專利名稱：鋼鐵企業(yè)煤氣動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金能源仿真技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種鋼鐵企業(yè)煤氣動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)，對鋼 鐵企業(yè)能源介質(zhì)煤氣的產(chǎn)生、運(yùn)輸、存儲(chǔ)和消耗的動(dòng)態(tài)過程仿真，用于模擬鋼鐵企業(yè)能 源介質(zhì)煤氣系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程。
背景技術(shù)：
國家對我國2010年單位GDP能耗、污染物排放總量規(guī)定有約束性指標(biāo)，鋼鐵行業(yè) 迅速發(fā)展也加劇了國內(nèi)能源、資源緊張，并造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。鋼鐵工業(yè)總能耗約 占全國的15%，是耗能、耗水和排污的大戶，同時(shí)也是節(jié)能減排潛力最大的行業(yè)之一。
我國煤炭資源比較豐富，鋼鐵企業(yè)能源結(jié)構(gòu)以煤為主，副產(chǎn)煤氣量占總能耗的30 40%，是鋼鐵企業(yè)能源收入的重要部分，對能源系統(tǒng)的平衡和調(diào)節(jié)起到重要作用。鋼鐵 制造流程是一個(gè)有序、動(dòng)態(tài)的運(yùn)行結(jié)構(gòu)，能源介質(zhì)煤氣的發(fā)生和使用存在瞬時(shí)的不平衡， 用靜態(tài)的工序、裝置排列等孤立、靜止的方法研究具有一定的片面性和局限性。仿真技 術(shù)利用多領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)知識(shí)，以動(dòng)態(tài)生產(chǎn)過程和眾多工序有機(jī)結(jié)合的整個(gè)生產(chǎn)流程系統(tǒng) 為研究對象，提供對鋼鐵企業(yè)的煤氣系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的、全面的研究和分析的工具和手段。 從而提高鋼鐵企業(yè)能源利用效率，優(yōu)化能源平衡，回收生產(chǎn)環(huán)節(jié)中放散的能源和能量， 最終不僅有利于降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)市場競爭力，也有益于環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展。目前，國內(nèi)外針對鋼鐵企業(yè)煤氣系統(tǒng)仿真的研究有鋼鐵企業(yè)某段時(shí)間煤氣平衡，各 工序煤氣產(chǎn)生、消耗模型和煤氣平衡調(diào)度。這些仿真研究大多是針對煤氣在較長一段時(shí) 間內(nèi)的靜態(tài)研究，僅轉(zhuǎn)爐工序涉及到了動(dòng)態(tài)的煤氣的產(chǎn)生，以上工作對于動(dòng)態(tài)、全面的 研究鋼鐵企業(yè)煤氣系統(tǒng)有一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鋼鐵企業(yè)煤氣動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)，用于模擬鋼鐵企業(yè)能源 介質(zhì)煤氣的產(chǎn)生、運(yùn)輸、存儲(chǔ)和消耗過程。
本發(fā)明從煤氣介質(zhì)涉及的各個(gè)生產(chǎn)工序著手，對各個(gè)生產(chǎn)工序煤氣介質(zhì)的產(chǎn)生和 消耗動(dòng)態(tài)過程進(jìn)行建模，同時(shí)考慮煤氣柜對煤氣的存儲(chǔ)、調(diào)節(jié)，以及煤氣管網(wǎng)的運(yùn)輸 過程，在生產(chǎn)物流的基礎(chǔ)上，將煤氣系統(tǒng)各環(huán)節(jié)集成起來，實(shí)現(xiàn)對鋼鐵企業(yè)煤氣動(dòng)態(tài) 產(chǎn)生、消耗、存儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)哪M，同時(shí)提供煤氣調(diào)度的接口，使仿真系統(tǒng)可接受調(diào)度 命令，對煤氣平衡進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)了鋼鐵企業(yè)煤氣動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)對煤氣調(diào)度的支 持，該系統(tǒng)不僅可以仿真煤氣介質(zhì)的發(fā)生、消耗、存儲(chǔ)和運(yùn)輸過程，還可以驗(yàn)證煤氣 調(diào)度算法的合理性和實(shí)施效果。
