３８ 燃料与化工 Ｆｕｅｌ＆Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ Ｊｕ１．２０１５ Ｖｏ１．４６ Ｎｏ．４ 影响自动配煤准确率的因素分析 杜光晨 范 程 纪婧杨 郑卫军 陈 崎 （中冶焦耐工程技术有限公司，大连摘１１６０８５） 要：自动配煤技术的准确率受到控制算法、给料系统和称量系统精度等因素影响，通过对影响因素进行分析， 总结出提高自动配煤准确率的方法和措施。 关键词：自动配煤；准确率；因素分析；控制算法 中图分类号：ＴＱ５２０．６２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—３７０９（２０１５）０４—００３８—０４ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏａｌ ｂｌｅｎｄｉｎｇ Ｄｕ Ｇｕａｎｇｅｈｅｎ Ｆａｎ Ｃｈｅｎｇ Ｊｉ Ｊｉｎｇｙａｎｇ Ｚｈｅｎｇ Ｗｅｉｊｕｎ Ｃｈｅｎ Ｑｉ （ＡＣＲＥ Ｃｏｋｉｎｇ＆Ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，ＭＣＣ，Ｄａｌｉａｎ １ １ ６０８５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏａｌ ｂｌｅｎｄｉｎｇ ｉｓ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｆｅｅｄｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｗｅｉｇｈｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ，ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｍｅａｓ— ｕｒｅｓ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｃｏａｌ ｂｌｅｎｄｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏａｌ ｂｌｅｎｄｉｎｇ；Ａｃｃｕｒａｃｙ；Ｆａｃｔｏｒ ａｎａｌｙｓｉｓ；Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ 焦化自动配煤是将各单种煤（气煤、肥煤、焦煤 和瘦煤等）按配煤试验或小焦炉试验确定的比例配 合成炼焦煤的工艺过程。它对提高焦炭质量和化产 表内，经运算得到煤料在皮带秤上的实际流量。控 制仪表将实际流量上传给自动配煤控制柜，控制柜 将实际流量与上位机设定的目标流量不断比较输出 一回收率、降低生产成本具有重要意义，其准确率愈来 愈受到重视。 路控制信号，该控制信号通过控制变频器输出频 率对给料机进行调速，使给料机以设定的给料速率 给料。 １ 自动配煤的构成和原理 １．１ 自动配煤系统的构成 焦化自动配煤系统由给料系统（圆盘给料机、 在机旁手动操作模式中，皮带秤控制仪表不仅 作为计量仪表，还作为控制器使用。皮带秤的称重 信号和测速信号送入控制仪表后，控制仪表将替代 振动给料机或给料带式输送机等）、称量系统（称量 带式输送机、皮带秤、皮带秤控制仪表等）和控制系 统（变频器控制柜、自动配煤控制柜和上位机等）组 成。 自动配煤控制柜输出一路控制信号来控制变频器的 输出频率，形成简单的闭环控制来实现给料机的给 料速度满足设定的要求。通常情况下，自动配煤操 作应优先采用全自动操作模式。当设备检修、标定 和调试时，采用机旁手动操作模式。 １．２ 自动配煤系统的原理 自动配煤操作方式分为全自动操作模式和机旁 手动操作模式，其控制系统原理是不相同的。