[发明专利]基于多车制协同控制的高炉上料方法

说明书

技术领域

本发明属于高炉上料系统优化控制领域。具体涉及一种基于模型的多车制协同控制高炉上料方法。

背景技术

随着我国现代化进程的不断加快，对钢铁需求的数量与质量与日俱增。我国的钢铁生产工艺正向数字化的高新技术方向发展。作为整个钢铁生产中的重要环节，高炉炼铁工艺中的高新技术应用尤为重要，其技术指标对整个钢铁工艺流程有着直接和显著的影响。其中高炉上料系统为整个高炉的核心设备，负责原料的输送。对高炉上料系统采用合理优化与控制，成为现代钢铁工艺中的一个重要课题。

高炉上料是炼铁高炉系统中最重要的一环，有效的上料规划及分配，及时、准确的配料是保证高炉产量和产品质量的前提。高炉上料系统包括料车上料系统和炉顶布料系统。料车上料系统必须快速严谨，如果上料慢，赶不上料线，影响产量；而上错料，高炉将不能正常生产。所以高炉上料装置是生产中的重要环节，提高其自动化水平，可以大大减轻工人劳动强度，提高生产效率。根据现代化高炉的要求，上料控制系统需要实现自动配料、自动上料及自动检测，体现系统稳定性、先进性和经济实用性，因此从设计的初级阶段到完成应用阶段，需要一直采用先进的控制方案和硬件控制技术，才能最终完成这一重要系统。

目前国内高炉上料系统普遍采用的是四车制固定模式上料系统，四车制上料为两车焦碳两车矿石(两焦两矿）；由于焦矿1：5比例的分配原因，使两个焦碳槽不能完全利用，6吨容量每次装载4.3吨，利用率不足80%，制约了高炉上料的能力，降低了炼铁的效率。对此，本发明提出基于模型的高炉上料系统车制调度优化控制方案，对高炉上料系统进行车制改造。

在高炉上料系统车制改造中，五车制上料为两车焦碳三车矿石(两焦三矿),第五车的料车选择是问题的关键之一。同时，在四车制和五车制进行智能切换时，要求对切换时的料车分配问题进行合理的规划，实现系统现场运作的正常和稳定，这是车制改造中的重点，进而确保各料车之间任务的无缝对接，使系统的稳定性不受到任何影响，同时能有效提高生产效率。

发明内容

本发明的要解决的技术问题是提供一种基于多车制协同控制的高炉上料方法，该方法在满足工况约束条件下，根据给定的上料量和上料车制，通过对高炉上料系统车制的自主判断，实现四车制上料和五车制上料的自主切换，达到基于多车制协同的焦矿优化控制的目的。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

基于多车制协同控制的高炉上料方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一、确定高炉上料系统车制矩阵的标记分配机制；采用四车制时，先依次进行两车焦碳的上料并在第二车焦碳上料完成时候进行车制矩阵的标记，然后再进行两车矿石的上料并在第二车矿石上料完成时候进行车制矩阵的标记；以此类推，只要遇到焦碳上料完成的矩阵标记，则进行两车矿石的上料；只要遇到矿石上料完成的矩阵标记，则进行两车焦碳的上料；

采用五车制时，先依次进行两车焦碳的上料并在第二车焦碳上料完成时候进行车制矩阵的标记，然后再进行三车矿石的上料并在第三车矿石上料完成时候进行车制矩阵的标记；以此类推，只要遇到焦碳上料完成的矩阵标记，则进行三车矿石的上料，同理，只要遇到矿石上料完成的矩阵标记，则进行两车焦碳的上料；

步骤二、确定高炉上料系统工况约束条件，并对高炉上料系统工况约束条件的各项参数进行初始化；

高炉上料控制系统必须满足相应的工况约束条件才可进行正常工作，其中工况约束条件包括：高炉东、西焦集中斗最大容量                                               ，高炉东、西矿集中斗最大容量，炼铁工艺焦/矿比例和高炉上料系统的料车车制；

步骤三、通过对高炉上料控制系统满足的工况约束条件进行分析，根据高炉上料总量最大化原则建立工况约束条件；

工况约束条件为：

                         (1)

                           (2)

                           (3)

    式(1)、(2)和(3)中：表示高炉东焦集中斗配焦量，

                     表示高炉西焦集中斗配焦量，

                    表示高炉东矿集中斗配矿量，

                    表示高炉西矿集中斗配矿量，

表示炼铁工艺焦/矿比例，

表示由工艺决定的常数，