本發(fā)明由Ethernet局域網(wǎng)絡(luò)17連接的鋼鐵企業(yè)各煤氣產(chǎn)生和消耗工序仿真機(jī)、煤 氣調(diào)度仿真器14、煤氣管網(wǎng)仿真機(jī)15和監(jiān)控顯示設(shè)備16。
煤氣產(chǎn)生和消耗工序仿真機(jī)分為煤氣產(chǎn)生工序仿真機(jī)、主生產(chǎn)工序煤氣消耗仿真 機(jī)、輔助工序煤氣消耗仿真機(jī)、和煤氣調(diào)節(jié)用戶仿真機(jī)4種類型；煤氣產(chǎn)生工序仿真 機(jī)模擬焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣的產(chǎn)生，主生產(chǎn)工序煤氣消耗仿真機(jī)模擬煤氣
在主生產(chǎn)工序的消耗，輔助工序煤氣消耗仿真機(jī)模擬煤氣在輔助工序的消耗，煤氣調(diào)
節(jié)用戶仿真機(jī)模擬煤氣在煤氣調(diào)節(jié)用戶發(fā)電廠和鍋爐的消耗；各煤氣產(chǎn)生和消耗工序
仿真機(jī)分別通過局域網(wǎng)絡(luò)17與煤氣管網(wǎng)仿真機(jī)15交互煤氣的產(chǎn)生和消耗情況，共同 構(gòu)成鋼鐵企業(yè)煤氣系統(tǒng)。
煤氣產(chǎn)生和消耗工序仿真機(jī)包括轉(zhuǎn)爐工序仿真機(jī)l、焦?fàn)t工序仿真機(jī)2、高爐工 序仿真機(jī)3、豎爐工序仿真機(jī)4、燒結(jié)工序仿真機(jī)5、加熱爐工序仿真機(jī)6、退火爐工 序仿真機(jī)7、混鐵爐工序仿真機(jī)8、烘烤工序仿真機(jī)9、超細(xì)粉工序仿真機(jī)10、石灰 窯工序仿真機(jī)11、發(fā)電廠煤氣消耗仿真機(jī)12和鍋爐煤氣消耗仿真機(jī)13。
其中，轉(zhuǎn)爐工序仿真機(jī)1實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)過程中在吹氧階段轉(zhuǎn)爐煤氣的產(chǎn)生和回收 過程的動(dòng)態(tài)仿真；焦?fàn)t工序仿真機(jī)2實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t生產(chǎn)過程中焦?fàn)t煤氣的產(chǎn)生和回收過程 的動(dòng)態(tài)仿真，同時(shí)也對焦?fàn)t在生產(chǎn)過程中煤氣的消耗進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真；高爐工序仿真 機(jī)3實(shí)現(xiàn)高爐生產(chǎn)過程高爐煤氣的產(chǎn)生和回收過程的動(dòng)態(tài)仿真，同時(shí)對高爐生產(chǎn)中的 熱風(fēng)爐以及噴煤工序?qū)γ簹獾南倪M(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真；豎爐工序仿真機(jī)4實(shí)現(xiàn)了豎爐工 序在球團(tuán)礦生產(chǎn)過程中煤氣消耗的動(dòng)態(tài)仿真；燒結(jié)工序仿真機(jī)5實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)機(jī)在燒結(jié) 礦生產(chǎn)過程中煤氣消耗的動(dòng)態(tài)仿真；加熱爐工序仿真機(jī)6實(shí)現(xiàn)了加熱爐在鑄坯加熱和 保溫過程中煤氣消耗的動(dòng)態(tài)仿真；退火爐工序仿真機(jī)7實(shí)現(xiàn)了鋼鐵制品在退火過程中 煤氣消耗的動(dòng)態(tài)仿真；混鐵爐工序仿真機(jī)8實(shí)現(xiàn)了混鐵爐在鐵水保溫過程中煤氣消耗 