全自 动操作模式控制系统原理见图１。由图１可以看 出，全自动操作模式中，配煤槽中的煤料通过给料机 均匀地落到皮带秤上，在皮带秤上设有称重传感器 和测速传感器，将采集到的信号送到皮带秤控制仪 收稿日期：２０１５—０２—１２ ２ 影响自动配煤准确率的因素分析 由图１可以看出，自动配煤控制系统核心关键 为自动配煤控制柜如何输出控制信号，该控制信号 是根据输入的实际流量经一定数学模型计算得到 的，这个数学模型叫做控制算法。控制算法的正确 作者简介：杜光晨（１９７０一），男，高级工程师 ２０１５年７月 第４６卷第４期 Ｆｕｅｌ＆Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ 燃料与化工 ３９ 与否直接影响控制系统的品质，甚至决定该系统的 成败。此外自动配煤称量系统的准确性和给料系统 对控制系统发出的指令的执行情况与自动配煤准确 率都存在很大的关联。 图１配煤系统原理框图 ２．１ 控制算法对自动配煤准确率的影响 目前，焦化自动配煤控制系统应用最多的控制 于是式（１）可写成： ｋ 算法是ＰＩＤ控制算法，传统的ＰＩＤ控制算法是由比 例系数（Ｐ）、积分单元（，）和微分单元（Ｄ）组成，输 入值Ｙ（ ）与给定值ｒ（ｔ）进行比较得出偏差ｅ（ｔ）＝ “（ ）＝Ｋ 【ｅ（ ）＋１／Ｔ ∑ｅ（ ）Ｔ＋ ｄ ］ｌ （＼。４）， ｒ（ｔ）一Ｙ（ｔ），ｕ（ｔ）为控制作用输出值，传统ＰＩＤ控制 算法表达式为： 式中：ｕ（ｋ）为采样时刻ｋ时的输出值；ｅ（ｋ）为采样 时刻ｋ时的偏差值；ｅ（ｋ一１）为采样时刻ｋ一１时的 偏差值。 输出量 （．ｊ｝）为全量输出，它对应于被控对象的 执行机构（变频器输人或电磁振动给料机电流输 ｕ㈤＝Ｋ ）＋１／Ｔ，ｆｌ ）¨ 时间常数。 ］ （１） 式中：Ｋ。为比例系数；Ｔ 为积分时间常数；Ｔ 为微分 入）每次采样时刻应达到的转速或振动量，这就是 ＰＩＤ控制规律的离散化形式…。 由式（４）可以看出，传统的ＰＩＤ控制算法不依 赖于被控对象的具体数学模型。但算法参数Ｋ。、 和 的整定通常通过理论计算或工程整定的方法 得到，更为重要的是即使参数整定完成，由于参数不 因为在式（１）表示的调节器的输入函数及输出 函数均为模拟量，所以在数字式ＰＩＤ控制器是无法 对其进行直接运算的。为此，必须将连续形式的微 分方程变换成离散形式的差分方程。取 为采样 周期，ｋ为采样序号，ｋ＝０，１，２，…，，，因采样周期 相对于信号变化周期是很小的，这样可以用矩形法 算面积，用向后差分代替微分，即 ．具有适应能力，因环境的变化，参数需要重新整定， 所以传统的ＰＩＤ控制算法对系统偏差的响应变差。 因此传统的ＰＩＤ控制算法对复杂的、时变的和非线 ｆ 『＾ｅ（ｔ）ｄｔ＝∑ｅ（后）Ｔ 韭 一！（墨２二！ｆ垒二 ２ ｄｔ 一 （２） ｒ 、 、Ｊ 性的系统控制还存在许多不足。 自动配煤系统是一个非线性的、时变的和带纯 滞后的系统 ，如果采用传统的ＰＩＤ控制算法，控 ４０ 燃料与化工 Ｆｕｅｌ＆Ｃｈｅｍｉｅａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ Ｊｕ１．２０１５ Ｖｏ１．４６ ＮＯ．４ 制参数不易在线调整，势必导致控制系统对系统偏 但也有使用期短、维护工作量大等不足。影响电子 差的响应变差，影响自动配煤准确率。近年来，人们 考虑利用先进智能控制技术如模糊控制、专家系统、 皮带秤称量准确性的因素很多，如胶带张紧力的变 化、跑偏、打滑甚至正常的设备维护等都会使电子皮 带秤的零点漂移 Ｊ。故在电子皮带秤投入使用期 间，要定期对其校准，设备维护和检修尽量安排在校 准之前，在季节更替时通过调节称量小皮带尾部螺 旋拉紧装置保持胶带张紧力不变。