一种自动配煤系统计算方法及系统与流程

本发明涉及焦化配煤自动控制，具体而言，涉及一种融合在线水分前置检测、干料基准动态核算、plc模糊闭环调节的焦化精准自动配煤计算控制方法及系统。

背景技术：

1、配煤是炼焦生产中决定焦炭品质的核心工序，国内绝大多数焦化企业当前普遍采用传统定值皮带秤配煤模式，系统直接以湿煤瞬时流量作为控制基准，未将原煤实时水分波动纳入闭环控制计算逻辑，长期生产存在多重难以解决的技术缺陷：

2、水分波动造成干基配比严重失准。不同产地、堆放周期、洗选工艺的炼焦精煤水分波动区间可达8%～15%，露天淋雨、堆存风干、运输洒水会进一步加剧水分变化。传统配煤仅管控湿煤输送量，忽略水分差异带来的干煤实际占比偏差，入炉干基配比与工艺设定值偏差最高超过3%，直接改变配合煤灰分、硫分、粘结指数等核心指标。

3、现场多扰动叠加放大流量控制误差。配煤皮带运行过程中普遍存在皮带打滑、煤料偏载、原煤粒度粗细不均、瞬时断料等干扰，传统定值控制无法动态补偿上述扰动，流量持续偏离设定值；配比失衡后引发焦炭冷热强度大幅波动，产品不合格率升高，同时造成焦炉炉墙受热不均、推焦阻力上升、炉体损耗加剧等次生生产问题。

4、常规pid控制适配性差，调节滞后超调大。配煤系统属于大惯性、多扰动、纯滞后工业控制对象，常规线性pid算法仅依靠单一流量偏差进行调节，面对煤料流量突变时调节响应慢、超调量大，无法快速抵消瞬时煤流扰动，难以实现长时间高精度稳定配煤。

5、现有焦化配煤控制方案仅单独优化皮带称重或单仓调速逻辑，缺少一套从水分实时采集、干基配比统一核算、湿煤流量反向换算到智能闭环调速的全链路一体化计算控制方案，无法从根源消除水分与现场扰动双重因素带来的配煤精度缺陷，行业亟需一套低成本、可快速改造落地的高精度自动配煤计算控制方法。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是现有焦化配煤技术存在原煤水分干扰强、干基配比控制精度低、流量调节响应滞后、抗扰动能力弱的问题。

2、为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供一种自动配煤系统计算方法，其包括步骤：多煤种实时水分检测，在各精煤仓出料前端分别设置在线微波水分检测仪，实时采集n种精煤含水率r1、r2…rn，并将水分数据实时上传至plc控制系统；干料量基准核算，在plc内预设各单煤干基配比p1、p2…pn及单位时间总干料量m，计算第i种精煤单位时间目标干料量di；目标湿煤流量反推，预设配合煤目标含水率r，反向计算第i路皮带输送机目标湿煤流量fi；plc模糊闭环流量调节，将各路目标湿煤流量fi作为模糊控制器设定值，皮带称重仪表采集实时湿煤流量，计算流量偏差e与偏差变化率ec作为模糊控制器双输入，调用配煤专用模糊规则库完成推理运算，输出变频器频率调节信号调整皮带转速，动态补偿现场扰动，稳定实际输送流量。