的動(dòng)態(tài)仿真；超細(xì)粉工序仿真機(jī)10實(shí)現(xiàn)了超細(xì)粉生產(chǎn)過程中煤氣消耗的動(dòng)態(tài)仿真； 石灰窯工序仿真機(jī)11實(shí)現(xiàn)了石灰窯生產(chǎn)過程中煤氣消耗的動(dòng)態(tài)仿真；發(fā)電廠煤氣消 耗仿真機(jī)12實(shí)現(xiàn)了發(fā)電過程中煤氣消耗的動(dòng)態(tài)仿真；鍋爐煤氣消耗仿真機(jī)13實(shí)現(xiàn)了 鍋爐燃燒過程中煤氣消耗的動(dòng)態(tài)仿真；煤氣調(diào)度仿真器14扮演了煤氣調(diào)度的角色； 煤氣管網(wǎng)仿真機(jī)15實(shí)現(xiàn)了煤氣在鋼鐵企業(yè)內(nèi)部管網(wǎng)的動(dòng)態(tài)仿真；監(jiān)控顯示設(shè)備16以 圖形化的形式對鋼鐵企業(yè)煤氣系統(tǒng)動(dòng)態(tài)進(jìn)行顯示。
從功能上講，本發(fā)明仿真了鋼鐵企業(yè)副產(chǎn)煤氣在其生產(chǎn)、消耗、運(yùn)輸、存儲(chǔ)相關(guān) 工序隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)運(yùn)行規(guī)律，并提供了煤氣系統(tǒng)調(diào)度功能，可對鋼鐵企業(yè)煤氣系統(tǒng)進(jìn) 行動(dòng)態(tài)調(diào)度，從而驗(yàn)證調(diào)度算法、查看調(diào)度效果，為煤氣系統(tǒng)的研究提供工具和手段， 為動(dòng)態(tài)平衡及動(dòng)態(tài)調(diào)度提供指導(dǎo)和參考。
副產(chǎn)煤氣產(chǎn)生和消耗工序仿真機(jī)是該發(fā)明的主要部分，分為煤氣產(chǎn)生工序仿真機(jī)
(轉(zhuǎn)爐工序仿真機(jī)l、焦?fàn)t工序仿真機(jī)2、高爐工序仿真機(jī)3)，主生產(chǎn)工序煤氣消耗 仿真機(jī)(豎爐工序仿真機(jī)4、燒結(jié)工序仿真機(jī)5、加熱爐工序仿真機(jī)6、退火爐工序仿 真機(jī)7)，輔助工序煤氣消耗仿真機(jī)(混鐵爐工序仿真機(jī)8、烘烤工序仿真機(jī)9、超細(xì) 粉工序仿真機(jī)10、石灰窯工序仿真機(jī)11)和煤氣調(diào)節(jié)用戶仿真機(jī)(發(fā)電廠煤氣消耗 仿真機(jī)12和鍋爐煤氣消耗仿真機(jī)13) 4種類型。其中焦?fàn)t工序仿真機(jī)2和高爐工序 仿真機(jī)3既仿真煤氣的產(chǎn)生過程，也仿真煤氣的消耗過程。這些煤氣產(chǎn)生(消耗)工 序仿真機(jī)具有相似的結(jié)構(gòu)，包括工序參數(shù)設(shè)置35、生產(chǎn)過程物流仿真36、算法模型 庫37、煤氣產(chǎn)生(消耗)計(jì)算38、煤氣產(chǎn)生消耗模型39、時(shí)鐘管理40、日志41、仿 真過程通訊42和仿真系統(tǒng)發(fā)布43子系統(tǒng)。其中工序參數(shù)設(shè)置35完成對該工序設(shè)備、 工藝等生產(chǎn)參數(shù)的設(shè)置，使仿真機(jī)可根據(jù)不同的參數(shù)進(jìn)行仿真計(jì)算，使仿真過程具有 一定的通用性；生產(chǎn)過程物流仿真36完成對該工序各個(gè)生產(chǎn)階段的生產(chǎn)過程仿真， 鋼鐵制造流程中，物流是基礎(chǔ)，能源的產(chǎn)生和消耗是在物流的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，因此， 能源介質(zhì)煤氣的動(dòng)態(tài)仿真也是以生產(chǎn)過程為基礎(chǔ)的；算法模型庫37保存了該工序生 產(chǎn)過程中的各種計(jì)算模型；煤氣產(chǎn)生(消耗)計(jì)算38實(shí)現(xiàn)了煤氣動(dòng)態(tài)仿真過程，煤 氣的動(dòng)態(tài)仿真是以工序生產(chǎn)階段為基礎(chǔ)，根據(jù)煤氣產(chǎn)生消耗模型39進(jìn)行計(jì)算；煤氣 產(chǎn)生消耗模型39保存了該工序煤氣動(dòng)態(tài)計(jì)算過程中的各種計(jì)算參數(shù)和模型，該模型 