天鋼28000Nm3-h制氧機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化研究.pdf

1、作為鋼鐵生產(chǎn)的輔助原料，氧、氮、氬氣體的作用十分重要。鋼鐵生產(chǎn)中的所需的氧、氮、氬都是通過(guò)空氣分離設(shè)備（即空分設(shè)備）獲得的。隨著天鋼的發(fā)展，而氧、氮、氬生產(chǎn)作為天鋼鋼鐵生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的一部分，對(duì)空分設(shè)備也越來(lái)越多地提出了安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)營(yíng)的要求。對(duì)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，則要求同時(shí)保證生產(chǎn)的安全性和連續(xù)性、氧氮?dú)迳a(chǎn)的系統(tǒng)性生產(chǎn)調(diào)整的靈活性等方面。要滿足這樣的設(shè)計(jì)要求，利用安全、可靠先進(jìn)的工控技術(shù)和更優(yōu)的控制方案無(wú)疑是十分重要的。
　　本文在針

2、對(duì)天鋼28000Nm3/h制氧機(jī)，設(shè)計(jì)了基于日本橫河CS3O00 DCS的空分設(shè)備常規(guī)控制控統(tǒng);同時(shí)根據(jù)空分裝置的工藝特點(diǎn)和控制要求，研究了空分設(shè)備關(guān)鍵設(shè)備的邏輯控制。在此基礎(chǔ)上，論文還從設(shè)備節(jié)能的角度，以實(shí)現(xiàn)空分設(shè)備的高效、節(jié)能為目標(biāo)，以技術(shù)先進(jìn)、穩(wěn)定可靠、操作維護(hù)方便、成本低廉為原則，分析了制氧設(shè)備的自動(dòng)變負(fù)荷問(wèn)題。
　　模型預(yù)測(cè)控制(MPC)是一種基于模型的計(jì)算機(jī)控制算法，由于能夠處理多變量、有約束的，具有不確定的過(guò)程，在過(guò)

3、程工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前，隨著企業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，過(guò)程限制或約束的存在可能使系統(tǒng)達(dá)不到期望的設(shè)定值;而系統(tǒng)操作者新的輸入信息以及干擾的影響，可能改變最優(yōu)穩(wěn)態(tài)的位置，因此，如何進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化與控制，使系統(tǒng)在最經(jīng)濟(jì)的狀態(tài)下運(yùn)行是研究的重點(diǎn)。
　　針對(duì)這類(lèi)問(wèn)題，采用MPC穩(wěn)態(tài)目標(biāo)計(jì)算和動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制，在每個(gè)采樣時(shí)刻，考慮可測(cè)干擾的影響下，重新進(jìn)行穩(wěn)態(tài)目標(biāo)的計(jì)算。穩(wěn)態(tài)目標(biāo)計(jì)算時(shí)保證穩(wěn)態(tài)目標(biāo)與動(dòng)態(tài)MPC計(jì)算中的輸入速率約束兼容