[發(fā)明專利]一種電石爐爐壓自適應(yīng)PID控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211295519.8
• 申請日: 2022-10-21
• 公開（公告）號: CN115598964A
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 康朔;張帥杰;臧春華;臧博豐;蘇寶玉;孔慶儒;馬傳山;孟慶鑫;陳香歸
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽華控科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 沈陽新科知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21117
• 代理人: 鄒琳

一種電石爐爐壓自適應(yīng)PID控制方法，屬于電石爐爐壓自動控制技術(shù)領(lǐng)域，包括如下步驟：步驟S01：計算凈氣風(fēng)機與爐壓數(shù)學(xué)模型；步驟S02：凈氣風(fēng)機及粗氣風(fēng)機參數(shù)設(shè)計；步驟S03：自適應(yīng)PID控制器設(shè)計；步驟S04：凈氣風(fēng)機頻率穩(wěn)態(tài)工作點修正。本發(fā)明可有效提升自控率，保證爐況穩(wěn)態(tài)工作點時具有平穩(wěn)的控制效果，爐壓突變時快速抑制突變并回調(diào)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電石爐爐壓自動控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電石爐爐壓自適應(yīng)PID控制方法。

背景技術(shù)

電石生產(chǎn)涉及電化學(xué)反應(yīng)，運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)塌料現(xiàn)象，可分為小幅度、中等幅度、大幅度塌料，對應(yīng)的爐壓發(fā)生不同幅度的巨變，大幅度的塌料爐壓甚至達到300Kpa，嚴重影響設(shè)備及安全。穩(wěn)定且良好的工況一般需將爐壓維持在微正壓的水平，直觀的表征為：微微冒火、火焰較小、不能長時間沒有火焰。長時間冒大火將會燒毀電石爐外部冷卻水管及爐蓋膠皮，同時反應(yīng)生產(chǎn)的CO外溢，造成中毒；長時間不冒火，電石爐內(nèi)將引入O₂不利于后續(xù)工況的安全，因此維持爐內(nèi)壓力是關(guān)鍵的一環(huán)。

目前，多數(shù)工廠采用人工手動干預(yù)凈氣風(fēng)機及粗氣風(fēng)機變頻調(diào)整爐壓，操作員勞動強度大且控制效果較差；較為先進的控制方式是依據(jù)經(jīng)驗設(shè)定與爐壓匹配的凈氣風(fēng)機頻率區(qū)間自動調(diào)整風(fēng)機頻率，但此方法適用于爐況及原料特性不變的工況，且控制幅度較大，爐壓波動明顯，一般呈現(xiàn)鋸齒狀的控制曲線；利用傳統(tǒng)PID控制方式，在爐壓穩(wěn)定工況可實現(xiàn)自動控制，但面對爐壓突變工況，傳統(tǒng)PID控制方式將帶來大的超調(diào)，固定的PID參數(shù)無法有效適配于突變爐壓的抑制。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點、不足，為提升電石爐爐壓的自控率，減小爐壓波動幅度，提升電石爐爐壓實時控制效果，本發(fā)明提供一種電石爐爐壓自適應(yīng)PID控制方法，可有效提升自控率，保證爐況穩(wěn)態(tài)工作點時具有平穩(wěn)的控制效果，爐壓突變時快速抑制突變并回調(diào)。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：

一種電石爐爐壓自適應(yīng)PID控制方法，包括如下步驟：

步驟S01：建立凈氣風(fēng)機頻率(JQ_MV)與爐壓(LY_PV)數(shù)學(xué)模型：

穩(wěn)定運行工況、爐壓小幅度突變工況、爐壓中等幅度突變工況、爐壓大幅度突變工況下JQ_MV與LY_PV的數(shù)學(xué)模型，即傳遞函數(shù)模型

代表模型的增益。

θ：施加ΔMV時刻至PV值開始有響應(yīng)時刻所用時間，代表時間滯后。

T:PV值開始響應(yīng)時刻至PV值為(PV1+0.632*ΔPV)所用時間，代表模型的時間常數(shù)。

e^-θs整體表征模型的滯后項。

s為系統(tǒng)時域狀態(tài)下的傳遞函數(shù)標志區(qū)別于離散型傳遞函數(shù)；

步驟S02：凈氣風(fēng)機及粗氣風(fēng)機參數(shù)設(shè)計：包括建立凈氣風(fēng)機及粗氣風(fēng)機頻率之間的差值；凈氣風(fēng)機頻率步幅限制、頻率調(diào)節(jié)區(qū)間限制、頻率調(diào)節(jié)上、下限限制；

步驟S03：依據(jù)步驟S01設(shè)計自適應(yīng)PID控制器；

步驟S04：凈氣風(fēng)機頻率穩(wěn)態(tài)工作點修正。

進一步地，所述步驟S01包括如下步驟：

S101：DCS采集數(shù)據(jù)預(yù)處理；

對DCS系統(tǒng)采集的爐壓(LY_PV)、凈氣風(fēng)機頻率(JQ_MV)進行缺失值插值法處理，缺失值插值利用歷史數(shù)據(jù)(process_value(k-2),process_value(k-1),[缺失值],process_value(k+1))進行插值：

Case1：過程值同向增或同向減