庫對各種模型和參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，模型可靈活替換，這種可替換性可使系統(tǒng)方便地 使用第三方提供來提高系統(tǒng)精度；時(shí)鐘管理40實(shí)現(xiàn)在時(shí)間軸上推進(jìn)系統(tǒng)的運(yùn)行，維 護(hù)仿真時(shí)鐘及時(shí)間場景；日志41記錄仿真過程發(fā)生的主要事件，日志信息可以組態(tài)， 也可以被關(guān)閉；仿真過程通訊42仿真了該工序煤氣動(dòng)態(tài)仿真過程與調(diào)度之間的交互， 它通過抽象各種調(diào)度指令定義了一系列消息，工序仿真根據(jù)消息的內(nèi)容組織生產(chǎn)；仿 真信息發(fā)布43將仿真信息動(dòng)態(tài)以廣播的形式向外部發(fā)送。
煤氣調(diào)度仿真器14模擬了鋼鐵廠生產(chǎn)計(jì)劃和煤氣平衡調(diào)度的角色，為系統(tǒng)提供了 物流生產(chǎn)的運(yùn)行基礎(chǔ)，以及煤氣系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)度命令。它包括生產(chǎn)計(jì)劃管理18、煤氣平 衡計(jì)算19、調(diào)度算法庫20、人機(jī)交互接口21和仿真過程通訊22。
煤氣管網(wǎng)仿真機(jī)15模擬鋼鐵企業(yè)內(nèi)部煤氣管網(wǎng)的運(yùn)行規(guī)律，包括煤氣管網(wǎng)參數(shù)設(shè) 置23、煤氣管網(wǎng)模型庫24、煤氣管道仿真25、煤氣加壓站仿真26、煤氣混合站仿真 27、煤氣柜仿真28、時(shí)鐘管理29、日志30、仿真過程通訊31和仿真信息發(fā)布32。 其中煤氣管網(wǎng)參數(shù)設(shè)置23設(shè)置了煤氣管網(wǎng)仿真計(jì)算的各種參數(shù)，包括管道類型、直 徑、長度、各種閥門類型，煤氣柜的類型、容量和形狀，加壓站中泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行參 數(shù)，煤氣混合站的煤氣種類及混合要求；煤氣管網(wǎng)模型庫24定義了管網(wǎng)計(jì)算的各種 模型；煤氣管道仿真25對管道的存儲(chǔ)量、壓力、流量進(jìn)行了仿真；煤氣加壓站仿真 26對煤氣進(jìn)出加壓站的壓力和流量進(jìn)行了仿真；煤氣混合站仿真27對煤氣進(jìn)出混合 站的壓力、流量及熱值進(jìn)行了仿真；煤氣柜仿真28對煤氣的進(jìn)出流量、煤氣柜壓力、 柜位及煤氣柜的放散進(jìn)行了仿真；時(shí)鐘管理29、日志30、仿真過程通訊31和仿真信 息發(fā)布32與工序仿真機(jī)中的相同名稱的模塊完成相似的功能。
監(jiān)控顯示設(shè)備16提供了煤氣系統(tǒng)的可視化界面。通過局域網(wǎng)絡(luò)17接收各工序仿 真機(jī)發(fā)布的仿真過程數(shù)據(jù)，獲得目前副產(chǎn)煤氣的發(fā)生、消耗和存儲(chǔ)狀況。監(jiān)控顯示設(shè) 備16與仿真過程完全分離，僅通過局域網(wǎng)絡(luò)17用定義好的數(shù)據(jù)進(jìn)行交互。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
1、 對能源介質(zhì)煤氣相關(guān)工序的仿真以生產(chǎn)階段為基礎(chǔ)，時(shí)間粒度達(dá)到分鐘，反 映了煤氣發(fā)生、消耗和存儲(chǔ)的瞬時(shí)不平衡，提供了研究煤氣系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的基礎(chǔ)。
2、 煤氣調(diào)度作為煤氣動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)一部分，仿真系統(tǒng)可響應(yīng)調(diào)度指令，可驗(yàn)證 調(diào)度算法的有效性和合理性，并給出調(diào)度的運(yùn)行效果，為調(diào)度的研究提供參考和指導(dǎo)。3、 通過對鋼鐵企業(yè)煤氣系統(tǒng)的建模，將各企業(yè)煤氣系統(tǒng)的差異部分變?yōu)榭奢斎?br> 的參數(shù)，例如煤氣柜容量、各相關(guān)工序的產(chǎn)能及設(shè)備工藝情況、煤氣混合站結(jié)構(gòu)形式 和調(diào)節(jié)方式等，煤氣動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)根據(jù)以上參數(shù)對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，因此本發(fā)明具有很 好的通用性。
