[发明专利]TRT高炉顶压控制冲压过程反馈控制仿真方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及冶金行业中TRT高炉顶压控制领域。

背景技术

TRT是Top Gas Pressure Recovery Turbine unit的缩写，被称作高炉煤气余压发电装置，它利用高炉产生的高温高压煤气推动透平机，进而带动发电机发电。据统计，TRT可回收高炉煤气中30%-40%的能量。与高炉传统的减压阀组相比，可更好的稳定高炉顶压，还极大的减小了减压阀组带来的噪声污染。TRT不仅能为钢铁企业带来巨大的经济效益，同时也是节能减排的标杆工程。典型的TRT工艺流程如附图1所示。

TRT在控制高炉顶压的过程中，正常情况下只需常规PID即可较好的稳定高炉顶压，但是高炉在冲压时会对高炉顶压造成强烈的扰动，此时仅靠常规PID控制已不能将顶压波动维持在一个较小的范围，这样势必对高炉的正常生产产生一定的影响，但目前并没有很好的控制方案解决冲压过程对炉顶压力的影响，同时由于高炉生产的连续性等特殊要求，如果工程师在线测试不同的控制方案，则肯定会对高炉的正常产生较大的影响，甚至发生各种比较危险的后果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种TRT高炉顶压控制冲压过程反馈控制仿真方法及系统，能够在仿真系统中进行调试，避免直接在生产线上测试造成影响。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种TRT高炉顶压控制冲压过程反馈控制仿真方法，其特征在于：它包括以下步骤：

1）针对TRT系统的各组成部分，分别建立各部件类仿真模块，并为各部件类仿真模块编辑和设计参数、接口；

2）通过各部件类仿真模块的接口将部件类仿真模块按实际TRT系统进行连接，并调节各模块参数使系统达到稳态；

3）分析实际TRT系统冲压过程的特点和控制方法，增加2个程序类仿真模块，分别为冲压干扰模块和PID反馈控制模块，冲压干扰模块用于仿真冲压过程对高炉顶压的影响，PID反馈控制模块用于仿真实际PLC控制器对静叶的控制；

其中PID反馈控制模块将顶压设定值                                               与反馈值进行比较构成控制偏差：

                                      （1），

再将控制偏差按比例、微分、积分运算后通过线性组合构成控制量u(t)：

                         （2），

式（2）中，u(t)为控制量，为比例控制增益，为积分时间常数，为微分时间常数，t为时间；

4）设置系统仿真参数，进行仿真运算。

按上述方案，所述步骤1）中的部件类仿真模块包括：

边界A：为第一定压节点，模拟进入高炉的热风的压力；

管道A：包括a节管道，每节管道包括一个固定开度的阀门和一个容器；

高炉模型：包括上容器和下容器，上容器和下容器之间由第一调节阀连接；第一调节阀的开度为固定值；

管道B：包括b节管道，每节管道包括一个固定开度的阀门和一个容器；

静叶：包括第二调节阀，第二调节阀的开度由所述的PID反馈控制模块输出的控制量u(t)控制；

边界B：为第二定压节点，模拟经过静叶之后的管网煤气压力；

冲压阀：冲压阀的开关由所述的冲压干扰模块控制；

冲压罐：包括一个容器；

边界A、管道A、高炉模型、管道B、静叶和边界B顺次连接，管道B与静叶之间分出一个分支与冲压阀连接，冲压阀的另一端与冲压罐连接；

PID反馈控制模块中的顶压设定值由工艺专业确定；反馈值为实际所测得高炉顶压值，即高炉模型中上容器压力值。

按上述方案，它还包括步骤5）将仿真结果与预期效果比较，对系统仿真参数进行调试，以获得最佳控制参数。

按上述方案，所述步骤5）将仿真结果与预期效果比较，具体是比较高炉模型的上容器的顶部压力实际值与其设定值。

一种TRT高炉顶压控制冲压过程反馈控制仿真系统，其特征在于：它包括部件类模块和程序类模块；

其中部件类模块包括：

边界A：为第一定压节点，模拟进入高炉的热风的压力；

管道A：包括a节管道，每节管道包括一个固定开度的阀门和一个容器；

高炉模型：包括上容器和下容器，上容器和下容器之间由第一调节阀连接；第一调节阀的开度为固定值；