專利名稱：Trt高爐頂壓控制布料過程反饋控制仿真方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金行業(yè)中TRT高爐頂壓控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
TRT 是 Top Gas Pressure Recovery Turbine unit 的縮寫，被稱作高爐煤氣余壓發(fā)電裝置，它利用高爐產(chǎn)生的高溫高壓煤氣推動透平機，進而帶動發(fā)電機發(fā)電。據(jù)統(tǒng)計，TRT可回收高爐煤氣中30%-40%的能量。與高爐傳統(tǒng)的減壓閥組相比，可更好的穩(wěn)定高爐頂壓，還極大的減小了減壓閥組帶來的噪聲污染。TRT不僅能為鋼鐵企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益，同時也是節(jié)能減排的標桿工程。典型的TRT工藝流程如附圖
I所示。TRT在控制高爐頂壓的過程中，正常情況下只需常規(guī)PID即可較好的穩(wěn)定高爐頂 壓，但是高爐在布料時會對高爐頂壓造成強烈的擾動，此時僅靠常規(guī)PID控制已不能將頂壓波動維持在一個較小的范圍，這樣勢必對高爐的正常生產(chǎn)產(chǎn)生一定的影響，但目前并沒有很好的控制方案解決布料過程對爐頂壓力的影響，同時由于高爐生產(chǎn)的連續(xù)性等特殊要求，如果工程師在線測試不同的控制方案，則肯定會對高爐的正常產(chǎn)生較大的影響，甚至發(fā)生各種比較危險的后果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種TRT高爐頂壓控制布料過程反饋控制仿真方法及系統(tǒng)，能夠在仿真系統(tǒng)中進行調(diào)試，避免直接在生產(chǎn)線上測試造成影響。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為一種TRT高爐頂壓控制布料過程反饋控制仿真方法，其特征在于它包括以下步驟
1)針對TRT系統(tǒng)的各組成部分，分別建立各部件類仿真模塊，并為各部件類仿真模塊編輯和設(shè)計參數(shù)、接口 ；
2)通過各部件類仿真模塊的接口將部件類仿真模塊按實際TRT系統(tǒng)進行連接，并調(diào)節(jié)各模塊參數(shù)使系統(tǒng)達到穩(wěn)態(tài)；
3)分析實際TRT系統(tǒng)布料過程的特點和控制方法，增加2個程序類仿真模塊，分別為布料干擾模塊和PID反饋控制模塊，布料干擾模塊用于仿真布料過程對高爐頂壓的影響，PID反饋控制模塊用于仿真實際PLC控制器對靜葉的控制；
其中PID反饋控制模塊將頂壓設(shè)定值 KO與反饋值c 進行比較構(gòu)成控制偏差〃⑷
8(/) = r(￡) - c(l)(I),
再將控制偏差按比例、微分、積分運算后通過線性組合構(gòu)成控制量u(t)
u(,f) = ^(t) ++Td *學(xué)⑵，
IdrL
式(2)中，u(t)為控制量，&為比例控制增益，TJ為積分時間常數(shù)，^為微分時間常數(shù)，t為時間；4)設(shè)置系統(tǒng)仿真參數(shù)，進行仿真運算。按上述方案，所述步驟I)中的部件類仿真模塊包括
邊界A :為第一定壓節(jié)點，模擬進入高爐的熱風(fēng)的壓力；
管道A :包括a節(jié)管道，每節(jié)管道包括一個固定開度的閥門和一個容器；
高爐模型包括上容器和下容器，上容器和下容器之間由第一調(diào)節(jié)閥連接；設(shè)置第一調(diào)節(jié)閥的初始開度，且第一調(diào)節(jié)閥的開度由所述的布料干擾模塊控制；
管道B :包括b節(jié)管道，每節(jié)管道包括一個固定開度的閥門和一個容器；
