一种防止煤气系统罗茨风机超压运行的自动控制方法与流程

1.本发明涉及煤气用罗茨风机系统技术领域，特别是涉及一种防止煤气系统罗茨风机超压运行的自动控制方法。


背景技术：

2.煤气加压站的压力控制对加压站系统稳定运行有直接影响，在加压站的压力自动调节方面，目前有多种实现方式，各有优缺点，其中依靠系统设置的回流阀调节压力和pl自动控制运转设备稳定压力为主要的两种实现方法。但对于容积式的罗茨风机而言，plc自动控制方案更有优势，既可以使罗茨风机电机转速随出口压力的变化而自动调整，也避免了回流阀频繁动作导致的罗茨风机进出口煤气温度升高带来的问题。
3.根据《气体回流对罗茨风机的损害及预防措施》一文中描述的罗茨风机仍在正常运转，那么罗茨风机压送的气体不能被后面的用户及时处理掉，势必造成罗茨风机工作压力急剧升高。同样，某钢铁企业带式球团生产线配套的罗茨风机系统也多次因用户突然停产，导致煤气压力急剧升高（如图1所示）。
4.当前钢铁企业带式球团生产线投产期间，在煤气罗茨风机运行过程中，亦存在加压机机后压力瞬间超压的情况，并且还易引起煤气排水器击穿煤气泄漏的安全显肇事故，因此稳定罗茨风机出口压力显得尤为重要。


技术实现要素：

5.本发明针对上述技术问题，克服现有技术中罗茨风机出口压力易瞬间超压、不稳定的缺点，提出了一种防止煤气系统罗茨风机超压运行的自动控制方法，其适用于罗茨风机配合加压站回流阀在煤气用罗茨风机系统中的使用，包括以下步骤：使罗茨风机变频装置、压力仪表系统具备可靠连锁功能；使罗茨风机回流阀门和加压站回流阀门具备远程自动功能；对风机回流阀门系统进行pid控制程序设定；对加压站回流阀门进行连锁值的设定，本方案通过罗茨风机配置的回流阀及加压站配置的回流阀参与连锁，短时间对煤气回流量进行调节，来避免罗茨风机机后超压。
6.煤气用户对煤气压力的要求是在30-45kpa范围内，并且正常运行情况下保持35
±
1kpa范围内，在煤气用户异常或者罗茨风机系统异常情况下，为保障煤气出口管道安全，压力最高不超过60kpa，一旦压力超过45kpa，用户希望煤气站所快速降低管道压力直至系统连锁停运，而本发明进一步限定的技术方案是：进一步的，所述对风机回流阀门系统进行pid控制程序设定具体包括：在煤气管道压力超过第一阀值时，触发回流阀pid的自动调节，使得出口管道煤气通过回流管泄压到进口管道，并随着压力不断升高阀门开度不断开大，直至压力低于所述第一阀值。
7.进一步的，所述第一阈值为40-42kpa。
8.进一步的，所述第一阈值为41kpa。
9.进一步的，所述对加压站回流阀门进行连锁值的设定具体包括：当煤气管道压力达到第二阀值时，自动开启加压站回流阀至最大，同时触发罗茨风机plc转速降至0r/min。
10.进一步的，所述第二阀值为48-52kpa。
11.进一步的，所述第二阀值为50kpa。
12.本发明的有益效果是：（1）本发明通过对风机回流阀门系统进行pid控制程序设定以及对加压站回流阀门进行连锁值的设定，将罗茨风机配置的回流阀及加压站配置的回流阀参与连锁，无论用户用量如何变化，可有效避免罗茨风机机后压力突然升高，短时间对煤气回流量进行调节，来避免罗茨风机机后超压，对煤气用罗茨风机系统的安全运行起到非常好的效果。
13.（2）本发明提供的防止煤气系统罗茨风机超压运行的自动控制方法，经过实践可有效自动控制罗茨风机出口的压力处于设定的安全值内，避免煤气事故发生，有效避免了罗茨风机在运行过程中机后压力突然升高带来的安全和生产风险，本方法具有可复制、可推广性。
附图说明
14.图1为本以往某钢铁企业带式球团生产线配套的罗茨风机出口压力曲线示意图；图2为本发明实施例中加压站罗茨风机系统工艺操作界面；图3为本发明实施例中罗茨风机系统工艺流程图；图4为罗茨风机系统未使用本方法时的罗茨风机出口压力曲线示意图；图5为本发明实施例运行后的罗茨风机出口压力曲线示意图；图6为本发明实施例运行时罗茨风机加压站系统压力自动控制流程示意图；图7为本发明实施例中模拟pld控制系统原理图。
具体实施方式
15.钢铁企业不断进化，新的更为先进的生产工艺技术不断发展，例如在行业中新型的带式球团烘焙炉、rh炉等工艺使用压力介于20-40kpa范围的煤气装置越来越多，而且煤气的使用量也不断增加。因此大型的罗茨风机在煤气专业使用也越来越广泛，而罗茨风机出口压力的稳定尤为重要，即是对设备本体、煤气管道和生产装置的保护，也是避免煤气泄漏所引发的安全风险。
16.本实施例中的防止煤气系统罗茨风机超压运行的自动控制方法，经过实践可有效自动控制罗茨风机出口的压力处于设定的安全值内，避免煤气事故发生，其方法具有可复制、可推广性，具体如下：1、检查确保该罗茨风机配置有变频装置，可变频运行，确保罗茨风机系统的安全连锁完善，压力仪表系统进行优化，将出口管道压力变送器由1个增加为3个，连锁值始终取3个表中的中间值，防止表计误连锁。
17.2、该方法投运调试前对罗茨风机回流和加压站回流阀门进行远程自动调试，使其能及时执行plc命令，另外对该阀门进行机械限位调整，使其绝对开度与自动状态下的开度
一致，防止系统失控。
18.3、风机系统压力联锁控制设置：（1）加压机出口压力和风机频率联锁，通过风机变频转速控制加压站出口总管的压力稳定，最高不超过50kpa，正常运行恒定在35
±
1kpa；（2）当煤气出口总管网压力≥36kpa、＜41kpa时，声光报警，当压力达到41kpa时，系统自动启动罗茨风机回流阀动作，并根据pid调节保证机后压力稳定在41kpa，压力持续升高则回流阀逐步增大开度，低于41kpa回流阀自动关闭，在此过程中运行的罗茨风机电机随之自动降频运行，自动保持管网压力在35kpa左右；4、对加压站回流阀门进行连锁值的设定。当煤气出口总管网压力≥50kpa时，第二次声光报警，同时加压站回流阀联锁打开，直接将机后压力进行泄压，同时在运行罗茨风机电机自动降频至0r/min，待人工确认异常排查后，进行系统的重新启动。
19.罗茨风机回流阀pid调节原理：在工业连续控制系统中常采用proportional（比 例）、integral（积分）、differential（微分）控制方式，称之为pid控制。pid控制是连续控制系统中技术最成熟，应用最广泛的反馈控制方式。具有以下优点：理论成熟，算法简单，控制效果好，易于为人们熟悉和掌握。pid控制系统原理框图如图 7所示。系统由模拟pid控制器和被控对象组成。在本自动系统设计中，通过对煤气出口压力设定值与压力传感器的反馈信号进行比较，产生差值，其偏差值由变频器内部 pid 调节器按预先规定的调节规律进行运算，得出调节信号，用来控制变频器的输出电压和频率，从而改变阀门的开度以保证出口煤气管网的压力恒定，较好地满足系统的恒压要求。
20.本实施例经过对该煤气系统（如图2所示）中3台罗茨风机回流和加压站回流的自动连锁设定，当煤气出口压力超压至41kpa时，罗茨风机回流将自动pid调节保持压力在41kpa，当压力恢复正常后，回流阀自动关闭；当煤气出口压力超压至50kpa时，加压站回流阀连锁开启，系统将被视为事故状态，直接将管道压力进行泄压，进行系统检查后重新开启运行。
21.该自动控制系统投运以来，有效避免罗茨风机在运行过程中机后压力突然升高带来的安全和生产风险。如图4所示，在该控制方法未使用前，出口煤气管道压力会因用户突然停产压力瞬间憋压至70kpa以上，直接引起沿线煤气排水器击穿导致煤气泄漏事故；该自动控制方法使用后，经过实际运行数据对比（如图5），在开停机和用户用量异常情况下，煤气管道压力较为平缓，均保持在45kpa的安全压力范围内，效果良好。
22.另外该发明的实施，为未来煤气罗茨风机加压站所的自动控制、无人值守提供了技术思路，可降低该系统的安全风险。
23.除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

