[发明专利]高炉/转炉区段排队系统解析仿真方法

说明书

技术领域  

    本发明涉及一种钢铁高炉—转炉区段工艺界面“一罐到底”模式，具体地说是用于钢铁企业高炉—转炉区段工艺界面“一罐到底”模式排队系统的仿真与优化方法，属于钢铁技术领域。

背景技术   

钢铁生产流程包含了化学冶金一凝固过程一冶金的物理过程等方面的变化过程，实现钢铁生产流程的总体优化必须遵循单体优化一区段优化一整体优化的原则，高炉一转炉区段工艺技术界面是钢铁生产过程中连接炼铁与炼钢两大工序的重要区段，起到承上启下的作用，也是关系到钢铁生产流程整体优化的关键区段。近年来，对高炉一转炉区段进行了广泛的研究，但主要集中在区段生产过程的物流调控、铁水供应质量、单体工艺设备优化及工艺技术等方面，而关于区段界面模式的物流仿真优化研究较少，因此对高炉一转炉区段进行更深一步的物流仿真研究，从物流畅通，时间组织,作业时间的角度出发，合理设置高炉—转炉区段的受铁罐、转炉、高炉的数目，减少等待时间，把高炉一转炉区段各工序紧凑布置，使流程中物流参数衔接匹配、生产组织合理高效、能耗小，环境友好，对于流程结构调整与优化是十分必要的。

本文基于WITNESS建立了以串联为主，多服务台的四级循环排队网络的高炉—转炉区段“一罐到底”界面模式（如图1所示）的仿真模型，定量研究了平材（大高炉对大转炉）高炉—转炉区段“一罐到底”界面模式排队模型中系统指标与单多队列，受铁罐配置关系。通过对首秦高炉—转炉区段界面的仿真实验，确定了在等待时间较少，钢铁产量较多的情况下的受铁罐周转罐数的最佳配置。 

发明内容                         

本发明的目的是用于钢铁企业高炉—转炉区段工艺界面“一罐到底”模式排队系统的仿真与优化方法，从数学解析和WITNESS仿真的角度出发，获得受铁罐最优周转罐数。

本发明的技术方案：该方法基于排队论，采用数学解析和WITNESS仿真的方法分析了高炉—转炉区段界面“一罐到底”模式的队列类型，在等待时间较少，生产能力较高的条件下的受铁罐周转最优个数，其具体步骤包括如下： 

（1）、根据排队论，对此排队系统的单队列和多队列的系统指标进行了比较，并计算得出单队列排队方式的各项指标都优于多队列的；

（2）、在步骤（1）的结论基础上，通过对钢厂高炉—转炉区段界面的WITNESS仿真，建立了受铁罐周转罐数与生产能力，平均作业忙率和平均等待时间的关系模型，得到了受铁罐周转罐数的最优数目max y与生产能力y₁、平均等待时间y₂和作业平均忙率y₃之间的关系式为： 。在等待时间较少，平均作业忙率较高和生产能力较高的情况下计算出最优受铁罐数。

所述排队论主要的稳定态指标（公式）如下： 

A、M/M/1（受铁罐到达时间和服务时间服从指数分布，服务台个数是一个）:

平均队长：                                      

平均等待队长：                          

平均等待时间：                                    

平均逗留时间：                                      

B、M/M/2（受铁罐到达时间和服务时间服从指数分布，服务台个数是两个）:

平均队长：                                     

平均等待队长：                            

平均等待时间：                                                                        

平均逗留时间：