靜葉包括第二調(diào)節(jié)閥，第二調(diào)節(jié)閥的開度由所述的PID反饋控制模塊輸出的控制量u(t)控制；
邊界B :為第二定壓節(jié)點，模擬經(jīng)過靜葉之后的管網(wǎng)煤氣壓力；
邊界A、管道A、高爐模型、管道B、靜葉和邊界B順次連接；
PID反饋控制模塊中的頂壓設(shè)定值M丨由工藝專業(yè)確定；反饋值丨為實際所測得高爐頂壓值，即高爐模型中上容器壓力值。按上述方案，它還包括步驟5)將仿真結(jié)果與預(yù)期效果比較，對系統(tǒng)仿真參數(shù)進行調(diào)試，以獲得最佳控制參數(shù)。按上述方案，所述步驟5)將仿真結(jié)果與預(yù)期效果比較具體是比較高爐模型的上容器的頂部壓力實際值與其設(shè)定值。一種TRT高爐頂壓控制布料過程反饋控制仿真系統(tǒng)，其特征在于它包括部件類模塊和程序類模塊；
其中部件類模塊包括
邊界A :為第一定壓節(jié)點，用于模擬進入高爐的熱風(fēng)的壓力；
管道A :包括a節(jié)管道，每節(jié)管道包括一個固定開度的閥門和一個容器；
高爐模型包括上容器和下容器，上容器和下容器之間由第一調(diào)節(jié)閥連接；設(shè)置第一調(diào)節(jié)閥的初始開度；
管道B :包括b節(jié)管道，每節(jié)管道包括一個固定開度的閥門和一個容器；
靜葉包括第二調(diào)節(jié)閥，第二調(diào)節(jié)閥的開度由所述的PID反饋控制模塊輸出的控制量u(t)控制；
邊界B :為第二定壓節(jié)點，模擬經(jīng)過靜葉之后的管網(wǎng)煤氣壓力；
邊界A、管道A、高爐模型、管道B、靜葉和邊界B順次連接；
程序類模塊包括
布料干擾模塊，用于仿真布料過程對高爐頂壓的影響，并控制第一調(diào)節(jié)閥的開度；
PID反饋控制模塊，用于將頂壓設(shè)定值r 與反饋值進行比較構(gòu)成控制偏差 e(i) = r(￡) - c(f)(I),
再將控制偏差按比例、微分、積分運算后通過線性組合構(gòu)成控制量u(t)
權(quán)利要求
1.一種TRT高爐頂壓控制布料過程反饋控制仿真方法，其特征在于它包括以下步驟 1)針對TRT系統(tǒng)的各組成部分，分別建立各部件類仿真模塊，并為各部件類仿真模塊編輯和設(shè)計參數(shù)、接口 ； 2)通過各部件類仿真模塊的接口將部件類仿真模塊按實際TRT系統(tǒng)進行連接，并調(diào)節(jié)各模塊參數(shù)使系統(tǒng)達到穩(wěn)態(tài)； 3)分析實際TRT系統(tǒng)布料過程的特點和控制方法，增加2個程序類仿真模塊，分別為布料干擾模塊和PID反饋控制模塊；布料干擾模塊用于仿真布料過程對高爐頂壓的影響；PID反饋控制模塊用于仿真實際PLC控制器對靜葉的控制； 其中PID反饋控制模塊將頂壓設(shè)定值 KO與反饋值作)進行比較構(gòu)成控制偏差o n
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的TRT高爐頂壓控制布料過程反饋控制仿真方法，其特征在于所述步驟I)中的部件類仿真模塊包括 邊界A :為第一定壓節(jié)點，模擬進入高爐的熱風(fēng)的壓力； 管道A :包括a節(jié)管道，每節(jié)管道包括一個固定開度的閥門和一個容器； 高爐模型包括上容器和下容器，上容器和下容器之間由第一調(diào)節(jié)閥連接；設(shè)置第一調(diào)節(jié)閥的初始開度，且第一調(diào)節(jié)閥的開度由所述的布料干擾模塊控制； 管道B :包括b節(jié)管道，每節(jié)管道包括一個固定開度的閥門和一個容器； 靜葉包括第二調(diào)節(jié)閥，第二調(diào)節(jié)閥的開度由所述的PID反饋控制模塊輸出的控制量u(t)控制； 邊界B :為第二定壓節(jié)點，模擬經(jīng)過靜葉之后的管網(wǎng)煤氣壓力； 邊界A、管道A、高爐模型、管道B、靜葉和邊界B順次連接； PID反饋控制模塊中的頂壓設(shè)定值r 由工藝專業(yè)確定；反饋值￠￠)為實際所測得高爐頂壓值，即高爐模型中上容器壓力值。