高炉煤气余压发电装置中炉顶压力稳定性分析与控制试验研究

摘要

本文基于流体力学理论对TRT系统中的顶压波动进行了深入的理论分析和研究，建立了TRT管路系统的流体力学平衡控制方程；同时首创性地设计和建造了TRT装置模拟试验台，并制定了TRT装置顶压稳定性问题的实验方案；本文根据流体力学控制模型成功地研制出基于SIEMENSWINCC组态平台的TRT顶压稳定性控制软件(STPC)，并在TRT装置模拟试验台上对STPC软件进行了反复试验，结果表明该软件对模拟炉顶压力波动和重故障紧急停机切换过程，控制准确、有效，精度高，可以工程应用。　　论文的创新点主要表现在：(1)首次对TRT装置中管路系统压力流量变化进行流体力学理论分析，建立了控制顶压稳定性的理论模型与数学方程，并据此研制出顶压稳定性软件。　　(2)设计并制造了TRT装置的模拟试验台，并成功地进行了顶压稳定性的控制软件的模拟试验。这在国内是首创的，国际上也未见报道。　　(3)采用本论文的控制软件，通过在模拟试验台上的实验，表明该软件对于顶压稳定性的控制精度大大高于目前工程中所采用的PID控制精度，在国内是领先的，国际上居先进水平。

目录

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第一章绪论

本章摘要

1.1高炉煤气余压透平发电(TRT)技术概述

1.1.1高炉煤气余压透平发电(TRT)技术特点

1.1.2 TRT系统技术发展概述及发展趋势

1.2 TRT装置中顶压稳定性控制的重要性

1.3论文的研究目标、内容与意义

1.4论文的研究方法以及本文结构

1.5论文的立项与成果奖励

1.6论文的主要创新点

第二章顶压稳定性的流体力学模型与数学求解

本章摘要

2.1安装TRT装置的高炉炼铁管路系统的构成

2.2顶压稳定性因素分析

2.3管路系统流动的静态分析

2.4管路系统动态瞬变分析

2.4.1特征线方程

2.4.2特征线方程的网格差分格式

2.4.3单管混合问题的特征线差分方法

2.4.4管网模拟计算

2.4.5 Newton-Raphson迭代法

2.5顶压稳定性的控制计算

第三章高炉TRT装置的管路系统参数的确定

本章摘要

3.1气路系统中管件的阻尼系数计算

3.1.1直管中摩擦损失计算公式

3.1.2局部阻力损失

3.2高炉内的基本情况

3.3高炉鼓风机的气动特性

3.3.1高炉生产对高炉鼓风机的要求

3.3.2高炉鼓风机的型式

3.3.3高炉鼓风机的特性曲线

3.4透平机运行特性及其三元性能计算

第四章顶压稳定性自动控制器的设计

本章摘要

4.1传统的PID控制

4.4.1 P调节

4.4.2 I调节

4.1.3.D调节

4.1.4.PID调节

4.1.5 PID控制的优缺点

4.2.模糊控制(Fuzzy Logic Control)

4.2.1模糊控制的基本原理

4.2.2模糊化

4.2.3模糊推理

4.2.4去模糊化

4.2.5模糊控制器设计步骤

4.2.6模糊控制的优缺点

4.3.混合式专家控制器

4.3.1知识基

4.3.2推理机构

4.3.3仿真和应用研究

4.3.4 TRT装置运行过程中相关参数控制

第五章顶压稳定性自动控制系统的设计

本章摘要

5.1控制系统的目标与功能

5.2 STPC控制软件设计的基本思想

5.3 STPC控制系统的具体功能介绍

5.3.1.STPC软件上位系统的基本功能介绍

5.3.2.PLC系统

第六章TRT装置顶压稳定性的实验

本章摘要

6.1实验装置及其设备

6.1.1 TRT装置模拟试验台的设计与制造

6.1.2模拟试验台设备介绍

6.2实验内容和步骤

6.3实验结果与讨论

6.3.1 TRT装置模拟试验台风源风机试验结果

6.3.2 TRT顶压稳定试验装置阀门及静叶测试结果

6.3.3顶压波动静叶调节控制

6.3.4紧急切换控制

第七章总结与展望

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文目录

致谢

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