浅谈变参数PID在焦炉煤气主管压力控制中的应用

　　1系统特性分析
　　1.1焦炉煤气供应系统
　　在正常的焦炉加热生产中，焦炉煤气主管为焦炉供气分为焦侧供气和机侧供气。由交换机自动控制每30min交换一次方向，其中每次换向过程持续30s左右。每次换向过程中，当关闭煤气时，焦炉煤气主管压力迅速上升，可达4kPa以上，当打开煤气时，焦炉煤气主管压力又迅速下降至1.6kPa左右、在这么短的时间内主管压力发生了很人的变化，在换向结束时，由于惯性的作用，压力哲时小会停留在给定值上。换向的存在，使得焦炉煤气主管压力产生周期性波动，特别是由于各焦炉煤气主管相距较近，相邻主管换向产生的周期性快速强烈波动必然会通过焦炉煤气总管影响到木焦炉的压力值稳定，造成焦炉煤气的大量浪费。
　　1.2蝶阀流量特性测量
　　为了解蝶阀在实际使用中的流量特性，实地测定了安装后蝶阀的流量特性曲线。首先通过定位器将阀门的开度设定在某一值(如5%)，测量并记录蝶阀后压，将阀门开度增加5%，再次记录蝶阀后压。然后继续改变阀门开度，采用同样的方法测量10%一100%的蝶阀后压。 焦炉煤气压力控制系统采用PID的控制方式对蝶阀进行开度调节以达到稳定压力的目的，而传统PID控制是典型的线性调节，但蝶阀实际工作状态的特性为快开特性，蝶阀的主要工作范围为10%}50%，在此区段蝶阀开度变化40，压力相对变化63%，这会导致控制系统的超调，使控制系统的输出变得不可预计。总管压力在不同的压力范围时，蝶阀对应的开度范围不同，阀位调节灵敏度不同，导致整个压力控制系统的调节不稳定。
　　2变参数PID控制系统
　　为了消除各种因素对焦炉煤气主管压力的影响，达到改善控制效果的目的，我们采用变参数PID控制。木系统的功能主要是按照焦炉煤气压力在不同工况下的变化特点把控制过程细分，运行时根据现场工况计算相应的PID参数进行控制，根据蝶阀开度反馈、偏差e和偏差变化率e。自行调整PID控制器的参数，当发生异常情况时，系统可以进行手动/自动切换，控制系统原理图。
　　3系统实现
　　(1)硬件实现
　　由安装在蝶阀后压处的压力变送器将蝶阀后压压力值转换成4}20mA的电流信号，经信号线传送到DCS，并转换成相应的工程量，作为压力反馈值，蝶阀开度反馈信号也经信号线输送至DCS，主控根据蝶阀后压设定值和压力反馈值计算偏差和偏差变化率，再结合实时的蝶阀开度反馈信号，由变参数PID控制程序计算PID参数，并由AO模块输出蝶阀开度控制信号，经信号线输送至电气转换器，驱动蝶阀动作，进而实现焦炉煤气压力的调节。
　　(2)软件实现
　　系统程序结构框，DCS实时采集蝶阀后压，阀位开度反馈信号。首先判断是否有异常情况，确定是否需要进行手/自动切换;然后根据焦炉煤气蝶阀后压设定值和实测值计算偏差和偏差变化率;最后，依据阀门开度反馈、偏差和偏差变化率来计算PID控制器参数由此实现蝶阀后压的稳定控制。
　　4数据分析
　　沙钢全液压压平机系统中采用ibaPDA高速数据采集系统模块，采样周期为0.01 m s ,采样的数据类型为实数。现场调试阶段试验钢板宽度为1250m，厚度为2000m m)数据分析软件采用ibaAnalyzer，可对采集来的数据信号进行处理、合并、计算和创建新的信号。
　　本文主要研究的内容是压平机压头机电祸合系统的无冲击压下的控制，将现场调试阶段采集回的数据经过处理。横轴表示公用的时间轴，纵轴根据不同的变量采用不同的量程和单位。第一条曲线为压头的位置曲线，单位为mm，数值越大表示压头所处的位置越远离上横梁(初始位置);第二条曲线为压平机压平工作过程中压头的位置曲线，存在的上下波动表示在工作过程中存在一定范围的震动;第三条曲线为压平机为压头提供的压力曲线，单位为kN，数值越大表示提供的压力越大。
　　通过对生产过程中数据走向的分析，本文提出的无冲击控制策略得到了印证。
　　在现有的焦炉煤气主管压力控制系统中，影响压力稳定的因素有很多，主要影响因素是焦炉换向造成的周期性压力干扰和相邻焦炉换向造成的周期性快速压力干扰，应用一般的控制方法难以实现控制日标。由于外界干扰人，且该干扰有时具有突然性，偏差信号较人，这时常规PID控制就难以实现预设的控制效果。虽然人部分焦化厂都配备了PID压力控制系统，由于控制效果小理想，仍以人工手动控制为主。针对以上情况，木文采用了变参数PID控制系统对焦炉煤气主管压力进行调节，在减小工人劳动强度的同时，控制效果也得到很人提局。