Autodesk Inventor在武钢焦化气动控制设计中的应用

武汉永盛科技有限公司成立于1994年，是隶属于武汉东湖开发区高新民营股份制企业。自创办至今，永盛公司始终致力于温度测量、实验室仪器、校验仪器、湿度测量、气体分析、设备检测、环境检测等产品的开发、生产与销售。尤其帮助客户解决生产中遇到的各种问题，进行优化控制，提高产品质量。十年来已发展成为一家以科技为本，拥有雄厚技术基础的高科技公司。

为了确保产品的可靠性、稳定性和准确性，永盛科技有限公司始终关注着各行业最先进的技术发展方向，并将其应用到检测系统的核心产品中。公司的产品可广泛应用于冶金、石油、化工、电力、机械、制药、食品加工、造纸、农业、航空及国防工业领域。永盛公司始终坚持客户利益高于一切的原则，期望以在产品、技术、服务方面的突出优势，使众多客户通过永盛公司在新技术、新产品的应用中受益。

产品研发背景

长期以来武钢集团焦化厂的焦炉碳化室压力控制技术一直依托于国外的PROVEN系统来实现，前期投入成本巨大，而且维护起来也非常困难。一旦出现突发事故，对武钢焦化厂安全平稳生产产生很大影响。

PROVEN控制系统，不仅成本高;而且供货周期长，在诸多方面也受到制约。为改变这种被动局面，武钢集团焦化厂于2009年10月正式开始研发拥有自主知识产权的PCC09碳化室恒压闭环控制系统，并与永盛公司达成协议：于2009年10月正式委托永盛科技有限公司开始设计该系统的核心执行部件——焦化气动控制单元组合柜。

系统组成及工作原理

1. 装煤状态

装煤时，状态切换阀切换到右位(装煤位)，此时上升管气缸动作，关闭上升管盖，关闭快注控制阀，此时活塞气缸收缩，连杆上升260mm左右的行程。内活塞在球面塞不动的情况下上移到极限位置后气缸继续收缩，连杆继续上升，连杆通过内活塞将整个球面塞拉起，气缸行程达到0，球面塞达到最高位置。两个氨水喷头喷出的氨水迅速流入到集气管，在固定杯中不形成任何液位，桥管与集气管的连通通道达到最大，同时桥管的压力降为-250～-300Pa(随集气管的压力波动)。

装煤时间，煤灰及荒煤气被桥管中的负压吸入集气管，有效降低灰尘量，改善环境。装煤的过程中，桥管压力在正压和负压之间波动。

2. 结焦状态

装完煤，盖好炉盖后，将状态切换阀从右位(装煤位)立即切换至中间(自动)位，活塞气缸连杆下行首先达到140mm行程，将球面塞落到最低位置，将固定杯口堵上，然后连杆继续下行，将内活塞下落，最终气缸连杆行程达到400mm，内活塞落到最低位置，将球面塞抵紧。此时系统进入结焦状态。

球面塞和内活塞都达到最低位置,此时就开始了结焦过程。两个氨水喷头喷出的氨水开始在固定杯中形成液体，根据程序实现给定的压力来调整内活塞上下移动。当液体较低时，如低于液位A，此时两种通道都处于连通状态，桥管短时间(正常情况下1～3分钟左右)内会处于一个较大的负压。随着氨水的喷洒，固定杯中的液位不断上升，当达到液位D时，氨水通过A通道流入到回收室中，内活塞调节的作用效果才开始体现，此时程序控制气缸收缩，向上拉动内活塞将A、B通道慢慢封住，液体继续上升，皇冠管下沿与液体的空间或者锯齿缝被氨水慢慢淹没，桥管与集气管之间的荒煤气通道慢慢变少，桥管受集气管负压的影响变小，桥管中的压力由负压转变为正压，直到设定压力。随着结焦时间延长，荒煤气发生量逐渐减少，炭化室设定压力逐渐升高，内活塞也逐渐上升，阀位值也一直增大，直到结焦末期阀位值达到64%附近，这时液体达到C位，基本上封住了荒煤气的通道，准备推焦。

3. 推焦状态

当焦炭成熟，需要马上推焦时，状态切换阀由中间(自动位)切换到左位(推焦位)，这时上升管盖气缸启动，打开上升管盖，快注阀打开，同时活塞气缸启动，将活塞杆下伸至极限位置，球面塞将固定杯口关闭，内活塞处与最低位置，气缸行程达到400mm，限位器理论显示0%，此时桥管与集气管之间连通路径有两个，一是通过A-B处，经过活塞中心的通道向下与集气管相通;二是“皇冠管”与固定杯之间的间隙。

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