[发明专利]一种电石炉炉压自适应PID控制方法

说明书

一种电石炉炉压自适应PID控制方法，属于电石炉炉压自动控制技术领域，包括如下步骤：步骤S01：计算净气风机与炉压数学模型；步骤S02：净气风机及粗气风机参数设计；步骤S03：自适应PID控制器设计；步骤S04：净气风机频率稳态工作点修正。本发明可有效提升自控率，保证炉况稳态工作点时具有平稳的控制效果，炉压突变时快速抑制突变并回调。

技术领域

本发明属于电石炉炉压自动控制技术领域，尤其涉及一种电石炉炉压自适应PID控制方法。

背景技术

电石生产涉及电化学反应，运行过程中经常出现塌料现象，可分为小幅度、中等幅度、大幅度塌料，对应的炉压发生不同幅度的巨变，大幅度的塌料炉压甚至达到300Kpa，严重影响设备及安全。稳定且良好的工况一般需将炉压维持在微正压的水平，直观的表征为：微微冒火、火焰较小、不能长时间没有火焰。长时间冒大火将会烧毁电石炉外部冷却水管及炉盖胶皮，同时反应生产的CO外溢，造成中毒；长时间不冒火，电石炉内将引入O₂不利于后续工况的安全，因此维持炉内压力是关键的一环。

目前，多数工厂采用人工手动干预净气风机及粗气风机变频调整炉压，操作员劳动强度大且控制效果较差；较为先进的控制方式是依据经验设定与炉压匹配的净气风机频率区间自动调整风机频率，但此方法适用于炉况及原料特性不变的工况，且控制幅度较大，炉压波动明显，一般呈现锯齿状的控制曲线；利用传统PID控制方式，在炉压稳定工况可实现自动控制，但面对炉压突变工况，传统PID控制方式将带来大的超调，固定的PID参数无法有效适配于突变炉压的抑制。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺点、不足，为提升电石炉炉压的自控率，减小炉压波动幅度，提升电石炉炉压实时控制效果，本发明提供一种电石炉炉压自适应PID控制方法，可有效提升自控率，保证炉况稳态工作点时具有平稳的控制效果，炉压突变时快速抑制突变并回调。

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种电石炉炉压自适应PID控制方法，包括如下步骤：

步骤S01：建立净气风机频率(JQ_MV)与炉压(LY_PV)数学模型：

稳定运行工况、炉压小幅度突变工况、炉压中等幅度突变工况、炉压大幅度突变工况下JQ_MV与LY_PV的数学模型，即传递函数模型

代表模型的增益。

θ：施加ΔMV时刻至PV值开始有响应时刻所用时间，代表时间滞后。

T:PV值开始响应时刻至PV值为(PV1+0.632*ΔPV)所用时间，代表模型的时间常数。

e^-θs整体表征模型的滞后项。

s为系统时域状态下的传递函数标志区别于离散型传递函数；

步骤S02：净气风机及粗气风机参数设计：包括建立净气风机及粗气风机频率之间的差值；净气风机频率步幅限制、频率调节区间限制、频率调节上、下限限制；

步骤S03：依据步骤S01设计自适应PID控制器；

步骤S04：净气风机频率稳态工作点修正。

进一步地，所述步骤S01包括如下步骤：

S101：DCS采集数据预处理；

对DCS系统采集的炉压(LY_PV)、净气风机频率(JQ_MV)进行缺失值插值法处理，缺失值插值利用历史数据(process_value(k-2),process_value(k-1),[缺失值],process_value(k+1))进行插值：

Case1：过程值同向增或同向减