[发明专利]一种钢铁企业转炉煤气优化控制系统

摘要

一种钢铁企业转炉煤气优化控制系统，属于流程工业优化控制技术领域。该系统包括：模型仿真模块、优化模型及求解模块、离线指导模块、在线控制模块四个部分。模型仿真模块、优化模型及求解模块、离线指导模块运行在客户端，在线控制模块运行在服务器端。模型仿真模块建立煤气柜、加压机、阀门、管网等设备的数学模型并进行仿真，仿真结果给优化模型及求解；优化模型及求解模块建立加压机的启停及转速模型、阀门开关及开度模型、煤气柜柜容与压力模型、发电机能源消耗模型、管网模型等设备的优化数学模型，优化模型及求解模块的结果需要模型仿真模块的验证；离线指导模块，利用优化模型及求解模块验证通过的优化结果给出设备运行方案。优点在于，解决多转炉煤气柜、多用户、多加压机、不同压力等级的转炉煤气供应问题。

主权项

1.一种钢铁企业转炉煤气优化控制系统，其特征在于，包括：模型仿真模块、优化模型及求解模块、离线指导模块、在线控制模块；模型仿真模块、优化模型及求解模块、离线指导模块运行在客户端，在线控制模块运行在服务器端；模型仿真模块建立煤气柜、加压机、阀门、管网设备的数学模型并进行仿真，仿真结果给优化模型及求解模块；优化模型及求解模块建立加压机的启停及转速模型、阀门开关及开度模型、煤气柜柜容与压力模型、发电机能源消耗模型、管网模型设备的优化数学模型，优化模型及求解模块的结果需要模型仿真模块的验证；离线指导模块，利用优化模型及求解模块验证通过的优化结果给出设备运行方案；在线控制模块包括：数据采集和远程控制，数据采集把采集到的数据发送给模型仿真模块、优化模型及求解模块、离线指导模块，远程控制利用离线指导模块的方案给设备下发控制指令；在线控制模块采集煤气柜、加压机、阀门、发电机设备信息；模型仿真模块、优化模型及求解模块、离线指导模块向在线控制模块请求数据，在线控制模块接收离线指导模块的方案并下发控制指令到煤气柜、加压机、阀门、发电机设备，装在客户端的模块与装在服务器端的模块通过webapi方式通讯；模型仿真模块利用仿真工具建立包括：煤气柜、加压机、阀门、管网设备的数学模型，利用实际数据对数学模型进行验证；利用柜容变化方向增减、柜容变化速度、柜容变化加速度能够预判转炉煤气系统的变化趋势，当变化超出调整限时对加压机的转速进行调整；对转炉煤气管网模型进行水力学计算，计算出用户侧的流量和压力；生产系统不允许进行试验，必须先在仿真模型上对优化控制算法进行验证，仿真模型是与用户进行交互的重要手段；优化模型及求解模块建立设备优化数学模型，设备优化数学模型包括：加压机的启停及转速模型、阀门开关及开度模型、煤气柜柜容与压力模型、发电机能源消耗模型、管网模型；设备优化数学模型的约束包括：管网压力范围、加压机出口压力范围、阀门开度、柜容上下限；目标函数：转炉煤气发电效益‑转炉煤气加压耗电成本‑维修成本，综合效益最大；采用ILOG优化求解工具进行求解，并与模型仿真模块进行集成，设置数据接口，具备与现场自动化系统对接的条件，此时可以到现场进行方案交流；离线指导模块，经过现场同意，接上自动化信号，对现场人员进行操作指导，验证系统的有效性；最后，在线控制模块，经过离线运行考核后，各项结果满足预期指标后，切换到在线自动优化控制模式；并实时采集煤气柜、加压机、阀门、管网设备信息；转炉煤气优化控制的步骤如下：第一步，模型仿真模块建立包括：煤气柜、加压机、阀门、管网的模型，使用实际数据对仿真模型进行验证；第二步，优化模型及求解模块建立包括：煤气柜柜容与压力模型、加压机的启停及转速模型、阀门开关及开度模型、发电机能源消耗模型、管网模型的优化模型，采用ILOG优化求解工具进行求解；第三步，离线指导模块根据优化结果对现场人员进行操作指导，验证系统的有效性；第四步，在线控制模块实时采集设备数据，对离线运行考核后，满足预期指标后，下发控制指令到煤气柜、加压机、阀门。