另一类是非接触 神经网络等与传统的ＰＩＤ控制算法结合起来形成新 的算法如模糊ＰＩＤ控制算法、专家ＰＩＤ控制算法、神 经网络ＰＩＤ控制算法对自动配煤生产过程进行控 制，显示出较好的效果 。但后两者由于要求焦 化自动配煤操作者有较好的现代控制技术理论知 式的称重传感器如核子秤是利用 射线穿过煤料 识，了其在焦化领域的应用。 模糊控制是一种语言变量控制器，其控制规则 只用语言变量的形式定性的表达，不用传递函数与 状态方程，只要对人们的经验加以总结，进而从中提 炼出规则，直接给出语言变量，再应用推理方法进行 观察与控制。操作者不需要有现代控制技术理论知 识，故模糊控制易被操作者接受且便于计算机软件 实现。模糊控制算法对复杂的、时变的和非线性的 系统能进行简单有效的控制。但模糊控制算法不具 有积分环节，因而在模糊控制系统中又很难完全消 除静差，常常在平衡点附近会有小的振荡现象。如 果把传统的Ｐ１Ｄ控制算法与模糊控制算法结合起来 就可以构成兼有这两者优点的模糊ＰＩＤ控制算法。 其结合方法有２种：其一是利用模糊控制算法来给 ＰＩＤ控制算法在线自整定算法参数；另一种是在大 偏差范围内采用比例控制，而在小偏差时采用模糊 控制，２种控制方式可根据预先确定的偏差阈值进 行切换，这就构成双模分段控制算法。与此类似，可 以设计多模分段控制的控制算法，根据不同的条件 和要求分段，用不同的模态进行控制。 ２．２称量系统对自动配煤准确率的影响 自动配煤称量系统主要有２种布置方式：一种 是在每台给料机下面布置１条称量带式输送机。称 重传感器安装在称量带式输送机上，煤料通过称量 带式输送机再汇人配煤主带式输送机。另一种是煤 料直接经给料机汇人配煤主带式输送机，称重传感 器安装在给料机落料点后的主皮带上，每个给料机 的给料量由后称重传感器计量数减去前称重传感器 计量数得到。相比较而言，第２种布置方式得到的 计量结果存在累计误差，但具有投资小、布置所需的 空间小等优点，尤其适合于对老厂区配煤系统改造。 自动配煤称量带式输送机按称重传感器的接触 方式主要分为两大类：一类是接触式的压力传感器 如电子皮带秤，具有静态精度高、标定简单等优点， 按指数规律衰减的原理，对煤料的流量进行非接触 式在线测量。因此核子秤称量准确率与其胶带张紧 力及设备维护等无关，可在恶劣环境下工作，具有动 态精度高、使用期长、维护简单等优点 ］，但存在实 物标定工作繁琐、核辐射泄漏危险和核子秤因其放 射源需到当地环保部门备案、年检等不足。煤料中 的水分对 射线有吸收作用，且吸收度不同，如果 系统无法在线测量煤料中水分，那么水分的存在对 煤料实际流量的测量结果造成一定的误差。某些焦 化厂在主皮带后加装电子皮带秤对核子秤进行标 定，具有标定简单、不影响焦炉正常生产等优点，但 会产生累积误差，影响称量准确性。 ２．３ 给料系统对自动配煤准确率的影响 自动配煤控制系统的指令下达到给料系统时， 给料系统设备对于指令的执行效率和效果对自动配 煤准确率产生直接影响，任何影响到给料系统设备 运转的连续性和稳定性都会对自动配煤准确率产生 影响。 当煤料在煤仓储存时间较长时，由于重力的影 响，煤仓上部的水分会沉积到煤仓底部料嘴部。在 配煤生产时，煤料出现结团现象，下料过程呈间歇式 落料，影响了配煤生产的连续性，导致自动配煤准确 率下降。为此必须控制入仓煤料的水分和煤料在煤 仓底部料嘴处的沉积时间。 当给料设备给料量较小时，变频器通常在１０Ｈｚ 以下范围内进行调节。由于可调范围有限，常导致现 场实际下料量忽大忽小，影响给料设备运行稳定性。 当煤仓发生“棚料”时，给料设备无法执行控制 系统发出的指令，因此，必须及时清除此类现象，目 前应用最多、最有效的方法是利用空气炮进行远程 自动控制疏通。 ３ 结论 ２０１５年７月 燃料与化工 第４６卷第４期 Ｆｕｅｌ＆Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ４１ １）传统的ＰＩＤ控制算法由于控制参数不具备 ［２］郝榕，刘晓强，谭得健，等．单神经元算法在自动配煤系统中的 自我整定能力，对于非线性的、时变的和带纯滞后的 应用［Ｊ］．中国矿业大学学报，１９９９，２８（４）：４１０—４１２． 自动配煤系统控制效果不佳，而具备控制参数自我 ［３］丁纪凯．参数在线自调整的ＰＩＤ控制算法［Ｊ］．中国纺织大学学 整定能力的模糊ＰＩＤ控制算法能够有效地解决上述 报，１９８９，１５（５）：８—１０． 问题。 ［４］何增利．智能模糊控制在自动配煤系统中的应用［Ｊ］．选煤技 ２）自动配煤称量系统准确性对自动配煤准确 术，２００３，３１（６）：１１０－１１１． ［５］孙纯宁，王帅．复合控制技术在焦化厂自动配煤系统中应用 率有重要影响，电子皮带秤和核子秤各具有优缺点， ［Ｊ］．煤矿机电，２００８，２９（６）：９８—１００． 用户可根据自己的实际情况自行选择。 ［６］王春鸣，陈刚，张素贞．专家ＰＩＤ控制器［Ｊ］．石油化工自动化， ３）自动配煤给料系统对控制系统发出指令的 ２００２，３９（５）：２５—２７． 执行情况对自动配煤准确率有直接影响，任何影响 ［７］李杰，杨进．基于神经网络ＰＩＤ控制的智能算法设计［Ｊ］．微计 到给料系统设备运转的连续性和稳定性都会对自动 算机信息，２００８，２４（２２）：３００—３０２． 配煤准确率产生影响。 ［８］梁竟学，高冠杰．影响自动配煤系统配煤精度的因素及控制措 参考文献 施［Ｊ］．工业技术，２０１３，（１５）：９７． ［９］何学浚，袁中敏．核子称自动配煤在焦化厂的应用［Ｊ］．燃料与 ［１］黄一夫．微型计算机控制技术［Ｍ］．北京：机械工业出版社， 化工，２００１，３２（６）：２９１—２９３． １９９５：８５—８７． 张晓林编辑 （上接第３７页） 需要通过测定或触摸排液管管壁温度和水封与煤气 水封、供水及回水管道冻堵现象，同时解决了煤气冷 管道之间管道温度来确保使用安全。通过调整循环 凝液气体外逸情况，降低了环境污染，现场动火作业 氨水供水管阀门开度调整热循环氨水用量，确保水 更加安全。 封系统的温度在所需范围内。 ４）该技术已经获得国家颁发的专利证书（专利 ３ Ｕ型煤气水封应用效果 号：ＺＬ２０１３２０２８３８８３．２）。 １）经过２年多的使用，５个ｕ型管式水封每年 ４ 结语 节约蒸汽约５４０ｔ，按１４０元／ｔ计算，全年节约蒸汽消 冲洗ｕ型管式水封可适用于煤气管道标高相 耗约７．５６万元；每年废水产生量减少５４０ｔ左右，按 差不大、循环氨水供给和排出距离不是太远的区域， １８元／ｔ计算，每年减少废水处理费０．９７万元。 利用热循环氨水代替蒸汽给煤气冷凝液水封保温， ２）ｕ型管式水封结构简单，操作维护方便，可 达到循环氨水余热回收利用的目的，降低系统蒸汽 减缓水封腐蚀，减少废水处理量。 消耗，减少系统废水的产生。 ３）使用循环氨水保温冲洗ｕ型水封后，未发生 蔡明珠编辑 一种新型结构的溅盘式再分布器 本实用新型涉及一种再分布器装置，具体涉及一种新型结构的溅盘式再分布器，包括上升管盖板、导流 槽、气体上升管、分布溅盘，其特征在于，在气体上升管的轴向设置有定位环，定位环设置在塔板上面。沿气 体上升管的圆周方向还设置有挡块，挡块沿圆周均匀分布，其中一个挡块设置在塔板的槽里。与现有技术相 比，本实用新型的优点是：１）定位环设置在塔板上面，可保证再分布器的水平度，只在上面进行单面焊接，使 得安装方便；２）沿气体上升管的圆周方向还设置有挡块，挡块沿圆周均匀分布，挡块设置在塔板的槽内，保 证周向定位，确保上升管盖板开口方向。 ［专利申请号ＺＬ２００９２０３５１６４０．１ 专利发明人：于涛盛云彩苑松柏］