4、 本發(fā)明提供了鋼鐵企業(yè)煤氣系統(tǒng)的研究工具和手段，可用來支持煤氣動(dòng)態(tài)平衡 調(diào)度、相關(guān)工序檢修計(jì)劃制定、煤氣系統(tǒng)相關(guān)工序和設(shè)備改造決策等工作。


圖1是鋼鐵企業(yè)煤氣動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。 圖2是煤氣產(chǎn)生(消耗)工序仿真機(jī)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
首先煤氣調(diào)度仿真器14自動(dòng)或通過人機(jī)交互接口 21由用戶選擇生產(chǎn)計(jì)劃，通過 仿真過程通訊22將生產(chǎn)計(jì)劃下達(dá)到各個(gè)生產(chǎn)工序，包括轉(zhuǎn)爐工序仿真機(jī)l、焦?fàn)t工序 仿真機(jī)2、高爐工序仿真機(jī)3、豎爐工序仿真機(jī)4、燒結(jié)工序仿真機(jī)5、加熱爐工序仿 真機(jī)6、退火爐工序仿真機(jī)7、混鐵爐工序仿真機(jī)8、烘烤工序仿真機(jī)9、超細(xì)粉工序 仿真機(jī)IO、石灰窯工序仿真機(jī)ll、發(fā)電廠煤氣消耗仿真機(jī)12和鍋爐煤氣消耗仿真機(jī) 13;各生產(chǎn)工序則通過仿真過程通訊42接收煤氣調(diào)度仿真器14的生產(chǎn)計(jì)劃，按照工 序參數(shù)設(shè)置35確定各自的設(shè)備工藝參數(shù)，生產(chǎn)過程物流仿真36在算法模型庫37的 基礎(chǔ)上，根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行生產(chǎn)過程仿真，同時(shí)煤氣產(chǎn)生(消耗)計(jì)算38根據(jù)煤氣 產(chǎn)生(消耗)煤氣39計(jì)算煤氣產(chǎn)生和消耗，并通過仿真過程通訊42將仿真結(jié)果傳送 到煤氣調(diào)度仿真器14和煤氣管網(wǎng)仿真機(jī)15，通過仿真信息發(fā)布43將顯示信息發(fā)送到 監(jiān)控顯示設(shè)備16供其進(jìn)行圖形化顯示；仿真過程中，各工序仿真機(jī)與煤氣管網(wǎng)仿真 機(jī)15通過網(wǎng)絡(luò)17進(jìn)行通訊，交換彼此煤氣仿真結(jié)果；煤氣管網(wǎng)仿真機(jī)在初始化時(shí)通 過煤氣管網(wǎng)參數(shù)設(shè)置23確定其各種參數(shù)，仿真過程中以煤氣管網(wǎng)模型庫24為基礎(chǔ)， 通過仿真過程通訊31獲得煤氣數(shù)據(jù)，煤氣管道仿真25對管道的存儲(chǔ)量、壓力、流量 進(jìn)行仿真，煤氣加壓站仿真26對煤氣進(jìn)出加壓站的壓力和流量進(jìn)行仿真，煤氣混合 站仿真27對煤氣進(jìn)出混合站的壓力、流量及熱值進(jìn)行仿真，煤氣柜仿真28對煤氣的 進(jìn)出流量、煤氣柜壓力、柜位及煤氣柜的放散進(jìn)行仿真；仿真過程中，煤氣調(diào)度仿真 器14中的煤氣平衡計(jì)算19對煤氣的平衡情況進(jìn)行評估，并依據(jù)調(diào)度算法庫20中的 算法對煤氣進(jìn)行調(diào)度，如發(fā)布調(diào)度命令給煤氣管網(wǎng)仿真機(jī)15關(guān)閉或開通相應(yīng)的閥門 對煤氣的走向進(jìn)行調(diào)節(jié)，煤氣管網(wǎng)仿真機(jī)15則根據(jù)調(diào)度指令進(jìn)行仿真。這樣，煤氣 動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)就對鋼鐵企業(yè)副產(chǎn)煤氣的產(chǎn)生、運(yùn)輸、存儲(chǔ)和消耗的動(dòng)態(tài)過程進(jìn)行了模 擬仿真，并響應(yīng)了煤氣調(diào)度指令，給出調(diào)度的運(yùn)行效果。
