TRT紧急停机顶压控制系统研究与应用

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。影响高炉顶压和TRT稳定运行的因素很多,尤其是在紧急工况下保证顶压稳定是整个TRT控制系统的关键。本文以首钢迁钢3#高炉透平发电装置为对象,在查阅了大量国内外相关文献的基础上,对TRT系统的工艺进行了深入的研究,对影响系统稳定性的因素进行了分析,提出了在不同工况下顶压稳定的控制重点。建立了TRT系统结构的压力控制数学模型并确定了模型参数。针对原系统采用的bang-bang+PID控制算法在TRT系统处于非额定发电状态工况下紧急停机会出现过调节的问题,提出了双参数切换式PID控制算法。对顶压稳定性控制提出了系统设计方案,针对系统的特点,进行了控制系统的硬件和软件设计。并在MATLAB/Simulink环境下的搭建仿真模型,通过仿真分析了PID控制器在两组参数的作用下交替控制的跟踪性能,并与单组控制器作用效果进行比较。结果表明,该算法能够解决现有系统中存在的问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景
• 1.1.1 循环经济的意义
• 1.1.2 冶金企业节能潜力展望
• 1.2 TRT系统介绍
• 1.2.1 TRT简介
• 1.2.2 TRT的发展状况
• 1.2.3 TRT装置的特点及优越性
• 1.2.4 炉顶压力稳定性控制的重要性
• 1.3 TRT紧急停机控制的研究意义
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 TRT工艺介绍
• 2.1 TRT工艺流程
• 2.2 顶压稳定性因素分析
• 2.2.1 启动控制
• 2.2.2 正常运行时炉顶压力控制
• 2.2.3 TRT辅助系统控制
• 2.2.4 TRT停机系统控制
• 2.3 紧急停机控制的难点
• 2.4 本章小结
• 第3章 TRT数学建模
• 3.1 电液位置伺服系统
• 3.2 建模简介
• 3.3 TRT系统的模型结构及参数辨识
• 3.3.1 高炉TRT系统简化
• 3.3.2 单元模型
• 3.3.3 TRT系统模型
• 3.3.4 模型系数的确定
• 3.3.5 透平机旁通阀建模
• 3.4 本章小结
• 第4章 TRT控制系统设计
• 4.1 TRT控制系统结构
• 4.2 控制系统的硬件设计
• 4.3 控制系统的软件设计
• 4.3.1 系统应用软件设计
• 4.3.2 系统的技术特点
• 4.4 本章小结
• 第5章 复合控制算法设计及仿真研究
• 5.1 旁通阀bang-bang与PID组合控制
• 5.2 控制算法设计
• 5.2.1 bang-bang控制器简介
• 5.2.2 PID控制器简介
• 5.2.3 PID调节规律
• 5.2.4 PID的参数整定方法
• 5.2.5 切换式PID控制方法设计
• 5.3 仿真及结果分析
• 5.3.1 搭建仿真模型
• 5.3.2 仿真结果分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