一種高爐頂壓控制非線性數(shù)學(xué)建模方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高爐頂壓控制非線性數(shù)學(xué)建模方法，對(duì)高爐頂壓控制過程進(jìn)行機(jī)理分析，綜合考慮了透平機(jī)靜葉開度、高爐煤氣流量、高爐生產(chǎn)物理過程等因素的變化對(duì)高爐爐頂壓力的影響，從而通過數(shù)學(xué)模型準(zhǔn)確、有效地描述了高爐爐頂壓力控制過程，對(duì)于優(yōu)化高爐頂壓控制方案從而保證高爐的穩(wěn)順生產(chǎn)、提高高爐生產(chǎn)的產(chǎn)量和質(zhì)量具有重要的意義。
【專利說明】一種高爐頂壓控制非線性數(shù)學(xué)建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高爐頂壓控制領(lǐng)域，特別是一種高爐頂壓控制非線性數(shù)學(xué)建模方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]高爐爐頂煤氣余壓回收透平發(fā)電系統(tǒng)(TRT)是一種利用高爐爐頂煤氣的壓力能和熱能，通過透平膨脹驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)或其它設(shè)備進(jìn)行能量回收的系統(tǒng)，如圖1所示，高爐煤氣通過重力除塵與干法除塵后，進(jìn)入TRT系統(tǒng)與減壓閥組(TRT系統(tǒng)與減壓閥組為并聯(lián)關(guān)系)，最終進(jìn)入煤氣總管道。系統(tǒng)對(duì)降低高爐能耗，提高能量利用率具有重要意義，同時(shí)還起到穩(wěn)定高爐頂壓的作用。系統(tǒng)作為一種高效的二次能源回收裝置，其運(yùn)行的前提是必須確保高爐頂壓的穩(wěn)定性。建立準(zhǔn)確的高爐頂壓控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型是設(shè)計(jì)優(yōu)良的高爐頂壓控制方案的必要條件，它對(duì)穩(wěn)定高爐爐頂壓力、提高高爐生產(chǎn)的產(chǎn)量和質(zhì)量具有重要意義。
[0003]高爐爐頂壓力系統(tǒng)如圖2所示，正常工況時(shí)，高爐煤氣進(jìn)入高爐頂壓系統(tǒng)，通過可調(diào)靜葉進(jìn)入透平膨脹做功，膨脹后的氣體進(jìn)入煤氣總管。快開閥和旁開閥起保護(hù)作用(正常工況時(shí)關(guān)閉，當(dāng)頂壓或前壓高于某閾值時(shí)才打開以釋放壓力)。
[0004]目前國內(nèi)外研究針對(duì)該對(duì)象建立的數(shù)學(xué)模型都是通過各個(gè)高爐系統(tǒng)過程模型結(jié)合分析得到，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且往往未能直觀的反應(yīng)高爐頂壓控制過程；國內(nèi)外研究對(duì)高爐頂壓模型未采取參數(shù)辨識(shí)的方法進(jìn)行模型各項(xiàng)參數(shù)的確定，模型往往難以具有實(shí)用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種高爐頂壓控制非線性數(shù)學(xué)建模方法，
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種高爐頂壓控制非線性數(shù)學(xué)建模方法，該方法為:
[0007]I)確定高爐爐頂壓力系統(tǒng)靜葉流通面積F與靜葉開度L之間的關(guān)系:
[0008]F=KfL+k0 ；
[0009]其中，Kf、kQ均為常數(shù)；
[0010]2)確定所述靜葉煤氣流量Q2與高爐爐頂煤氣流量Q1之間的關(guān)系:
【權(quán)利要求】
1.一種高爐頂壓控制非線性數(shù)學(xué)建模方法，其特征在于，該方法為: 1)確定高爐爐頂壓力系統(tǒng)靜葉流通面積F與靜葉開度L之間的關(guān)系:
F=KfL+k0 ； 其中，Kpktl均為常數(shù)； 2)確定所述靜葉煤氣流量Q2與高爐爐頂煤氣流量Q1之間的關(guān)系: Λ _ 4?αρ Ca =—j=r—^―-1 其中，A為常數(shù)；P為煤氣密度；ξ為靜葉對(duì)煤氣流的阻力系數(shù)；Λ P=P1-P2, P1為高爐爐頂壓力實(shí)際值；Ρ2為煤氣通過高爐爐頂壓力系統(tǒng)后高爐煤氣總管的壓力； 3)利用靜葉煤氣流量Q2與高爐爐頂煤氣流量Q1得到高爐爐頂壓力實(shí)際值P1的微分表達(dá)式:
- = KiQl-Q1) X
dt 其中，K為常數(shù)； 4)將步驟2)的公式代入步驟3)的公式中，得到+

dt`Λ?ξ H P 5)將步驟I)的公式代入步驟4)的公式中，得到: ^El=^k^￡(k I+κιβΞΚ十 mi; Λ 者— I P 6)將步驟5)的公式離散化，得到高爐爐頂壓力實(shí)際值的離散表達(dá)式:
Ji1(Jt) = P1 (k-l) + aL(k) ?Λ]ρι (Ar) -15 + bQt (k)+C^Jpt (A)-15 +d ； 其中，a、b、c、d為常數(shù),利用最小二乘法確定a、b、C、d (k)為k時(shí)刻高爐爐頂壓力實(shí)際值；L(k)為k時(shí)刻靜葉開度W1GO為k時(shí)刻高爐爐頂煤氣流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐頂壓控制非線性數(shù)學(xué)建模方法，其特征在于，所述步驟2)中，煤氣通過高爐爐頂壓力系統(tǒng)后高爐煤氣總管的壓力P2的取值范圍為10KPa-15KPa。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高爐頂壓控制非線性數(shù)學(xué)建模方法，其特征在于，煤氣通過高爐爐頂壓力系統(tǒng)后高爐煤氣總管的壓力P2為15KPa。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3之一所述的高爐頂壓控制非線性數(shù)學(xué)建模方法，其特征在于，所述步驟6)中,利用最小二乘法確定a、b、C、d的具體步驟如下: 1)建立以下準(zhǔn)則函數(shù),/(&):
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高爐頂壓控制非線性數(shù)學(xué)建模方法，其特征在于[a, b, c, d] = [-0 .0176，5.0789X 10-5，-46.1392，671.4824]。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103823925SQ201410037817
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】安劍奇, 吳敏, 何勇, 曹衛(wèi)華, 李潤亞 申請(qǐng)人:中南大學(xué)