權(quán)利要求
1、一種鋼鐵企業(yè)煤氣動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)由Ethernet局域網(wǎng)絡(luò)(17)連接的鋼鐵企業(yè)各煤氣產(chǎn)生和消耗工序仿真機(jī)、煤氣調(diào)度仿真器(14)、煤氣管網(wǎng)仿真機(jī)(15)和監(jiān)控顯示設(shè)備(16)；煤氣產(chǎn)生和消耗工序仿真機(jī)分為煤氣產(chǎn)生工序仿真機(jī)、主生產(chǎn)工序煤氣消耗仿真機(jī)、輔助工序煤氣消耗仿真機(jī)、和煤氣調(diào)節(jié)用戶仿真機(jī)4種類型；煤氣產(chǎn)生工序仿真機(jī)模擬焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣的產(chǎn)生，主生產(chǎn)工序煤氣消耗仿真機(jī)模擬煤氣在主生產(chǎn)工序的消耗，輔助工序煤氣消耗仿真機(jī)模擬煤氣在輔助工序的消耗，煤氣調(diào)節(jié)用戶仿真機(jī)模擬煤氣在煤氣調(diào)節(jié)用戶發(fā)電廠和鍋爐的消耗；各煤氣產(chǎn)生和消耗工序仿真機(jī)分別通過局域網(wǎng)絡(luò)(17)與煤氣管網(wǎng)仿真機(jī)(15)交互煤氣的產(chǎn)生和消耗情況，共同構(gòu)成鋼鐵企業(yè)煤氣系統(tǒng)；煤氣調(diào)度仿真器(14))模擬了鋼鐵廠生產(chǎn)計(jì)劃和煤氣平衡調(diào)度的角色，為系統(tǒng)提供了物流生產(chǎn)的運(yùn)行基礎(chǔ)，以及煤氣系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)度命令；煤氣管網(wǎng)仿真機(jī)(15)實(shí)現(xiàn)了煤氣在鋼鐵企業(yè)內(nèi)部管網(wǎng)的動(dòng)態(tài)仿真；監(jiān)控顯示設(shè)備(16)以圖形化的形式對鋼鐵企業(yè)煤氣系統(tǒng)動(dòng)態(tài)進(jìn)行顯示，通過局域網(wǎng)絡(luò)(17)接收各工序仿真機(jī)發(fā)布的仿真過程數(shù)據(jù)，獲得目前副產(chǎn)煤氣的發(fā)生、消耗和存儲(chǔ)狀況；監(jiān)控顯示設(shè)備(16)與仿真過程完全分離，僅通過局域網(wǎng)絡(luò)(17)用定義好的數(shù)據(jù)進(jìn)行交互。
2、 按照權(quán)利要求1所述的仿真系統(tǒng)，其特征在于，煤氣產(chǎn)生工序仿真機(jī)包括轉(zhuǎn) 爐工序仿真機(jī)(1)、焦?fàn)t工序仿真機(jī)(2)、高爐工序仿真機(jī)(3);轉(zhuǎn)爐工序仿真機(jī)(1)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)過程中在吹氧階段轉(zhuǎn)爐煤氣的產(chǎn)生和回收過程的動(dòng)態(tài)仿真；焦?fàn)t 工序仿真機(jī)(2)實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t生產(chǎn)過程中焦?fàn)t煤氣的產(chǎn)生和回收過程的動(dòng)態(tài)仿真，同時(shí) 也對焦?fàn)t在生產(chǎn)過程中煤氣的消耗進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真；高爐工序仿真機(jī)(3)實(shí)現(xiàn)高爐生 產(chǎn)過程高爐煤氣的產(chǎn)生和回收過程的動(dòng)態(tài)仿真，同時(shí)對高爐生產(chǎn)中的熱風(fēng)爐以及噴 煤工序?qū)γ簹獾南倪M(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真。