3、根据本发明的实施例，其中，多煤种实时水分检测步骤中，精煤含水率以4～20ma模拟量信号上传至plc控制系统。

4、根据本发明的实施例，其中，干料量基准核算步骤中，通过公式di=pi×m/100计算第i种精煤单位时间目标干料量di。

5、根据本发明的实施例，其中，目标湿煤流量反推步骤中，通过公式fi=di×100/(100-r)反向计算第i路皮带输送机目标湿煤流量fi。

6、根据本发明的实施例，其中，所述plc控制系统采用西门子s7-400系列plc。

7、根据本发明的实施例，其中，在线微波水分检测仪、皮带称重仪表均通过4～20ma模拟量模块接入plc。

8、根据本发明的实施例，其中，所述模糊规则库根据焦化配煤大惯性、多扰动工况预先离线整定，划分流量偏差、偏差变化率模糊子集，限制单次变频调节幅度以抑制流量超调。

9、根据本发明的实施例，其中，整套计算控制方法仅通过更新plc内部控制程序完成部署，无需更换皮带输送机、称重仪表、水分检测硬件设备。

10、根据本发明的另一方面，提供一种自动配煤系统计算系统，其包括：多煤种实时水分检测模块，用于在各精煤仓出料前端分别设置在线微波水分检测仪，实时采集n种精煤含水率r1、r2…rn，并将水分数据实时上传至plc控制系统；干料量基准核算模块，用于在plc内预设各单煤干基配比p1、p2…pn及单位时间总干料量m，计算第i种精煤单位时间目标干料量di；目标湿煤流量反推模块，用于预设配合煤目标含水率r，反向计算第i路皮带输送机目标湿煤流量fi；plc模糊闭环流量调节模块，用于将各路目标湿煤流量fi作为模糊控制器设定值，皮带称重仪表采集实时湿煤流量，计算流量偏差e与偏差变化率ec作为模糊控制器双输入，调用配煤专用模糊规则库完成推理运算，输出变频器频率调节信号调整皮带转速，动态补偿现场扰动，稳定实际输送流量。

11、根据本发明的实施例，其中，多煤种实时水分检测模块中，精煤含水率以4～20ma模拟量信号上传至plc控制系统；干料量基准核算模块中，通过公式di=pi×m/100计算第i种精煤单位时间目标干料量di；目标湿煤流量反推模块中，通过公式fi=di×100/(100-r)反向计算第i路皮带输送机目标湿煤流量fi。

12、与现有技术相比，本发明的实施例所提供的技术方案至少可实现如下有益效果：

13、本发明提供的一种自动配煤系统计算方法，依托现有plc控制系统实现程序升级，无需大规模更换现场硬件设备，以干基煤料为统一核算基准，结合在线水分实时检测与模糊闭环控制，实现干基配比高精度稳定管控，降低焦炭质量波动，提升炼焦系统整体运行稳定性。适用于炼焦行业多品种精煤连续自动化掺配生产，可稳定控制入炉配合煤干基配比，抑制焦炭关键质量指标波动。

14、根据本发明的自动配煤系统计算方法及系统，能够实现干基配比控制精度大幅提升，彻底消除水分干扰。本发明首次将干基统一核算逻辑嵌入配煤实时闭环控制，现场实测干基配比控制精度由传统±3%提升至±0.5%以内，原煤水分8%～15%大范围波动不会改变实际入炉干煤配比，从源头解决水分波动引发的焦炭指标漂移问题。

15、根据本发明的自动配煤系统计算方法及系统，采用双输入模糊控制替代传统单参数pid线性调节，系统流量调节响应时间缩短60%，流量调节超调量控制在2%以内，可快速抵消皮带打滑、煤流不均、瞬时断料等现场随机扰动，适配配煤大滞后、多干扰复杂工业工况。其智自动配煤系统计算方法能模糊控制抗扰动能力强，调节速度更快。

16、采用发明的自动配煤系统计算方法连续生产后，焦炭灰分波动幅度控制在±0.2%以内；焦炭m40冷态强度提升1%以上，m10耐磨强度下降0.5%；焦炭不合格品率降低90%以上；同时稳定入炉煤料参数，均衡焦炉受热条件，减少推焦故障，延长焦炉砌体使用寿命，降低生产运维成本。使得焦炭产品质量稳定性显著提升，降低生产损耗。

17、根据本发明的自动配煤系统计算方法及系统，改造成本低、落地周期短，推广适用性强。整套方案仅对现有焦化厂plc控制程序进行升级优化，无需大规模更换皮带、称重、检测硬件设备，中小型、大型焦化生产线均可低成本快速改造，具备极高工业普及与推广价值。