专利名称：Trt高炉顶压控制布料过程反馈控制仿真方法及系统的制作方法
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
I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，但是高炉在布料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布料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高炉顶压控制布料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高炉顶压控制布料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系统布料过程的特点和控制方法，增加2个程序类仿真模块，分别为布料干扰模块和PID反馈控制模块，布料干扰模块用于仿真布料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 KO与反馈值c 进行比较构成控制偏差〃⑷
8(/) = r(￡) - c(l)(I),
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)
u(,f) = ^(t) ++Td *学⑵，
IdrL
式(2)中，u(t)为控制量，&为比例控制增益，TJ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I)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；设置第一调节阀的初始开度，且第一调节阀的开度由所述的布料干扰模块控制；
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；
边界A、管道A、高炉模型、管道B、静叶和边界B顺次连接；
PID反馈控制模块中的顶压设定值M丨由工艺专业确定；反馈值丨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高炉顶压控制布料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，用于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；设置第一调节阀的初始开度；
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；
边界A、管道A、高炉模型、管道B、静叶和边界B顺次连接；
程序类模块包括
布料干扰模块，用于仿真布料过程对高炉顶压的影响，并控制第一调节阀的开度；
PID反馈控制模块，用于将顶压设定值r 与反馈值进行比较构成控制偏差 e(i) = r(￡) - c(f)(I),
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)
权利要求
1.一种TRT高炉顶压控制布料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系统布料过程的特点和控制方法，增加2个程序类仿真模块，分别为布料干扰模块和PID反馈控制模块；布料干扰模块用于仿真布料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 KO与反馈值作)进行比较构成控制偏差o n
2.根据权利要求I所述的TRT高炉顶压控制布料过程反馈控制仿真方法，其特征在于所述步骤I)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；设置第一调节阀的初始开度，且第一调节阀的开度由所述的布料干扰模块控制； 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； 边界A、管道A、高炉模型、管道B、静叶和边界B顺次连接； PID反馈控制模块中的顶压设定值r 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。
3.根据权利要求I或2所述的TRT高炉顶压控制布料过程反馈控制仿真方法，其特征在于它还包括步骤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。
4.根据权利要求3所述的TRT高炉顶压控制布料过程反馈控制仿真方法，其特征在于所述步骤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。
5.一种TRT高炉顶压控制布料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，用于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；设置第一调节阀的初始开度； 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； 边界A、管道A、高炉模型、管道B、静叶和边界B顺次连接； 程序类模块包括 布料干扰模块，用于仿真布料过程对高炉顶压的影响，并控制第一调节阀的开度； PID反馈控制模块，用于将顶压设定值，与反馈值_)进行比较构成控制偏差^ e(￡) = r(t)-c(t)(I), 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)
6.根据权利要求5所述的TRT高炉顶压控制布料过程反馈控制仿真系统，其特征在于它是基于Modelica语言建立的。
全文摘要
本发明提供一种TRT高炉顶压控制布料过程反馈控制仿真方法，包括步骤1)针对TRT系统各组成部分，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，并调节各参数使系统达到稳态；3)分析实际TRT系统布料过程的特点和控制方法，增加布料干扰模块和PID反馈控制模块，布料干扰模块用于仿真布料过程对高炉顶压的影响，PID反馈控制模块用于仿真对静叶的控制；4)设置系统仿真参数，进行仿真运算。通过对高炉布料过程建立仿真系统，在仿真系统中进行调试，确定更为合理的控制方案，避免直接在线测试不同的控制方案对高炉的正常产生的影响。
文档编号G05B17/02GK102707630SQ20121018227
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月5日 优先权日2012年6月5日
发明者万磊, 叶理德, 李清忠 申请人:中冶南方工程技术有限公司