1、1焦?fàn)t智能自適應(yīng)加熱系統(tǒng)(CIAHS)概述1.1焦?fàn)t智能自適應(yīng)加熱系統(tǒng)簡(jiǎn)介焦?fàn)t自動(dòng)加熱是幾十年來(lái)始終困擾焦化行業(yè)日勺技術(shù)難題之一，目前日勺國(guó)內(nèi)外主流 技術(shù)一般存在投資高，維護(hù)困難，可靠性差，難以長(zhǎng)效運(yùn)營(yíng)日勺問(wèn)題。焦?fàn)t智能自適應(yīng)加熱系統(tǒng)(Coke Intelligent Adaptive Heating System簡(jiǎn)稱 CIAHS)是依托中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所雄厚勺理論和技術(shù)積累，針對(duì)國(guó)內(nèi)焦化 公司生產(chǎn)特點(diǎn)，總結(jié)國(guó)內(nèi)外自動(dòng)加熱技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，并綜合了智能技術(shù)，計(jì)算機(jī)軟件 技術(shù)和先進(jìn)控制理論而開(kāi)發(fā)勺高科技軟件產(chǎn)品。該系統(tǒng)投入少，效果佳，開(kāi)放靈 活，可靠性高，且操作簡(jiǎn)樸，便于維護(hù)，可以明顯改善煉焦操作，

2、有助于提高和 穩(wěn)定焦碳質(zhì)量，減少能耗，延長(zhǎng)焦?fàn)t壽命。CIAHS系統(tǒng)特點(diǎn)自校正火道溫度模型；智能容錯(cuò)煤氣流量調(diào)節(jié)算法；基于模型勺煙道吸力調(diào)節(jié)；支持多加熱模式，即單燒焦?fàn)t煤氣、單燒高爐煤氣、燒混合煤氣；先進(jìn)勺軟件技術(shù)以及安全可靠勺數(shù)據(jù)通訊方式；煤氣熱值波動(dòng)5%以內(nèi)，煤水分6%如下勺狀況下，投運(yùn)后班直行溫度波 動(dòng)在5C以內(nèi)，噸焦耗熱量同比減少1-4%；CIAHS系統(tǒng)原理CIAHS 一種基于反饋控制方式勺新型自動(dòng)加熱解決方案，綜合了先進(jìn)控制技術(shù)， 計(jì)算機(jī)技術(shù)，數(shù)據(jù)通信技術(shù)勺高科技產(chǎn)品oCIAHS以火道溫度反饋控制構(gòu)造為主， 預(yù)留煤水分和煤氣熱值前饋接口。其基本原理是：采集蓄熱室溫度并通過(guò)一種自校正火道

3、模型*實(shí)時(shí)估計(jì)焦?fàn)t立火 道溫度，將此溫度與設(shè)定勺目勺火道溫度比較得到溫度偏差，智能容錯(cuò)煤氣流量 調(diào)節(jié)算法*。根據(jù)該溫度偏差來(lái)計(jì)算并修正最優(yōu)日勺煤氣流量設(shè)定值，同步，煙道 吸力調(diào)節(jié)模型。根據(jù)最新計(jì)算出勺煤氣流量設(shè)定值和盼望勺煙道廢氣含氧量計(jì)算 最優(yōu)煙道吸力設(shè)定值。最后，自動(dòng)按照雙交叉勺方式變化煤氣流量和煙道吸力設(shè) 定值，實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t加熱勺優(yōu)化控制。注意：如果具有在線煤水分儀和在線熱值儀，則可增長(zhǎng)前饋調(diào)節(jié)方式，加快調(diào)節(jié) 速度，改善調(diào)節(jié)效果。CIAHS使用以便、維護(hù)簡(jiǎn)樸，可以根據(jù)焦?fàn)t生產(chǎn)狀況自動(dòng)修正有關(guān)模型和參數(shù)， 適應(yīng)焦?fàn)t生產(chǎn)工況勺變化，始終保持最優(yōu)化調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加熱勺長(zhǎng)期、可靠、 最優(yōu)運(yùn)營(yíng)。CIA

4、HS系統(tǒng)原理框圖如下所示：璟氣m!諫泌！ CIAHS智曲客牯說(shuō)氣.史 ，算法點(diǎn)板.洗憂化攜定適J1茬于嘵星乾巷望蚯與宦圖(1-1) CIAHS系統(tǒng)蜻構(gòu)原理圖1.3.1自校正火道模型雖然可以采用某些直接測(cè)量火道溫度勺措施，例如，采用光學(xué)高溫計(jì)、紅外線測(cè) 溫儀、熱電偶等，這些措施或干擾大、或不能在線持續(xù)測(cè)量、或代價(jià)高。實(shí)際焦 爐生產(chǎn)表白，火道溫度與蓄熱室溫度之間存在一定關(guān)系，可通過(guò)多種數(shù)學(xué)工具建 立兩者之間勺數(shù)學(xué)模型(火道溫度模型)，從而可以通過(guò)便于測(cè)量勺蓄熱室溫 度間接測(cè)量火道溫度，即所謂日勺火道溫度軟測(cè)量。為了建立火道溫度模型，實(shí)現(xiàn)火道溫度勺軟測(cè)量，需要在焦?fàn)t機(jī)焦側(cè)各選若十個(gè) 蓄熱室，在其頂部

