TRT顶压稳定性控制技术研究

论文摘要

高炉炉顶煤气余压回收透平发电装置(Top Gas Pressure Recovery Turbine Unit, TRT)是目前国际上公认的有价值的二次能源回收装置。由于TRT装置在运行中不需要燃料,不改变煤气品质,不影响使用,却回收了可观能量,净化了煤气,降低了噪声,降低了冶炼成本,是典型的高效节能环保装置。但因TRT装置投入的前提条件是确保高炉炉顶压力的稳定,所以各冶金企业和研究部门在推广使用TRT装置的同时,纷纷把控制高炉炉顶压力的稳定作为重要工作去研究和开发。本文是在对首钢迁钢2#TRT控制系统改造的基础上形成的,根据生产的实际要求,对原系统的数据处理系统改用模糊专家系统进行控制；为保持系统操作的连贯性,用ABB DCS控制系统代替了原Symphony Rack系统。本文针对高炉顶压控制的稳定性要求,对顶压稳定性因素进行了分析,建立了TRT系统的结构模型并对辨识了模型参数,得到了以静叶开度和旁通阀开度为控制对象、高炉炉顶压力为控制变量的高炉炉顶压力控制模型,建立了管路系统平衡控制方程,对管路系统进行了动态瞬变分析,并计算分析了顶压的稳定性控制,为控制系统设计提供了理论基础。本文介绍了专家系统、专家系统的发展状况、专家系统的建造步骤、专家系统的优点和分类,在此基础上提出了模糊专家系统控制器设计,以改善控制效果,同时增强控制器的鲁棒性,为现场改造运用提供了理论根据,并根据影响高炉炉顶压力的参数,设计了高炉炉顶压力预测模糊专家系统。本文最后设计了TRT系统的控制系统组成,其中包括了顺序逻辑控制系统、反馈控制系统和过程监视系统。针对ABB DCS系统的特点,进行了控制系统的硬件设计,如过程控制站CPU配置、项目l／O模件的配置和硬件的参数配置等,同时进行了控制系统的软件设计,如监控软件的设计、程序控制的软件设计等。本系统改造后投入生产,控制效果明显提高,各指标达到了同行业领先水平。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 TRT系统的简介
• 1.1.1 TRT概述及工艺流程
• 1.1.2 TRT技术发展概况
• 1.1.3 TRT装置的特点及优越性
• 1.1.4 TRT系统炉顶压力稳定性控制的重要性
• 1.2 课题背景及其实际研究意义
• 1.3 本文主要工作内容
• 第二章 TRT顶压稳定控制内容与系统建模
• 2.1 顶压稳定性因素分析
• 2.2 管路系统平衡控制方程
• 2.3 管路系统动态瞬变分析
• 2.3.1 管道线性方程
• 2.3.2 Newton-Raphson迭代法
• 2.4 顶压稳定性的控制计算
• 第三章 模糊专家系统
• 3.1 传统的专家系统
• 3.1.1 专家系统的组成及建造步骤
• 3.1.2 专家系统的特点和优点
• 3.1.3 专家系统中的不确定性和不完整性问题
• 3.2 模糊专家系统
• 3.2.1 模糊理论简述
• 3.2.2 模糊专家系统的基本原理
• 3.2.3 模糊推理专家系统的构造
• 3.3 高炉炉顶压力预测模糊专家系统设计
• 3.3.1 高炉炉顶压力预测的知识获取和表示
• 3.3.2 高炉炉顶压力预测的影响参数的模糊化
• 3.3.3 高炉炉顶压力预报专家系统的模糊化规则库
• 3.3.4 高炉炉顶压力预测专家系统的模糊推理机
• 3.3.5 高炉炉顶压力预测专家系统的解模糊器
• 第四章 DCS控制系统设计
• 4.1 ABB DCS控制系统的先进性
• 4.2 TRT控制系统的组成设计
• 4.2.1 顺序逻辑控制系统
• 4.2.2 反馈控制系统
• 4.2.3 过程监视
• 4.3 控制系统的硬件设计
• 4.3.1 过程控制站CPU配置
• 4.3.2 项目I/O模件的配置
• 4.3.3 工程师站和操作员站的配置
• 4.3.4 控制系统硬件的参数配置
• 4.4 控制系统的软件设计
• 4.4.1 操作站的设计
• 4.4.2 程序控制软件设计
• 4.5 顶压稳定性控制的实现效果
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