高爐壓縮機送風(fēng)系統(tǒng)是高爐煉鐵生產(chǎn)流程中能源消耗的關(guān)鍵環(huán)節(jié),也是整個生產(chǎn)過程中的動力樞紐。根據(jù)國家對高耗能企業(yè)提出的節(jié)能減排要求,利用控制理論方法對高爐壓縮機系統(tǒng)進行優(yōu)化控制,提高壓縮機送風(fēng)效率并節(jié)約能源。目前高爐壓縮機送風(fēng)系統(tǒng)存在性能曲線隨入口環(huán)境變化發(fā)生偏移,且壓縮機性能特性曲線與管網(wǎng)特性曲線不匹配的問題。因此,對壓縮機系統(tǒng)效率優(yōu)化與控制策略的研究具有重要意義。本文首先對該領(lǐng)域國內(nèi)外研究現(xiàn)狀做了具體的分析。目前針對壓縮機入口環(huán)境的補償方法過于粗略,且傳統(tǒng)的PID控制方法無法達到節(jié)約能源的要求。本文通過分析壓縮機性能曲線隨入口環(huán)境的變化規(guī)律,結(jié)合風(fēng)機相似定律推導(dǎo)出了壓縮機風(fēng)量風(fēng)壓修正系數(shù),再根據(jù)熱力學(xué)原理建立了壓縮機溫度補償模型,得到補償后的壓縮機轉(zhuǎn)速,提出了壓縮機入口環(huán)境分級溫度補償方案。其次,在MG模型的基礎(chǔ)上,通過分析壓縮機系統(tǒng)的工作機理,推導(dǎo)出了適合壓縮機控制器設(shè)計的雙輸入雙輸出非線性動力學(xué)模型。對壓縮機非線性模型進行了處理,并利用非線性狀態(tài)反饋精確線性化設(shè)計了壓縮機系統(tǒng)控制律,提出了基于非線性狀態(tài)反饋的壓縮機跟蹤控制方案�；谏鲜龇治龊驮O(shè)計結(jié)果,借助Matlab/simuli... 

【文章來源】：天津理工大學(xué)天津市

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Moore-Greitzer模型

- 39 -圖 4.12 壓縮機系統(tǒng)動力學(xué)模型仿真圖壓縮機雙輸入雙輸出模型如圖 4.12 所示，根據(jù)表 4-1 計算出模型仿真圖中各模塊的參數(shù)值。根據(jù) 4.3.2.1 小節(jié)中保持壓縮機穩(wěn)定運行的轉(zhuǎn)速范圍為(1500～1950r/min)和出口節(jié)流閥開度的范圍為(0.7～1),在壓縮機穩(wěn)定運行范圍內(nèi)選取控制量，分析壓縮機動力學(xué)模型的優(yōu)劣。如圖 4.13、圖 4.14 為選取壓縮機轉(zhuǎn)速 n=1700r/min，節(jié)流閥開度 γ=0.9作為輸入量的模型輸出動態(tài)特性。

- 45 -5.2 壓縮機控制系統(tǒng)仿真結(jié)果分析在Matlab/Simulink軟件平臺上搭建圖5.1所示的系統(tǒng)控制仿真模型，如圖5.2所示。由 4.3 節(jié) 計 算 的 壓 縮 機 模 型 的 系 統(tǒng) 參 數(shù) T1=0.057 、 T2=0.00000275 ， 取1 2[ ] [ 5 10]T TK k k 保證 A-BK 的特征值分配在左半開復(fù)平面的理想位置。給定壓縮機輸出流量信號為* *1 2y 6.0, y 2.25，輸出 y 跟蹤參考信號給定 y*的仿真結(jié)果如圖 5.3所示。系統(tǒng)跟蹤輸出保持穩(wěn)定，并有較好的調(diào)節(jié)時間，但穩(wěn)態(tài)輸出與參考信號給定值有一定的靜差。系統(tǒng)輸出跟蹤給存在靜差的主要原因是基于模型的系統(tǒng)狀態(tài)反饋控制，輸入偏差是維持系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)，只能使輸出趨于期望值。為了提高控制精度，本文加入PI 積分器 Kp=6.7，Ki=2.0，得到穩(wěn)態(tài)輸出跟蹤和控制效果如圖 5.4、圖 5.5 所示。加入PI 積分器后

【參考文獻】：
期刊論文
[1]葉頂開槽對軸流風(fēng)機性能影響的數(shù)值研究[J]. 葉學(xué)民,李鵬敏,李春曦.  中國電機工程學(xué)報. 2015(03)
[2]一種串聯(lián)機器人的隨機誤差分析方法[J]. 丁洪生,黃志晨,劉永俊,付鐵.  北京理工大學(xué)學(xué)報. 2014(09)
[3]高爐鼓風(fēng)機定風(fēng)量定風(fēng)壓控制系統(tǒng)的研究與分析[J]. 徐永強.  電子制作. 2013(18)
[4]高爐鼓風(fēng)機防喘振模糊PID控制算法[J]. 王延年,劉剛.  電子設(shè)計工程. 2013(07)
[5]基于相似理論的風(fēng)機性能快速計算模型[J]. 王路飛,谷波,王婷.  流體機械. 2012(07)
[6]“十二五”期間中國鋼鐵工業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略思考與路徑選擇[J]. 高洪成,婁成武.  中國軟科學(xué). 2012(06)
[7]基于差分進化算法的離心式壓縮機建模[J]. 牛大鵬,王小剛,董世建,王福利.  東北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2012(04)
[8]汽包爐單元機組的滑壓工況通用非線性輸出跟蹤控制[J]. 趙為光,夏國清,楊瑩,王亞軍,蔣海役.  中國電機工程學(xué)報. 2012(11)
[9]分子量分布的廣義狀態(tài)反饋跟蹤控制[J]. 王晶,黃穎華,曹柳林,吳海燕,靳其兵.  控制理論與應(yīng)用. 2012(02)
[10]面向鋼鐵企業(yè)的先進能源管理系統(tǒng)研究新進展[J]. 羅先喜,苑明哲,徐化巖,王宏.  信息與控制. 2011(06)

博士論文
[1]熱力過程多變量控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計[D]. 薛亞麗.清華大學(xué) 2005

碩士論文
[1]高爐熱風(fēng)爐混雜系統(tǒng)建模與協(xié)調(diào)優(yōu)化控制[D]. 滕宇.浙江大學(xué) 2014
[2]高爐鼓風(fēng)機防喘振控制方法的研究[D]. 陳毅夫.浙江大學(xué) 2013
[3]燃氣輪機壓縮系統(tǒng)穩(wěn)定性分析[D]. 韓磊.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[4]離心式壓縮機建模及仿真研究[D]. 王遠.東北大學(xué) 2012
[5]津西鋼鐵高爐風(fēng)機PCBB優(yōu)化控制研究[D]. 張禹.天津大學(xué) 2011



本文編號：2924325