[发明专利]一种高炉顶压控制非线性数学建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及高炉顶压控制领域,特别是一种高炉顶压控制非线性数学建模方法。

背景技术

高炉炉顶煤气余压回收透平发电系统(TRT)是一种利用高炉炉顶煤气的压力能和热能，通过透平膨胀驱动发电机或其它设备进行能量回收的系统，如图1所示，高炉煤气通过重力除尘与干法除尘后，进入TRT系统与减压阀组（TRT系统与减压阀组为并联关系），最终进入煤气总管道。系统对降低高炉能耗，提高能量利用率具有重要意义，同时还起到稳定高炉顶压的作用。系统作为一种高效的二次能源回收装置，其运行的前提是必须确保高炉顶压的稳定性。建立准确的高炉顶压控制系统数学模型是设计优良的高炉顶压控制方案的必要条件，它对稳定高炉炉顶压力、提高高炉生产的产量和质量具有重要意义。

高炉炉顶压力系统如图2所示，正常工况时，高炉煤气进入高炉顶压系统，通过可调静叶进入透平膨胀做功，膨胀后的气体进入煤气总管。快开阀和旁开阀起保护作用（正常工况时关闭，当顶压或前压高于某阈值时才打开以释放压力）。

目前国内外研究针对该对象建立的数学模型都是通过各个高炉系统过程模型结合分析得到，结构复杂，且往往未能直观的反应高炉顶压控制过程；国内外研究对高炉顶压模型未采取参数辨识的方法进行模型各项参数的确定，模型往往难以具有实用性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种高炉顶压控制非线性数学建模方法，

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种高炉顶压控制非线性数学建模方法，该方法为：

1）确定高炉炉顶压力系统静叶流通面积F与静叶开度L之间的关系：

F=K_fL+k₀；

其中，K_f、k₀均为常数；

2）确定所述静叶煤气流量Q₂与高炉炉顶煤气流量Q₁之间的关系：

Q2=2AFξΔpρ;]]>

其中，A为常数；ρ为煤气密度；ξ为静叶对煤气流的阻力系数；△p=p₁-p₂，p₁为高炉炉顶压力实际值；p₂为煤气通过高炉炉顶压力系统后高炉煤气总管的压力；

3）利用静叶煤气流量Q₂与高炉炉顶煤气流量Q₁得到高炉炉顶压力实际值p₁的微分表达式：

dp1dt=K(Q1-Q2);]]>

其中，K为常数；