韶钢炼铁厂喷煤系统煤粉流量控制的研究

摘要

本文阐述了广东省韶关钢铁集团有限公司炼铁厂5号炉喷煤系统的工艺控制流程，主要完成了基于煤粉流量控制的分配器支管与风口的优化组合装置和基于SIMATICPCS7体系结构的喷煤集散控制系统的制粉、喷吹过程的开发应用。在分析了系统的现有设备状况以及技术要求之后，在对比原有的PID单回路煤粉流量控制装置的使用情况下，提出并完成了基于模糊控制的煤粉流量控制模型的总体方案和仿真分析实现。 本文介绍了喷煤系统的工艺流程及其特点，着重介绍了韶钢炼铁厂喷煤系统生产工艺流程和技术设备概况，并分析了煤粉喷吹过程中的制粉系统关键技术、喷吹系统关键技术。 并从DCS的一般概念出发，简明扼要地阐述了有关集散控制系统的发展演变过程、总体特点、体系结构和发展趋势，着重研究了韶钢炼铁厂喷煤PCS7系统构成、网络结构、设备配置、软件配置等问题。同时着重分析了电容式煤粉流量计的气固两相流测量原理，介绍螺旋极板式电容传感器的组成原理图、特点，并对韶钢炼铁厂采用的单支管煤粉流量计的应用方法、应用效果进行了分析。 本文还介绍了煤粉流量自动控制的基本原理，从系统模型着手，通过详细比较多种控制方案，提出一种基于模糊控制的智能PID控制策略。通过计算机仿真实验，验证了采用模糊控制方法的正确性，仿真结果表明，模糊控制具有改善被控过程的动态和稳态性能作用，在提高系统抗干扰性能方面优越于常规PID调节器。由于模糊控制规则的智能性，使人类对复杂非线性系统的控制能力有较大提高。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题意义与来源

1.1.1课题意义

1.1.2国内外钢铁企业喷煤系统发展状况

1.1.3韶钢炼铁厂喷煤系统生产工艺流程和技术设备概况

1.2本课题研究的中心内容

1.2.1本课题的研究目标

1.2.2研究内容

第二章喷煤系统的关键技术

2.1制粉系统关键技术

2.1.1高浓度袋式收粉器

2.1.2新型烟气炉

2.1.3自动控制

2.2喷吹系统关键技术

2.2.1喷吹罐的煤粉计量

2.2.2喷吹罐的压力控制

2.2.3喷吹量的控制及其控制算法

2.3本章小结

第三章高炉喷煤集散控制系统

3.1集散控制系统的一般概念

3.1.1 DCS发展历程

3.1.2 DCS的体系结构

3.1.3 DCS的组态

3.1.4 DCS的发展趋势和FCS的主要特点

3.2 PCS7体系结构的喷煤集散控制系统

3.2.1系统组成及网络结构

3.2.2硬件配置

3.2.3软件配置

3.2.4系统组态画面

3.3本章小结

第四章煤粉流量测量装置

4.1煤粉流量测量的方法与意义

4.1.1风口喷煤量的单支管计量

4.1.2高炉喷吹煤粉流量测量的意义

4.2电容式煤粉流量计及其功能概述

4.2.1煤粉流量计的气固两相流测量原理

4.2.2电容测头的电容量变化与时间的变化率

4.2.3气固两相中离散相质量间的关系分析

4.2.4螺旋极板式电容传感器

4.3单支管煤粉流量计在高炉喷煤系统的应用

4.3.1分配器支管与风口之间的优化组合

4.3.2误差分析

4.3.3应用效果

4.4本章小结

第五章喷吹煤粉流量控制算法研究

5.1煤粉喷吹过程控制系统概述

5.1.1煤粉流量自动控制基本原理

5.1.2被控对象模型

5.2煤粉流量控制系统的控制方案比较、选择

5.2.1常规PID控制

5.2.2达林算法

5.2.3智能PID控制

5.3模糊PID单回路智能控制器设计

5.3.1模糊控制器的基本结构和组成

5.3.2模糊控制器的设计

5.4模糊控制器的仿真模型及结果分析

5.4.1模糊控制器的仿真模型

5.4.2仿真实验结果

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