技术特征：
1.一种防止煤气系统罗茨风机超压运行的自动控制方法，其适用于罗茨风机配合加压站回流阀在煤气用罗茨风机系统中的使用，其特征在于，包括以下步骤：使罗茨风机变频装置、压力仪表系统具备可靠连锁功能；使罗茨风机回流阀门和加压站回流阀门具备远程自动功能；对风机回流阀门系统进行pid控制程序设定；对加压站回流阀门进行连锁值的设定。2.根据权利要求1所述的自动控制方法，其特征在于，所述对风机回流阀门系统进行pid控制程序设定具体包括：在煤气管道压力超过第一阀值时，触发回流阀pid的自动调节，使得出口管道煤气通过回流管泄压到进口管道，并随着压力不断升高阀门开度不断开大，直至压力低于所述第一阀值。3.根据权利要求2所述的自动控制方法，其特征在于，所述第一阈值为40-42kpa。4.根据权利要求2所述的自动控制方法，其特征在于，所述第一阈值为41kpa。5.根据权利要求1所述的自动控制方法，其特征在于，所述对加压站回流阀门进行连锁值的设定具体包括：当煤气管道压力达到第二阀值时，自动开启加压站回流阀至最大，同时触发罗茨风机plc转速降至0r/min。6.根据权利要求5所述的自动控制方法，其特征在于，所述第二阀值为48-52kpa。7.根据权利要求5所述的自动控制方法，其特征在于，所述第二阀值为50kpa。

技术总结
本发明涉及煤气用罗茨风机系统技术领域，特别是涉及一种防止煤气系统罗茨风机超压运行的自动控制方法，其适用于罗茨风机配合加压站回流阀在煤气用罗茨风机系统中使用，包括以下步骤：使罗茨风机变频装置、压力仪表系统具备可靠连锁功能，使罗茨风机回流阀门和加压站回流阀门具备远程自动功能，对风机回流阀门系统进行PID控制程序设定，以及对加压站回流阀门进行连锁值的设定。本发明将罗茨风机配置的回流阀及加压站配置的回流阀参与连锁，无论用户用量如何变化，可有效避免罗茨风机机后压力突然升高，短时间对煤气回流量进行调节，来避免罗茨风机机后超压，对煤气用罗茨风机系统的安全运行起到非常好的效果。安全运行起到非常好的效果。安全运行起到非常好的效果。


技术研发人员：杜续鹏
受保护的技术使用者：南京钢铁股份有限公司
技术研发日：2023.05.19
技术公布日：2023/8/9