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TRT高炉顶压控制系统的设计与实现

压差透平发电是利用高炉炼铁过程中产生的高压煤气推动透平机转动,从而驱动发电机发电的一项先进节能技术。它在创造可观经济效益的同时,对控制高炉顶部煤气压力也有很好的效果。本文以首钢京唐1#5500立方米高炉配备的

36MW BlastFurnaceTop pressure Recovery Turbine Unit(TRT)系统为研究对象。

结合现场设备现状、工艺要求和运行过程中存在的高炉顶压波动大、系统响应慢等问题,研究采用模糊自适应PID技术,在原有软硬件的基础上优化系统控制方法,实现TRT系统对高炉顶压的稳定调节。本文研究的主要内容如下:(1)研究TRT系统中的主要工艺设备的构成,以及系统运行中各个阶段对高炉顶压影响作用,提出了本系统运行的控制策略。(2)根据高炉炼铁各个工艺环节的特点、工况,对煤气压力、流量等特性进行分析研究,得到高炉顶压控制系统的数学模型,然后使用数学分析工具对该模型进行辨识验证。

(3)在模糊控制理论的基础上,结合TRT现场运行经验,研究顶压控制系统模糊自适应PID算法;设计TRT顶压控制器;并通过Matlab仿真结果表明:系统在扰动情况下,超调量降低约35%,稳态误差几乎为0,从而验证了该控制器有较好的控制性能。(4)根据TRT生产工艺的要求和现场设备的装配现状,基于三菱Q系列PLC控制系统平台,设计了 TRT高炉顶压控制硬件架构和软件程序,并开发出友好的人机监控界面。本文对原控制系统的设计与优化实现了首钢京唐1#高炉顶压的稳定控制。

解决了原传统PID系统控制下,高炉顶压出现的波动大、动态性能不佳的问题。本系统投入试验后,运行取得了较好的控制效果。炉顶压力控制精度提高到±3 kPa,高炉炼铁效率也随之提高,高炉煤气中CO的含量有所降低,顶压控制精

度和效果均达到了项目±3 kPa预定的目标。