[發(fā)明專利]基于Petri網(wǎng)的鐵區(qū)物質(zhì)流與能量流的混合控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410397346.X
• 申請(qǐng)日: 2014-08-13
• 公開（公告）號(hào): CN104199397A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王紅君;高琨;趙輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418
• 代理公司: 天津天麓律師事務(wù)所 12212
• 代理人: 王里歌

1.一種基于Petri網(wǎng)的鐵區(qū)物質(zhì)流與能量流的混合控制方法，其特征在于它包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、鐵區(qū)物質(zhì)流與能量流混合控制、優(yōu)化調(diào)度及生產(chǎn)控制；具體包括以下步驟：

(1)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集：通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)上預(yù)留的管理自動(dòng)化接口，應(yīng)用自動(dòng)化控制系統(tǒng)采集鐵區(qū)焦化工序、燒結(jié)工序和煉鐵工序中的燃料與能源介質(zhì)的投入、物質(zhì)與余熱余能余氣的產(chǎn)出和余熱余能的能量轉(zhuǎn)化的數(shù)據(jù)；

(2)數(shù)據(jù)預(yù)處理：對(duì)步驟(1)中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩查，將故障數(shù)據(jù)篩除，進(jìn)而計(jì)算出所采集數(shù)據(jù)中各種能源每月的平均消耗量和平均回收量，以及原材料的平均消耗量和平均每月產(chǎn)量，并把這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一成噸標(biāo)煤的單位量綱，然后把數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)到焦化工序、燒結(jié)工序和煉鐵工序所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中；

(3)鐵區(qū)物質(zhì)流與能量流混合控制：首先，通過步驟(1)及步驟(2)，進(jìn)一步明確焦化工序、燒結(jié)工序和煉鐵工序的能源物質(zhì)投入量與產(chǎn)出量之間的關(guān)系以及產(chǎn)出量中的二次能源的轉(zhuǎn)換利用及對(duì)一次投入的影響；

在產(chǎn)出量中的二次能源轉(zhuǎn)換利用中采用按能級(jí)匹配的原則進(jìn)行有效利用，提高二次能源利用率；通過對(duì)二次能源的利用與一次能源投入量進(jìn)行協(xié)調(diào)配合，不斷調(diào)整一次能源投入量，達(dá)到優(yōu)化、節(jié)能的目的；

(4)基于混雜Petri網(wǎng)的鐵區(qū)物流能流的控制：將步驟(2)中處理的數(shù)據(jù)作為模型中連接弧上的權(quán)函數(shù)值，將應(yīng)用simulink/stateflow實(shí)現(xiàn)的模型中的Petri網(wǎng)庫(kù)與stateflow中的狀態(tài)對(duì)應(yīng)，將Petri網(wǎng)中的變遷與stateflow中的遷移連線對(duì)應(yīng)，將Petri網(wǎng)中的變遷的發(fā)生規(guī)則與stateflow中遷移的遷移關(guān)系式對(duì)應(yīng)，stateflow中的變遷對(duì)應(yīng)焦化工序、燒結(jié)工序和煉鐵工序和能源轉(zhuǎn)換的狀態(tài)的entry動(dòng)作；根據(jù)鐵區(qū)物質(zhì)流與能量流的混雜Petri網(wǎng)模型權(quán)函數(shù)的賦值，建立Petri網(wǎng)中的優(yōu)化控制stateflow模型，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵區(qū)物流能流的控制；

(5)通過轉(zhuǎn)換開關(guān)對(duì)焦化工序、燒結(jié)工序和煉鐵工序和能源轉(zhuǎn)換進(jìn)行控制，即可動(dòng)態(tài)地反映傳統(tǒng)鐵區(qū)的物質(zhì)流與能量流的混雜Petri網(wǎng)模型中stateflow模型及優(yōu)化控制stateflow模型的焦化工序、燒結(jié)工序和煉鐵工序和能源轉(zhuǎn)換的啟停狀態(tài)；同時(shí)可以設(shè)定輸入輸出、初始狀態(tài)及時(shí)間參數(shù)；

(6)優(yōu)化調(diào)度：根據(jù)步驟(5)中鐵區(qū)物質(zhì)流與能量流焦化工序、燒結(jié)工序和煉鐵工序和能源轉(zhuǎn)換的啟停狀態(tài)結(jié)果，改變一次投入的能源量再進(jìn)行測(cè)試，即可得到優(yōu)化的調(diào)度方案；

(7)把步驟(6)得到的優(yōu)化方案的數(shù)據(jù)反饋到生產(chǎn)控制中去，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵區(qū)的生產(chǎn)控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于Petri網(wǎng)的鐵區(qū)物質(zhì)流與能量流的混合控制方法，其特征在于所述步驟(2)中包括對(duì)鐵區(qū)的焦化工序、燒結(jié)工序和煉鐵工序的產(chǎn)出量中副產(chǎn)煤氣再加工后進(jìn)行分配利用的步驟，即分別把紅焦余熱及高爐煤氣余壓的熱能和壓力能轉(zhuǎn)換成電能進(jìn)行分配利用。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種基于Petri網(wǎng)的鐵區(qū)物質(zhì)流與能量流的混合控制方法，其特征在于所述副產(chǎn)煤氣是焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于Petri網(wǎng)的鐵區(qū)物質(zhì)流與能量流的混合控制方法，其特征在于所述步驟(1)——(7)中的焦化工序中的焦炭干法熄焦采用高溫高壓鍋爐進(jìn)行發(fā)電，能提高紅焦率，焦?fàn)t煤氣顯熱生產(chǎn)低壓蒸汽，進(jìn)一步提高蒸汽壓力并發(fā)電，焦?fàn)t煙氣顯熱用于對(duì)焦化工序投入的洗精煤進(jìn)行調(diào)濕，水分適度下降，可降低焦化工序能耗，提高焦?fàn)t生產(chǎn)能力。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于Petri網(wǎng)的鐵區(qū)物質(zhì)流與能量流的混合控制方法，其特征在于所述步驟(1)——(7)中的燒結(jié)工序中燒結(jié)礦顯熱按照能級(jí)匹配的原則將來自環(huán)冷機(jī)的高溫?zé)犸L(fēng)送往高溫高壓鍋爐生產(chǎn)蒸汽并發(fā)電，用中溫?zé)犸L(fēng)余熱點(diǎn)火燃料，燒結(jié)煙氣余熱用于干燥燒結(jié)工序的物料預(yù)熱熔劑。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于Petri網(wǎng)的鐵區(qū)物質(zhì)流與能量流的混合控制方法，其特征在于所述步驟(1)——(7)中的煉鐵工序中高爐煤氣余壓利用TRT裝置進(jìn)行發(fā)電，高爐煤氣顯熱生產(chǎn)低壓蒸汽，進(jìn)一步提高蒸汽壓力并發(fā)電，高爐渣顯熱采用風(fēng)淬法發(fā)電，高爐冷卻水顯熱采用水淬法發(fā)電，高爐煙氣顯熱用于干燥煉鐵工序投入的無煙煤。