天鋼28000Nm3-h制氧機控制系統(tǒng)的設計與優(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、氬都是通過空氣分離設備（即空分設備）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，對空分設備也越來越多地提出了安全生產(chǎn)、經(jīng)濟運營的要求。對控制系統(tǒng)來說，則要求同時保證生產(chǎn)的安全性和連續(xù)性、氧氮氬生產(chǎn)的系統(tǒng)性生產(chǎn)調(diào)整的靈活性等方面。要滿足這樣的設計要求，利用安全、可靠先進的工控技術和更優(yōu)的控制方案無疑是十分重要的。
　　本文在針

2、對天鋼28000Nm3/h制氧機，設計了基于日本橫河CS3O00 DCS的空分設備常規(guī)控制控統(tǒng);同時根據(jù)空分裝置的工藝特點和控制要求，研究了空分設備關鍵設備的邏輯控制。在此基礎上，論文還從設備節(jié)能的角度，以實現(xiàn)空分設備的高效、節(jié)能為目標，以技術先進、穩(wěn)定可靠、操作維護方便、成本低廉為原則，分析了制氧設備的自動變負荷問題。
　　模型預測控制(MPC)是一種基于模型的計算機控制算法，由于能夠處理多變量、有約束的，具有不確定的過程，在過

3、程工業(yè)中得到廣泛的應用。當前，隨著企業(yè)規(guī)模的擴大，系統(tǒng)越來越復雜，過程限制或約束的存在可能使系統(tǒng)達不到期望的設定值;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，如何進行系統(tǒng)的優(yōu)化與控制，使系統(tǒng)在最經(jīng)濟的狀態(tài)下運行是研究的重點。
　　針對這類問題，采用MPC穩(wěn)態(tài)目標計算和動態(tài)優(yōu)化控制，在每個采樣時刻，考慮可測干擾的影響下，重新進行穩(wěn)態(tài)目標的計算。穩(wěn)態(tài)目標計算時保證穩(wěn)態(tài)目標與動態(tài)MPC計算中的輸入速率約束兼容