчатое регулирование, при этом регулирование температуры нагрева коксовой печи представляет собой основной контур, а регулировка степени открытия регулирующего клапана газоотводного патрубка представляет собой вторичный контур, включающий следующие шаги:

Ш1, считывание с помощью компьютера оптимизации процесса нагрева при положительном давлении запланированной температуры при повышении температуры для нагрева в устройстве, измеряющем температуру нагрева коксовой печи и текущей температуры и давления коксовой печи, измеренные через ОРС-шлюз.

В частности, текущая температура коксовой печи может быть измерена датчиком температуры, а текущее давление коксовой печи может быть измерено датчиком давления.

Ш2, расчет допустимой степени открытия каждого регулирующего клапана газоотводного патрубка в системе обогрева коксовой печи при положительном давлении с помощью способа управления оптимизацией нагрева при положительном давлении.

В частности, в настоящем варианте реализации, способ управления оптимизацией нагрева при положительном давлении включает: моделирование процесса повышения температуры для нагрева, управление компенсацией предварительной расчетной оценки Смита, управление имитацией человеческого интеллекта и управление отключением температуры соседних камер сгорания, при этом моделирование процесса повышения температуры для нагрева анализирует взаимосвязь между температурой камеры сгорания, давлением в газоотводном патрубке, температурами соседних камер сгорания и силой всасывания вторичного дымового канала и определяет функциональную взаимосвязь между переменной температуры в печи и контрольной величиной устройства нагрева; управление компенсацией предварительной расчетной оценки Смита позволяет избежать или уменьшить влияние гистерезиса системы регулирования температуры посредством расчета предварительной оценки; управление имитацией человеческого интеллекта принимает соответствующие решения, определяя различные особенности отклонения температуры, и рассчитывает контрольную величину устройства нагрева; и управление отключением температуры соседних камер сгорания представляет собой динамическую коррекцию контрольной величины устройства нагрева в соответствии с изменением температуры соседних камер сгорания, тем самым выравнивая температуру в печи. Для конкретного способа также может быть указана ссылка на способ управления оптимизацией нагрева при положительном давлении, представленный в патентной публикации № CN 105700383 B на предшествующем уровне техники.

Ш3, отправку, с помощью компьютера по оптимизации процесса нагрева при положительном давлении, значения допустимой степени открытия каждого регулирующего клапана газотводного патрубка, рассчитанного для каждого регулирующего клапана и считывание обратной связи относительно степени открытия каждого регулирующего клапана газоотводного патрубка.

Ш4, установку допустимого диапазона погрешности степени открытия каждого регулирующего клапана газоотводного патрубка с помощью установки зоны нечувствительности и установки максимально допустимого верхнего предела регулировки.

Ш5, определение, с помощью компьютера по оптимизации процесса нагрева при положительном давлении, был ли каждый регулирующий клапан газоотводного патрубка отрегулирован на допустимый диапазон степени открытия с помощью сравнения значения обратной связи установленной и фактической степени открытия каждого регулирующего клапана газоотводного патрубка.

Ш6, настройку регулирующего клапана газоотводного патрубка относительно допустимого диапазона степени открытия.

Кроме того, при управлении степенью открытия регулирующего клапана газоотводного патрубка, добавлено управление установленной степенью открытия регулирующего клапана для устранения разницы холостого хода, которая, в частности, включает:

Ш61, когда значение обратной связи фактической степени открытия регулирующего клапана газоотводного патрубка больше заданной степени открытия, заданная степень открытия регулирующего клапана постепенно уменьшается при определенной длине шага и частоте до тех пор, пока значение обратной связи фактической степени открытия клапана не изменится в сторону уменьшения, и заданная степень открытия сразу регулируется до исходного заданного значения перед тем, как будет происходить уменьшение.

Ш62, когда значение обратной связи фактической степени открытия регулирующего клапана газоотводного патрубка меньше заданной степени открытия, заданная степень открытия регулирующего клапана постепенно увеличивается при определенной длине шага и частоте до тех пор, пока значение обратной связи фактической степени открытия клапана не изменится в сторону увеличения, и заданная степень открытия сразу регулируется до исходного заданного значения перед тем, как будет происходить увеличение.

Ш63, когда фактическая степень открытия регулирующего клапана газоотводного патрубка регулируется так, чтобы находиться в пределах допустимого диапазона погрешности, текущая степень открытия клапана сохраняется, и текущая регулировка завершается.

