[發明專利]TRT高爐頂壓控制布料過程前饋控制仿真方法及系統

有效

• 申請號: 201210182278.6
• 申請日: 2012-06-05
• 公開（公告）號: CN102676714A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 萬磊;李清忠;葉理德
• 申請（專利權）人: 中冶南方工程技術有限公司
• 主分類號: C21B5/00
• 分類號: C21B5/00;C21B5/06
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王丹

技術領域

本發明涉及冶金行業中TRT高爐頂壓控制領域。

背景技術

TRT是Top?Gas?Pressure?Recovery?Turbine?unit的縮寫，被稱作高爐煤氣余壓發電裝置，它利用高爐產生的高溫高壓煤氣推動透平機，進而帶動發電機發電。據統計，TRT可回收高爐煤氣中30%-40%的能量。與高爐傳統的減壓閥組相比，可更好的穩定高爐頂壓，還極大的減小了減壓閥組帶來的噪聲污染。TRT不僅能為鋼鐵企業帶來巨大的經濟效益，同時也是節能減排的標桿工程。典型的TRT工藝流程如附圖1所示。

TRT在控制高爐頂壓的過程中，正常情況下只需常規PID即可較好的穩定高爐頂壓，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產生一定的影響，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，同時由于高爐生產的連續性等特殊要求，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生較大的影響，甚至發生各種比較危險的后果。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種TRT高爐頂壓控制布料過程前饋控制仿真方法及系統，能夠在仿真系統中進行調試，避免直接在生產線上測試造成影響。

本發明為解決上述技術問題所采取的技術方案為：一種TRT高爐頂壓控制布料過程前饋仿真方法，其特征在于：它包括以下步驟：

1）針對TRT系統的各組成部分，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計參數、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系統進行連接，并調節各模塊參數使系統達到穩態；

3）分析實際TRT系統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前饋控制模塊；布料干擾模塊用于仿真布料過程對高爐頂壓的影響；前饋控制模塊用于仿真實際PLC控制器對靜葉的控制；

其中前饋控制模塊在布料時根據爐料類型、布料時間、布料檔位及周期計算出煤氣流量的減小量，同時根據靜葉的流量特性曲線計算出靜葉所對應該煤氣減小量的開度，在布料時提前利用靜葉的流量特性曲線控制靜葉開度；

4）設置系統仿真參數，進行仿真運算。

按上述方案，所述步驟1）中的部件類仿真模塊包括：

邊界A：為第一定壓節點，模擬進入高爐的熱風的壓力；

管道A：包括a節管道，每節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節閥連接；設置第一調節閥的初始開度，且第一調節閥的開度由所述的布料干擾模塊控制；

管道B：包括b節管道，每節管道包括一個固定開度的閥門和一個容器；

靜葉：包括第二調節閥，第二調節閥的開度由所述的前饋控制模塊控制；

邊界B：為第二定壓節點，模擬經過靜葉之后的管網煤氣壓力；

邊界A、管道A、高爐模型、管道B、靜葉和邊界B順次連接。

按上述方案，所述的前饋控制模塊具體控制過程為：

設???????????????????????????????????????????????為單位時間內由于布料所引起的通過第一調節閥的煤氣減少量；為時刻通過第一調節閥的煤氣減少總量；為布料周期；為流量修正系數，與布料檔位、周期等有關；

隨著布料的進行，料面的孔隙度隨時間逐漸恢復，通過料面的煤氣量則也會隨之逐漸恢復，設單位時間內該恢復系數為，與爐料類型及布料檔位有關，當時間時：

，

當時間時：

，

根據上述公式可計算出在整個布料周期以及布料完成的一段時間內通過第一調節閥的煤氣減少量，根據及靜葉的流量特性曲線計算出靜葉所對應的開度，提前控制靜葉開度。

按上述方案，它還包括步驟5）將仿真結果與預期效果比較，對系統仿真參數進行調試，以獲得最佳控制參數。

一種TRT高爐頂壓控制布料過程前饋控制仿真系統，其特征在于：它包括部件類模塊和程序類模塊；

其中部件類仿真模塊包括：

邊界A：為第一定壓節點，模擬進入高爐的熱風的壓力；

管道A：包括a節管道，每節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節閥連接；設置第一調節閥的初始開度，且第一調節閥的開度由所述的布料干擾模塊控制；