[发明专利]基于动态矩阵控制的钢铁企业蒸汽管网压力控制系统

摘要

一种基于动态矩阵控制的钢铁企业蒸汽管网压力控制系统，属于钢铁企业蒸汽管网压力控制技术领域。包括系统硬件及应用模块；系统硬件包括关系数据库服务器，实时数据库服务器，应用服务器，工程师站；关系数据库服务器与工程师站和应用服务器相连，应用服务器除与关系数据库服务器相连外，还与实时数据库和工程师站相连，保持三者之间数据交换；应用模块包括关系数据库，数据采集模块，数据结果显示模块，管网计算模块、管网调度模块和管网控制模块；其中数据结果显示模块部署在工程师站，计算模块、调度模块和控制模块部署在应用服务器，关系数据库部署在关系数据库服务器，数据采集模块部署在实时数据库。优点在于：实现了管网快速控制，保证管网运行安全。

主权项

一种基于动态矩阵控制的钢铁企业蒸汽管网压力控制系统，其特征在于，包括系统硬件及应用模块；系统硬件包括关系数据库服务器，实时数据库服务器，应用服务器，工程师站；关系数据库服务器与工程师站和应用服务器相连，应用服务器除与关系数据库服务器相连外，还与实时数据库和工程师站相连，保持三者之间数据交换；应用模块包括关系数据库，数据采集模块，数据结果显示模块，管网计算模块、管网调度模块和管网控制模块；其中数据结果显示模块部署在工程师站，计算模块、调度模块和控制模块部署在应用服务器，关系数据库部署在关系数据库服务器，数据采集模块部署在实时数据库；关系数据库是显示模块与计算模块、调度模块和控制模块之间的数据通讯媒介；计算模块、调度模块和控制模块将计算结果写入关系数据库，显示模块再从关系数据库中读出并予以显示关系数据库：存储用于模型计算、调度模块、控制模块、数据显示的数据。包括管点信息，管段信息，计算模块、调度模块和控制模块的结果信息；数据采集模块：由实时数据库和现场采集仪表以及传输网络组成；现场采集仪表将信息实时传入实时数据库中，并有数据采集模块根据要求向管网计算模型提供数据；数据结果显示模块：数据接口部分，为模型计算提供数据输入功能，包括读取数据文件，直接读取GIS信息功能；计算结果的显示对模型计算结果实现多种方式显示，包括图表显示和图形显示；管网计算模块：建立多气源管网拓扑模型结构，并对管网结构进行合理适当的串联、并联简化，便于模型计算；基于IF97公式，水力学热力学定律，以及基尔霍夫定律建立蒸汽管网水力热力耦合计算模型；通过牛顿‑拉夫逊法求解管网水力热力模型，通过压降计算公式，将节点流量连续方程组表示为以管段压降为未知量的方程组；之后，利用环路压降能量方程，将方程中的管段压降表示为管段始段、末段压力的差值，得到关于节点压力的非线性方程组；利用泰勒公式将方程组线性化，并对其求解，得到独立节点压力的修正量；采用同样流程，得到独立节点温度的修正量；随后迭代求解独立节点压力、温度，管段压降、温降，管段流量和参考节点流量，直到满足精度要求。管网调度模块：蒸汽管网数学规划、企业规则混合调度模型，以启发式规则调度为主，通过数学规划方法根据情况在备选规则间进行选择，达到最优的控制效果；当产汽、用汽设施有计划发生变化，预判其变化幅度后，首先适时增或减干熄焦发电机组抽汽量，其次根据数学规划求解调整合适锅炉气源的负荷；调度模型‑计算模型方案验证；在汽源正常产汽参数和用户的蒸汽需求量条件下，不考虑蒸汽通过管网传输过程中的参数变化影响，根据估计的用户参数，求解优化运行的调度模型，得到最优的运行方案；根据步骤一优化求得的汽源产汽量，通过管网仿真计算得到到达各用户 的蒸汽参数；是判断到达用户蒸汽参数是否满足需求，如不满足则提高汽源的产汽参数，回到第一步，重新计算；如满足则确定调度方案，结束。管网控制模块：建立层级递阶控制模型和预测控制模型。