5、安裝熱電偶，實(shí)現(xiàn)蓄熱室溫度勺在線采集。在開(kāi)始估計(jì)模型參數(shù)前要擬定最佳模型構(gòu)造。采集蓄熱室頂部溫度和直行平均溫 度，構(gòu)造模型計(jì)算數(shù)據(jù)集合和模型校驗(yàn)數(shù)據(jù)集合，使模型在校驗(yàn)數(shù)據(jù)集合內(nèi)獲得 最高勺估計(jì)精度勺階次即為最佳多項(xiàng)式模型構(gòu)造。同步采集蓄熱室溫度及立火道溫度數(shù)據(jù)，通過(guò)最優(yōu)化算法建立火道溫度與蓄熱室 溫度之間火道溫度模型。焦?fàn)t是一種復(fù)雜勺系統(tǒng)，許多因素會(huì)導(dǎo)致焦?fàn)t勺溫度特性不斷發(fā)生變化。此外， 為了盡量精確勺觀測(cè)火道溫度，有必要將直接反映火道溫度狀況但有人為干擾勺 紅外測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)和間接反映火道溫度但由熱電偶測(cè)量得到勺蓄熱室頂部溫度融合 統(tǒng)一起來(lái)。為此，本系統(tǒng)運(yùn)用火道模型自校正算法，采用遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問(wèn)技術(shù)

6、，將 焦?fàn)t溫度管理軟件中勺人工測(cè)量勺火道溫度自動(dòng)讀入CIAHS中，并校正火道模 型。本系統(tǒng)運(yùn)用最佳多項(xiàng)式模型構(gòu)造建立了火道溫度模型，火道溫度模型和模型校正 算法構(gòu)成了自校正火道模型，從而跟蹤焦?fàn)t特性變化，融合直接和間接溫度數(shù)據(jù)， 提高火道溫度勺擬和精度。1.3.2智能容錯(cuò)煤氣流量調(diào)節(jié)算法煤氣流量和分煙道吸力勺調(diào)節(jié)直接基于目勺火道溫度與擬和火道溫度間勺偏差 信號(hào)。但是，擬和火道溫度不可避免地存在誤差，因此如果采用目前許多自動(dòng)加 熱措施中勺常規(guī)控制算法，就有也許導(dǎo)致控制作用與實(shí)際狀況相反，即實(shí)際爐溫 偏低但卻減少煤氣流量，或者實(shí)際爐溫偏高但卻增長(zhǎng)煤氣流量勺狀況浮現(xiàn)。這事 實(shí)上是使控制變成了擾動(dòng)，不

7、僅未穩(wěn)定爐溫，反而起到了相反勺作用，對(duì)爐溫有 嚴(yán)重勺影響。本系統(tǒng)所采用勺控制算法可以從本質(zhì)上避免由于爐溫估計(jì)誤差導(dǎo)致 日勺錯(cuò)誤控制作用，進(jìn)而避免錯(cuò)誤調(diào)節(jié)所引起日勺干擾，極大增強(qiáng)自動(dòng)加熱日勺精確性 和可靠性。1.3.3基于模型勺煙道吸力調(diào)節(jié)通過(guò)數(shù)學(xué)模型，而非老式經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?shí)現(xiàn)煙道吸力勺最優(yōu)調(diào)節(jié)，改善煤氣燃燒質(zhì)量， 節(jié)能降耗。煙道吸力調(diào)節(jié)模型勺輸入是煤氣流量和盼望勺分煙道廢氣含氧量，輸 出是煙道吸力勺最佳設(shè)定值。該模型采用自主研究開(kāi)發(fā)勺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立，可 以根據(jù)焦?fàn)t工況自動(dòng)校正，速度快，精度高，始終保持模型勺最優(yōu)性，可靠性和 適應(yīng)性。2 CIAHS實(shí)現(xiàn)CIAHS 軟件CIAHS是一種獨(dú)立勺軟件產(chǎn)品

8、，可以在DCS工程師站或操作員站上后來(lái)臺(tái)方式 運(yùn)營(yíng)，也可以在獨(dú)立勺加熱控制站(計(jì)算機(jī))運(yùn)營(yíng)。CIAHS從DCS控制系統(tǒng)讀 入加熱計(jì)算所需數(shù)據(jù)，將優(yōu)化后勺煤氣流量和煙道吸力送給DCS控制系統(tǒng)，完 畢焦?fàn)t加熱勺優(yōu)化控制。CIAHS軟件功能CIAHS涉及如下功能：系統(tǒng)組態(tài)，添加刪除變量，自動(dòng)生成組態(tài)文獻(xiàn)，打開(kāi)組態(tài)文獻(xiàn)等；控制參數(shù)設(shè)立，涉及機(jī)焦側(cè)煤氣流量控制參數(shù)，機(jī)焦側(cè)煙道吸力控制參數(shù)， 機(jī)焦側(cè)火道模型，以及自動(dòng)加熱勺控制周期等；帳戶管理，將操作分派不同勺級(jí)別和權(quán)限，便于管理和維護(hù)；事件記錄功能，CIAHS軟件可以自動(dòng)記錄自動(dòng)加熱過(guò)程中多種有關(guān)操作，并作為事件進(jìn)行記錄和存儲(chǔ)，為生產(chǎn)和管理提供了具體可靠日勺資料；軟件勺自動(dòng)安裝和卸載，提供了有關(guān)勺安裝文獻(xiàn)，可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)文獻(xiàn)勺解 壓和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)參數(shù)配備，卸載功能可以自動(dòng)從系統(tǒng)中刪除所