Применение технологии обогрева коксовой печи при положительном давлении, представленной в настоящем изобретении, может осуществлять автоматическую регулировку в реальном времени давления в магистральном трубопроводе отопительного газа, обеспечивать стабильность давления газа в течение всего процесса нагрева и может устранить влияние, вызванное разницей холостого хода регулирующих клапанов газоотводного патрубка устройства нагрева коксовой печи при положительном давлении, точное управление температурой нагрева, повышение точности автоматического управления температурой системы обогрева при положительном давлении и, следовательно, улучшение качества нагрева.

Вышеописанные варианты осуществления изобретения реализуются в соответствии с предпосылкой технических решений настоящего изобретения, и изложены подробные варианты реализации и конкретные рабочие процессы, но сфера охраны настоящего изобретения не ограничивается вышеуказанными вариантами реализации. Если не указано иное, то метод, используемый в приведенных выше вариантах реализации, является общепринятым.

Промышленная применимость

Система обогрева коксовой печи при положительном давлении и способ регулирования температуры в данном изобретении могут реализовать автоматическую регулировку давления в реальном времени в магистральном трубопроводе отопительного газа, обеспечивать стабильность давления газа в течение всего процесса нагрева, и могут устранять влияние, вызванное разностью холостого хода регулирующего клапана газоотводного патрубка устройства нагрева коксовой печи при положительном давлении, точно управлять температурой нагрева и повышать точность автоматического управления температурой системы обогрева при положительном давлении.

Настоящее изобретение относится к области технологий обогрева (отверждения при нагревании) коксовой печи, в частности, к системе обогрева коксовой печи при положительном давлении (система обогрева при положительном давлении для коксовой печи) и способу управления температурой. Заявлена система обогрева коксовой печи при положительном давлении и способ управления температурой. Данный способ включает: установку давления на магистральном газопроводе отопительного газа в качестве объекта управления, автоматический расчет и регулирование в реальном времени степени открытия электрического регулирующего клапана магистрального газопровода отопительного газа (2) в соответствии с отклонением между фактическим и заданным давлением, а также скоростью изменения отклонения, чтобы обеспечивать стабильность давления отопительного газа в течение процесса нагрева. В отношении регулирования устройства нагрева (5) при положительном давлении, ввод значения обратной связи относительно степени открытия регулирующего клапана газоотводного патрубка отопительного газа в систему управления для ступенчатого регулирования. При этом основной контур предназначен для регулирования температуры нагрева коксовой печи, а второй контур предназначен для управления степенью открытия указанного регулирующего клапана. Что касается управления степенью открытия указанного регулирующего клапана, добавление управления степенью открытия по умолчанию указанного регулирующего клапана для устранения свободного хода, тем самым устраняя влияние, вызванное свободным ходом указанного регулирующего клапана в устройстве нагрева коксовой печи при положительном давлении. Технический результат - точное управление температурой нагрева и повышение точности автоматического управления температурой системы обогрева при положительном давлении. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Система обогрева коксовой печи при положительном давлении, содержащая множество газоотводных патрубков, соединенных с одним магистральным трубопроводом отопительного газа, при этом каждый газоотводный патрубок соединен с одним устройством нагрева при положительном давлении,

отличающаяся тем, что дополнительно содержит датчик давления магистрального трубопровода отопительного газа и электрический регулирующий клапан магистрального трубопровода, причем датчик давления магистрального трубопровода отопительного газа и электрический регулирующий клапан магистрального трубопровода электрически соединены с системой управления обогревом при положительном давлении.

2. Система обогрева коксовой печи при положительном давлении по п. 1, в которой электрический регулирующий клапан магистрального трубопровода отопительного газа установлен выше по потоку относительно всех газоотводных патрубков, а запорный клапан магистрального трубопровода отопительного газа расположен выше по потоку относительно электрического регулирующего клапана магистрального трубопровода отопительного газа.

3. Система обогрева коксовой печи при положительном давлении по п. 2, в которой датчик давления магистрального трубопровода отопительного газа установлен выше по потоку относительно всех газоотводных патрубков и расположен ниже по потоку относительно электрического регулирующего клапана магистрального трубопровода отопительного газа.

