一种吸力调节控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及环境保护技术领域，特别是涉及一种吸力调节控制方法。
【背景技术】
[0002] 化工、冶金、水泥、电力发电等行业生产中会产生大量的灰尘、气体等废弃物。出于 环境保护、尾料尾气回收等目的的需要，大量使用大型鼓风机进行抽风，以便将前一工序产 生的尾气或混合物抽出加以加工处理，而为了后续工序生产的稳定有序，经常需要对抽风 吸力进行调节控制，通过调节风机转速或管道阀门开口度以达到吸力平衡。现有的大型风 机调速控制方法一种是人工手动点动操作调控风机转速或管道阀门开口度，另外一种是自 动调节，但是在自动调节的过程中限于控制方法或普通PID调节器功能，在干扰或压力波 动大时自动调节时间会延长，甚至还需要辅以人工干预，这不仅给操作人员增加了劳动强 度，也影响到生产效率。
[0003] 具体而言，现有的自动控制系统，主要是在编程设计中选用PLC(Programmable LogicController，可编程逻辑控制器）系统/DCS(DistributedControllerSystem，分布 式控制系统）系统自带的普通PID(proportion、integration、differentiation，比例一积 分一微分控制）功能模块，通过PID运算，输出频率值给变频器再给变频电机调速，或者转 化为模拟量输出给定值给液力耦合器以进行调速。由于PID调节器是自动控制系统中最主 要的核心部件，调节器参数整定得合适与否与控制精度息息相关，同时对于编程及调试者 均有较高的专业文化要求，所以如果操控者的能力有限，将会带来一系列的问题：
[0004] 首先，调节器的P、I和D等参数要进行现场反复调整测试，才能获得较好的响应曲 线及控制精度，即便调试好的PID调节器，在工况发生微小变动时，基本就需要重新整定。
[0005] 其次，这种控制方法移植性较差，没有自适应功能，换一台设备可能又需要进行大 量的整定新参数的工作。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是为了克服上述【背景技术】的不足，提供一种吸力调节控制方法，该 控制方法可以根据工况自适应、自整定控制参数，并根据工艺要求调整匹配电动阀门开口 度与鼓风机转速以实现稳定的压力输出，达到既提高响应速度、简化调试要求、节约调试投 产时间、降低成本、提高生产效率，又降低操作人员劳动强度、不需专业人员即可进行调试 的目的。
[0007] 本发明提供的一种吸力调节控制方法，包括如下步骤：步骤一、吸力/压力检测装 置检测处于气体收集管道内、由尾气/混合物产生设备排出尾气/混合物的吸力/压力检 测值；步骤二、吸力/压力检测装置将检测值经A/D(模/数）转换后送入控制装置，与吸力 /压力给定值比较，计算偏差值e(k) =Pg-Pf，其中，Pg为吸力/压力给定值，Pf为吸力/ 压力检测值，如果Ie(k) |在允许范围内，则直接进入步骤四将数据更新，使得e(k_l) = 6〇〇，11〇^-1)=11〇〇，如果丨6〇〇|不在允许范围内，贝1」进入下一步骤；步骤三、自整定计 算，确定输出增量值：八11〇〇=1^(6〇〇-6〇^-1))+1^6〇〇1'，其中，1^为比例系数，1^为积 分系数，T为采样周期时间；随后确定输出值u(k) =u(k-l)+Au(k);步骤四、将数据更 新，使得e(k-l) =e(k)，u(k_l) =u(k);步骤五、控制装置将数据转换为风机速度输出给 定值。
[0008] 在上述技术方案中，所述步骤三中，自整定计算之前，先开始如下操作：1)计算 丨e(k)/Pg|xlOO彡70,如果结果为是，则直接进行自整定计算；2)如果结果为否，则计算 看是否同时满足u(k)彡2/3Umax，e(k)彡0,其中，Umax为输出值u(k)的最大值，如果结 果为是，则看阀门开口度是否达到最大值，如果结果为是则直接进行自整定计算，如果结果 为否，则先打开阀门再作自整定计算；3)如果不同时满足u(k)多2/3Umax，e(k)多0,则计 算看是否同时满足u(k) < 1/3伽&1，6〇〇〈0，如果结果为是，则将阀门关闭并进入自整定计 算，如果结果为否，则保持阀门原有的开口度并进入自整定计算。
[0009] 在上述技术方案中，所述阀门为气动阀、电动阀或手动阀。
[0010] 在上述技术方案中，还包括步骤六、将尾气/混合物经由出口管道送入下一工序。
[0011] 在上述技术方案中，所述控制装置为DCS或PLC。
[0012] 在上述技术方案中，所述步骤五中，所述风机电动机为变频电机或非变频电机，调 速采用变频器或液力耦合器，当风机电动机为变频电机时，DCS或PLC将输出值u(k)转换 为频率系数输出给变频器，当风机电动机为非变频电机时，DCS或PLC将输出值u(k)进行 量纲转换并进行D/A(数/模）转换为模拟量输出给液力耦合器。
[0013] 在上述技术方案中，所述步骤三中，采样周期时间T为100ms。
[0014] 本发明吸力调节控制方法，具有以下有益效果：本发明在不改变现有机械设备、控 制系统硬件配置的情况下，通过自动控制程序来自动调节鼓风机吸力/压力，具有结构简 单、工作可靠、成本较低、安全可靠、易于实现的特点，既降低了调试维护人员的调试检修工 时，减少了操作人数，又降低了劳动强度，提高了工作效率。经过试生产验证，仅在焦化冷鼓 风机吸力调节工段，操作人员可以每班减少1人，一共可减少4人，每次检修复产时间可缩 短2小时，反应情况良好。同时，该方法也可适用于配料除尘、烧结除尘、电力发电等行业， 具有较强的推广应用价值。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明吸力调节控制方法所依赖的硬件环境结构示意图；
[0016] 图2为本发明吸力调节控制方法所依赖的硬件工作流程示意图；
[0017] 图3为本发明吸力调节控制方法中PI调节器的工作流程示意图；
[0018] 图4为本发明吸力调节控制方法中PI调节器的FB100功能块结构示意图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对 本发明的限制。
[0020] 吸力调节风机生产线的主要机械设备由以下几个部份构成：尾气/混合物产生设 备（如高炉、转炉、焦炉、电炉、加热炉、烧结机、配料仓等）、气体收集管道、吸力/压力检测 装置、气体冷却、除尘和净化装置（如焦化初冷器、除尘布袋等）、阀门、风机、出口管道，具 体设备的布局参见图1，其中阀门根据用户实际情况及工艺要求又有气动阀、电动阀、手动 阀等类型，根据风机电机类型分，风机电动机分为变频电机与非变频电机，调速采用变频器 或液力耦合器调速。
[0021] 所述吸力调节风机生产线系统控制原理如图2所示，在管道上取样检测的吸力/ 压力值（根据管道长度及控制精度要求，可设计多点取样，将多点取样值进行平均），检测 值经A/D转换后进入DCS或PLC，与给定值相比较，如果偏差超出允许范围，则通过专门设计 的PI调节器进行快速调节计算，计算需要改变风机（或者风机电机）速度的增减量，进而 控制管道内气体吸力，使吸力平衡稳定。在生产过程中发生干扰吸力的情况出现时（例如 焦炉推焦出焦或高炉出铁水），检测吸力平衡被破坏，导致偏差大增，通过自整定计算新的 PI参数，闭环控制达到快速稳压。同时如果工况急剧变化时，可同时