3、 按照權(quán)利要求1所述的仿真系統(tǒng)，其特征在于，主生產(chǎn)工序煤氣消耗仿真機(jī) 包括豎爐工序仿真機(jī)(4)、燒結(jié)工序仿真機(jī)(5)、加熱爐工序仿真機(jī)(6)、退火爐 工序仿真機(jī)(7);豎爐工序仿真機(jī)(4)實(shí)現(xiàn)了豎爐工序在球團(tuán)礦生產(chǎn)過程中煤氣消耗 的動(dòng)態(tài)仿真；燒結(jié)工序仿真機(jī)(5)實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)機(jī)在燒結(jié)礦生產(chǎn)過程中煤氣消耗的動(dòng)態(tài) 仿真；加熱爐工序仿真機(jī)(6)實(shí)現(xiàn)了加熱爐在鑄坯加熱和保溫過程中煤氣消耗的動(dòng)態(tài) 仿真；退火爐工序仿真機(jī)(7)實(shí)現(xiàn)了鋼鐵制品在退火過程中煤氣消耗的動(dòng)態(tài)仿真。
4、 按照權(quán)利要求1所述的仿真系統(tǒng)，其特征在于，輔助工序煤氣消耗仿真機(jī)包 括混鐵爐工序仿真機(jī)(8)、烘烤工序仿真機(jī)(9)、超細(xì)粉工序仿真機(jī)(10)、石灰窯 工序仿真機(jī)(11);混鐵爐工序仿真機(jī)(8)實(shí)現(xiàn)了混鐵爐在鐵水保溫過程中煤氣消耗的 動(dòng)態(tài)仿真；超細(xì)粉工序仿真機(jī)(10)實(shí)現(xiàn)了超細(xì)粉生產(chǎn)過程中煤氣消耗的動(dòng)態(tài)仿真；石 灰窯工序仿真機(jī)(ll)實(shí)現(xiàn)了石灰窯生產(chǎn)過程中煤氣消耗的動(dòng)態(tài)仿真；
5、 按照權(quán)利要求1所述的仿真系統(tǒng)，其特征在于，煤氣調(diào)節(jié)用戶仿真機(jī)包括發(fā) 電廠煤氣消耗仿真機(jī)(12和鍋爐煤氣消耗仿真機(jī)(13);發(fā)電廠煤氣消耗仿真機(jī)(12) 實(shí)現(xiàn)了發(fā)電過程中煤氣消耗的動(dòng)態(tài)仿真；鍋爐煤氣消耗仿真機(jī)(13)實(shí)現(xiàn)了鍋爐燃燒過 程中煤氣消耗的動(dòng)態(tài)仿真。
6、 按照權(quán)利要求1所述的仿真系統(tǒng)，其特征在于，焦?fàn)t工序仿真機(jī)(2)和高爐 工序仿真機(jī)(3)仿真煤氣的產(chǎn)生過程和仿真煤氣的消耗過程；這些煤氣產(chǎn)生或消耗 工序仿真機(jī)具有相似的結(jié)構(gòu)，包括工序參數(shù)設(shè)置(35)、生產(chǎn)過程物流仿真(36)、 算法模型庫(37)、煤氣產(chǎn)生或消耗計(jì)算(38)、煤氣產(chǎn)生消耗模型(39)、時(shí)鐘管理(40)、日志(41)、仿真過程通訊(42)和仿真系統(tǒng)發(fā)布(43)子系統(tǒng)；其中工序 參數(shù)設(shè)置(35)完成對該工序設(shè)備、工藝等生產(chǎn)參數(shù)的設(shè)置，使仿真機(jī)可根據(jù)不同 的參數(shù)進(jìn)行仿真計(jì)算，使仿真過程具有一定的通用性；生產(chǎn)過程物流仿真(36)完 成對該工序各個(gè)生產(chǎn)階段的生產(chǎn)過程仿真，鋼鐵制造流程中，物流是基礎(chǔ)，能源的 產(chǎn)生和消耗是在物流的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，因此，能源介質(zhì)煤氣的動(dòng)態(tài)仿真也是以生產(chǎn) 過程為基礎(chǔ)的；算法模型庫(37)保存了該工序生產(chǎn)過程中的各種計(jì)算模型；煤氣 產(chǎn)生或消耗計(jì)算(38)實(shí)現(xiàn)了煤氣動(dòng)態(tài)仿真過程，煤氣的動(dòng)態(tài)仿真是以工序生產(chǎn)階 段為基礎(chǔ)，根據(jù)煤氣產(chǎn)生消耗模型(39)進(jìn)行計(jì)算；煤氣產(chǎn)生消耗模型(39)保存 了該工序煤氣動(dòng)態(tài)計(jì)算過程中的各種計(jì)算參數(shù)和模型，該模型庫對各種模型和參數(shù) 進(jìn)行統(tǒng)一管理，模型可靈活替換，這種可替換性可使系統(tǒng)方便地使用第三方提供來 提高系統(tǒng)精度；時(shí)鐘管理(40)實(shí)現(xiàn)在時(shí)間軸上推進(jìn)系統(tǒng)的運(yùn)行，維護(hù)仿真時(shí)鐘及 時(shí)間場景；日志(41)記錄仿真過程發(fā)生的主要事件，日志信息可以組態(tài)，或者被關(guān)閉； 仿真過程通訊(42)仿真了該工序煤氣動(dòng)態(tài)仿真過程與調(diào)度之間的交互，它通過抽 象各種調(diào)度指令定義了一系列消息，工序仿真根據(jù)消息的內(nèi)容組織生產(chǎn)；仿真信息 發(fā)布(43)將仿真信息動(dòng)態(tài)以廣播的形式向外部發(fā)送。