4. Система обогрева коксовой печи при положительном давлении по любому из пп. 1-3, в которой устройство нагрева при положительном давлении содержит первую горелку, вторую горелку, газоподводящую трубу и воздухоподводящую трубу,

причем один отвод газоподводящей трубы соединен с впускным отверстием для газа первой горелки через регулирующий клапан первого газоотводного патрубка, а другой отвод газоподводящей трубы соединен с впускным отверстием для газа второй горелки через регулирующий клапан второго газоотводного патрубка; и воздухоподводящая труба имеет один отвод, соединенный с воздухозаборником первой горелки, а другой отвод соединен с воздухозаборником второй горелки.

5. Система обогрева коксовой печи при положительном давлении по п. 4, в которой газоподводящая труба оборудована газозащитным запорным клапаном.

6. Система обогрева коксовой печи при положительном давлении по п. 4, в которой расположенный выше по потоку конец входного патрубка воздухоподводящей трубы соединен с воздуходувкой.

7. Система обогрева коксовой печи при положительном давлении по п. 4, в которой устройство нагрева при положительном давлении дополнительно содержит шкаф управления,

при этом как регулирующий клапан первого газоотводного патрубка, так и регулирующий клапан второго газоотводного патрубка электрически соединены со шкафом управления, а шкаф управления электрически соединен с системой управления обогревом при положительном давлении.

8. Система обогрева коксовой печи при положительном давлении по п. 4, в которой устройство нагрева при положительном давлении дополнительно содержит:

первую термопару, выполненную с возможностью измерения температуры пламени первой горелки;

вторую термопару, выполненную с возможностью измерения температуры пламени второй горелки;

первый запальник высокого напряжения, выполненный с возможностью зажигания первой горелки; и

второй запальник высокого напряжения, выполненный с возможностью зажигания второй горелки.

9. Система обогрева коксовой печи при положительном давлении по п. 4, в которой газопроводы между регулирующим клапаном первого газоотводного патрубка и газовпускным патрубком первой горелки, а также между регулирующим клапаном второго газоотводного патрубка и газовпускным патрубком второй горелки представляют собой металлические шланги.

10. Система обогрева коксовой печи при положительном давлении по п. 4, в которой воздухоподводящая труба представляет собой шланг из ПВХ.

11. Система обогрева коксовой печи при положительном давлении по любому из пп. 1-10, в которой каждый газоотводный патрубок оборудован запорным клапаном на отводе трубопровода отопительного газа.

12. Система обогрева коксовой печи при положительном давлении по любому из пп. 1-11, в которой система управления обогревом при положительном давлении выполнена с возможностью:

расчета и регулирования степени открытия электрического регулирующего клапана магистрального трубопровода отопительного газа в соответствии с отклонением между фактическим и заданным давлением в коксовой печи, а также скоростью изменения отклонения, с тем чтобы обеспечить стабильность давления отопительного газа в процессе нагрева.

13. Способ управления температурой для системы обогрева коксовой печи при положительном давлении по п. 1, отличающийся тем, что способ управления включает следующее:

(1) установку давления магистрального трубопровода отопительного газа в качестве объекта управления, автоматический расчет и регулировку степени открытия электрического регулирующего клапана магистрального трубопровода отопительного газа в реальном времени в соответствии с отклонением между фактическим и заданным давлением и скоростью изменения отклонения, с тем чтобы обеспечить стабильность давления отопительного газа в течение всего процесса нагрева; и

(2) ввод, при управлении устройством нагрева при положительном давлении, значения обратной связи степени открытия каждого регулирующего клапана газоотводного патрубка в систему управления, чтобы достичь ступенчатого регулирования, при этом управление температурой обогрева коксовой печи реализовано основным контуром, а управление степенью открытия каждого регулирующего клапана газоотводного патрубка реализовано вторичным контуром; и

добавление, при управлении степенью открытия каждого регулирующего клапана газоотводного патрубка, управления заданной степенью открытия каждого регулирующего клапана, с тем чтобы устранить разницу холостого хода,

1) постепенное уменьшение заданной степени открытия регулирующего клапана при определенной длине шага и частоте, когда значение обратной связи фактической степени открытия регулирующего клапана газоотводного патрубка больше заданной степени открытия, до тех пор, пока значение обратной связи фактической степени открытия клапана не изменится в сторону уменьшения, и немедленную регулировку заданной степени его открытия до исходного заданного значения, перед тем как будет выполнено уменьшение;

2) постепенное увеличение заданной степени открытия регулирующего клапана при определенной длине шага и частоте, когда значение обратной связи фактической степени открытия регулирующего клапана газоотводного патрубка меньше заданной степени открытия, до тех пор, пока значение обратной связи фактической степени открытия клапана не изменится в сторону увеличения, и немедленную регулировку заданной степени его открытия до исходного заданного значения перед тем, как будет выполнено увеличение;

3) поддержание текущей степени открытия клапана, когда фактическая степень открытия регулирующего клапана газоотводного патрубка отрегулирована в пределах допустимого диапазона погрешностей, и завершение текущей регулировки.