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的TRT高爐頂壓控制布料過程反饋控制仿真方法，其特征在于它還包括步驟5)將仿真結(jié)果與預(yù)期效果比較，對系統(tǒng)仿真參數(shù)進行調(diào)試，以獲得最佳控制參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的TRT高爐頂壓控制布料過程反饋控制仿真方法，其特征在于所述步驟5)將仿真結(jié)果與預(yù)期效果比較，具體是比較高爐模型的上容器的頂部壓力實際值與其設(shè)定值。
5.一種TRT高爐頂壓控制布料過程反饋控制仿真系統(tǒng)，其特征在于它包括部件類模塊和程序類模塊； 其中部件類模塊包括 邊界A :為第一定壓節(jié)點，用于模擬進入高爐的熱風(fēng)的壓力； 管道A :包括a節(jié)管道，每節(jié)管道包括一個固定開度的閥門和一個容器； 高爐模型包括上容器和下容器，上容器和下容器之間由第一調(diào)節(jié)閥連接；設(shè)置第一調(diào)節(jié)閥的初始開度； 管道B :包括b節(jié)管道，每節(jié)管道包括一個固定開度的閥門和一個容器； 靜葉包括第二調(diào)節(jié)閥，第二調(diào)節(jié)閥的開度由所述的PID反饋控制模塊輸出的控制量u(t)控制； 邊界B :為第二定壓節(jié)點，模擬經(jīng)過靜葉之后的管網(wǎng)煤氣壓力； 邊界A、管道A、高爐模型、管道B、靜葉和邊界B順次連接； 程序類模塊包括 布料干擾模塊，用于仿真布料過程對高爐頂壓的影響，并控制第一調(diào)節(jié)閥的開度； PID反饋控制模塊，用于將頂壓設(shè)定值，與反饋值_)進行比較構(gòu)成控制偏差^ e(￡) = r(t)-c(t)(I), 再將控制偏差按比例、微分、積分運算后通過線性組合構(gòu)成控制量u(t)
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的TRT高爐頂壓控制布料過程反饋控制仿真系統(tǒng)，其特征在于它是基于Modelica語言建立的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種TRT高爐頂壓控制布料過程反饋控制仿真方法，包括步驟1)針對TRT系統(tǒng)各組成部分，分別建立各部件類仿真模塊，并為各部件類仿真模塊編輯和設(shè)計參數(shù)、接口；2)通過各部件類仿真模塊的接口將部件類仿真模塊按實際TRT系統(tǒng)進行連接，并調(diào)節(jié)各參數(shù)使系統(tǒng)達到穩(wěn)態(tài)；3)分析實際TRT系統(tǒng)布料過程的特點和控制方法，增加布料干擾模塊和PID反饋控制模塊，布料干擾模塊用于仿真布料過程對高爐頂壓的影響，PID反饋控制模塊用于仿真對靜葉的控制；4)設(shè)置系統(tǒng)仿真參數(shù)，進行仿真運算。通過對高爐布料過程建立仿真系統(tǒng)，在仿真系統(tǒng)中進行調(diào)試，確定更為合理的控制方案，避免直接在線測試不同的控制方案對高爐的正常產(chǎn)生的影響。
文檔編號G05B17/02GK102707630SQ20121018227
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月5日
發(fā)明者萬磊, 葉理德, 李清忠 申請人:中冶南方工程技術(shù)有限公司