7、 按照權(quán)利要求1所述的仿真系統(tǒng)，其特征在于，煤氣調(diào)度仿真器(14)包括 生產(chǎn)計(jì)劃管理(18)、煤氣平衡計(jì)算(19)、調(diào)度算法庫(20)、人機(jī)交互接口 (21) 和仿真過程通訊(22)。
8、 按照權(quán)利要求1所述的仿真系統(tǒng)，其特征在于，煤氣管網(wǎng)仿真機(jī)(15)模擬 鋼鐵企業(yè)內(nèi)部煤氣管網(wǎng)的運(yùn)行規(guī)律，包括煤氣管網(wǎng)參數(shù)設(shè)置(23)、煤氣管網(wǎng)模型庫(24)、煤氣管道仿真(25)、煤氣加壓站仿真(26)、煤氣混合站仿真(27)、煤氣 柜仿真(28)、時(shí)鐘管理(29)、日志(30)、仿真過程通訊(31)和仿真信息發(fā)布(32); 其中煤氣管網(wǎng)參數(shù)設(shè)置(23)設(shè)置了煤氣管網(wǎng)仿真計(jì)算的各種參數(shù)，包括管道類型、 直徑、長度、各種閥門類型，煤氣柜的類型、容量和形狀，加壓站中泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn) 行參數(shù)，煤氣混合站的煤氣種類及混合要求；煤氣管網(wǎng)模型庫(24)定義了管網(wǎng)計(jì) 算的各種模型；煤氣管道仿真(25)對管道的存儲(chǔ)量、壓力、流量進(jìn)行了仿真；煤 氣加壓站仿真(26)對煤氣進(jìn)出加壓站的壓力和流量進(jìn)行了仿真；煤氣混合站仿真(27)對煤氣進(jìn)出混合站的壓力、流量及熱值進(jìn)行了仿真；煤氣柜仿真(28)對煤 氣的進(jìn)出流量、煤氣柜壓力、柜位及煤氣柜的放散進(jìn)行了仿真；時(shí)鐘管理(29)、日 志(30)、仿真過程通訊(31)和仿真信息發(fā)布32與工序仿真機(jī)中的相同名稱的模 塊完成相似的功能。
全文摘要
一種鋼鐵企業(yè)煤氣動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)，屬于冶金能源仿真技術(shù)領(lǐng)域。系統(tǒng)由Ethernet局域網(wǎng)絡(luò)連接的鋼鐵企業(yè)各煤氣產(chǎn)生和消耗工序仿真機(jī)、煤氣調(diào)度仿真器、煤氣管網(wǎng)仿真機(jī)和監(jiān)控顯示設(shè)備；煤氣產(chǎn)生和消耗工序仿真機(jī)分為煤氣產(chǎn)生工序仿真機(jī)、主生產(chǎn)工序煤氣消耗仿真機(jī)、輔助工序煤氣消耗仿真機(jī)、和煤氣調(diào)節(jié)用戶仿真機(jī)4種類型；煤氣調(diào)度仿真器(14))模擬了鋼鐵廠生產(chǎn)計(jì)劃和煤氣平衡調(diào)度的角色；煤氣管網(wǎng)仿真機(jī)(15)實(shí)現(xiàn)了煤氣在鋼鐵企業(yè)內(nèi)部管網(wǎng)的動(dòng)態(tài)仿真；監(jiān)控顯示設(shè)備(16)以圖形化的形式對鋼鐵企業(yè)煤氣系統(tǒng)動(dòng)態(tài)進(jìn)行顯示。其優(yōu)點(diǎn)在于相關(guān)工序的仿真以生產(chǎn)階段為基礎(chǔ)，時(shí)間粒度達(dá)到分鐘，反映了煤氣系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，驗(yàn)證調(diào)度算法有效性和合理性。
文檔編號(hào)G06G7/00GK101187967SQ200710178960
公開日2008年5月28日 申請日期2007年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日
發(fā)明者李華德, 李文兵, 揚(yáng) 紀(jì) 申請人:冶金自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院;北京科技大學(xué)