14. Способ управления температурой для системы обогрева коксовой печи при положительном давлении по п. 13, при котором формула для расчета контрольной величины степени открытия электрического регулирующего клапана магистрального трубопровода имеет следующий вид:

,

где

,

В формуле: - контрольная величина степени открытия регулирующего клапана в момент времени k;

- отклонение между фактическим и заданным давлением в момент времени k, где фактическое давление измеряется системой, заданное давление устанавливается вручную, и заданное давление должно оставаться неизменным на протяжении всего процесса регулировки;

- коэффициент пропорциональности; и

, , - пропорциональные, интегральные и дифференциальные постоянные времени, соответственно.

15. Способ управления температурой для системы обогрева коксовой печи при положительном давлении по п. 13, согласно которому ввод, при управлении устройством нагрева при положительном давлении, значения обратной связи степени открытия каждого регулирующего клапана газоотводного патрубка в контур управления, для достижения ступенчатой регулировки, включает:

считывание с помощью компьютера оптимизации процесса нагрева при положительном давлении через OPC шлюз запланированной температуры при повышении температуры для нагрева, а также текущей температуры и давления в коксовой печи, при этом запланированная температура находится в компьютере, измеряющем температуру нагрева в коксовой печи, а текущую температуру и давление в коксовой печи измеряют компьютером для измерения температуры нагрева в коксовой печи;

расчет допустимой степени открытия каждого регулирующего клапана газоотводного патрубка в системе обогрева коксовой печи при положительном давлении с использованием способа управления оптимизацией нагрева при положительном давлении;

отправку на каждый регулирующий клапан значения допустимой степени открытия каждого регулирующего клапана газоотводного патрубка, рассчитанного с помощью компьютера по оптимизации процесса нагрева при положительном давлении, и считывание обратной связи относительно степени открытия каждого регулирующего клапана газоотводного патрубка;

установку допустимого диапазона погрешности степени открытия каждого регулирующего клапана газоотводного патрубка с помощью установки зоны нечувствительности и установки максимально допустимого верхнего предела регулировки;

определение с помощью компьютера по оптимизации процесса нагрева при положительном давлении, был ли каждый регулирующий клапан газоотводного патрубка отрегулирован на допустимый диапазон степени открытия с помощью сравнения значения установленной степени открытия и фактической обратной связи степени открытия каждого регулирующего клапана газоотводного патрубка; и

регулировку каждого регулирующего клапана газоотводного патрубка в допустимом диапазоне степени открытия.

16. Способ управления температурой для системы обогрева коксовой печи при положительном давлении по п. 15, согласно которому способ управления оптимизацией нагрева при положительном давлении включает:

моделирование процесса повышения температуры для нагрева, управление компенсацией предварительной расчетной оценки Смита, управление имитацией человеческого интеллекта и управление отключением температуры соседних камер сгорания, при этом моделирование процесса повышения температуры для нагрева анализирует взаимосвязь между температурой камеры сгорания, давлением газоотводного патрубка, температурами соседних камер сгорания и силы всасывания вторичного дымового канала, чтобы определить функциональную взаимосвязь между переменной температуры в печи и контрольной величиной устройства нагрева; управление компенсацией предварительной расчетной оценки Смита позволяет избежать или уменьшить влияние гистерезиса системы управления температурой посредством расчета предварительной оценки; управление имитацией человеческого интеллекта принимает соответствующие решения, определяя различные особенности отклонения температуры, и вычисляет контрольную величину устройства нагрева; и управление отключением температуры соседних камер сгорания представляет собой динамическую коррекцию контрольной величины устройства нагрева в соответствии с изменением температуры соседних камер сгорания, тем самым осуществляя выравнивание температуры в печи.