基于柜位预测的钢铁企业煤气动态平衡实时控制方法技术

一种基于柜位预测的钢铁企业煤气动态平衡实时控制方法，涉及钢铁企业副产煤气的动态平衡实时控制技术，用以解决由于短时原因导致的煤气系统供需不平衡问题。本发明专利技术在煤气系统自动化系统检测技术、控制手段的完善的基础上，使调度人员全面、系统了解煤气系统的运行情况，包括主管网压力、流量、用户流量、各输送设备、存储设备的运行状态等，同时根据当前一段时间煤气系统运行实际数据和对主要生产情况的估计，采用回归模型预测煤气系统未来一段时间内的发展趋势，在此基础上系统将综合现场调度人员的各种平衡经验，动态给出可调整用户使用煤气量或混合站调整热值的操作建议，达到快速平衡煤气用量，减少煤气放散，高效利用煤气的目的。

Real time control method of gas dynamic balance in iron and steel enterprise based on prediction of cabinet position

A cabinet position prediction of iron and steel enterprises dynamic balance of gas real-time control method based on real-time dynamic balance control technology involved in iron and steel enterprises by-product gas, used to solve the short-term gas system causes the imbalance of supply and demand problem. The present invention in the control system automation system gas detection technology, the improvement on the basis of the dispatching personnel to comprehensively and systematically understand the operation of the gas system, including the pressure of the main network, traffic, user traffic, transportation equipment, storage equipment running status, at the same time according to the actual operation data for a period of time and gas system the main production estimates, using the regression model to predict the development trend of gas system in the next period of time, on the basis of comprehensive on-site scheduling system will be the balance of experience, give users can adjust the dynamic gas mixing station or adjust the calorific value of operational recommendations, to achieve rapid balance of gas consumption, reduce gas emission, high efficiency with the purpose of gas.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种自动化控制技术，涉及钢铁企业副产煤气(高炉煤气、 焦炉煤气、转炉煤气)的动态平衡实时控制技术，特别是基于柜位预测的钢 铁企业煤气动态平衡实时控制方法，以解决由于短时原因导致的煤气系统供 需不平衡问题。
技术介绍
目前，钢铁企业的煤气平衡处于离线阶段，大多数企业可根据月检修计 划由技术人员提前制定煤气平衡方案，通知到调度，再由调度下传至各操作 岗位执行操作。而对于由于非计划检修引起的短时煤气不平衡，由于各企业 的管理理念的不同，大多釆用岗位操作人员——^调度人员了解各岗位情况 ——^电话通知操作^——^反映调度人员调配后情况，如此反复至煤气供用 平衡，其滞后的缺限易引起煤气管网压力波动，给生产带来隐患；由于调度 人员能力各异、平衡方法不同，煤气的利用率将大大降低。同时由于各企业的自动化系统的检测水平、控制及调控手段各有不同， 造成调度人员在进行煤气平衡时没有定量平衡的手段，主要依靠调度人员的 经验及试验性的方法，如果该调度人员经验丰富，煤气系统将较快恢复正常 运行；而如果该调度人员为新上岗人员，煤气系统恢复到正常可能会需要较 长的时间并会增加煤气放散的机率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于煤气柜位预测的钢铁企业煤气动态平衡实 时控制方法，为调度人员提供全面、系统、直观的煤气工艺数据显示并给出 量化的调整方法用以解决煤气平衡调度中存在的缺限。本专利技术的技术方案是基于柜位预测的钢铁企业煤气动态平衡实时控制 方法，至少包含a、数据采集与监视控制系统将现场煤气系统关键参数通过多组前端测控 单元或网关经通信驱动模块将现场的工艺参数读入至SCADA实时数据库，各 操作终端通过网络读取数据库内工艺参数数据并将各阀门的控制命令下发 SCADA数据库中，SCADA数据库经通信驱动模块发送至现场控制系统，实现整体煤气系统工艺参数的数据采集及关键设备的远程控制；b、 利用煤气气柜柜位预测模块，以当前煤气平衡量前一段时间的数据为 基础，基于最小二乘法的系统辨识方法，在线辨识系统的参数，并作出预测； 根据预测结果，煤气平衡分配模块进行煤气分配量的调整平衡；c、 柜位预测模块和煤气平衡分配模块通过接口模块实现与实时数据库之 间的数据交换，将影响气柜柜位及管网稳定的实时数据传递给柜位预测模块 并接收来自预测模块的运行结果，将其显示于煤气SCADA中；d、 根据气柜柜位的趋势预测曲线及预测值与目标值、设定值的位置关系 计算出焦炉煤气、高炉煤气的可调整量；e、 通过煤气实时平衡调整的SCADA系统内的人机接口，将煤气系统工艺 参数全面的、直观的显示出来。在所述方法中，数据采集与控制是煤气系统现有的PLC或DCS实现的， 经过工业级网关转换成统一的通讯协议，采用光纤环网实现SCADA数据的采 集与控制。在所述方法中，SCADA实时数据库服务器应用于unix操作系统；终端操 作站为windows操作系统。在所述方法中，釆集参数主要包括有煤气系统工艺管网上的压力、流 量、温度；煤气发生量各高炉的净化系统、焦炉发生量、各转炉煤气回收系 统；焦煤、高煤、转煤的气柜存储系统；混合、输送、加压环节如各混合站的压力、流量、热值、配比；主要控制参数包括气柜入口阀门、混合站内各压力、流量控制阀、热值、配比系数的设定。在所述方法中，煤气平衡调整规则库的制定，包含用户优先规则、煤气 最大利用规则确定调整的顺序，根据气柜柜位的上限目标值、下限目标值、 上限设定值、下限设定值、实时放散量等计算出焦炉煤气、高炉煤气的可调 整量，并综合考虑焦炉煤气、高炉煤气的变化趋势、混合站的热值允许范围 等综合因素，给出各混合站中焦煤、高煤的最大增加量或最大限制量，最大 限度提高煤气利用率。在所述方法中，所述当前煤气平衡量前一段时间选取30分钟。 本专利技术在煤气系统自动化系统检测技术、控制手段的完善的基础上，使 调度人员全面、系统了解煤气系统的运行情况，包括主管网压力、流量、用 户流量、各输送设备、存储设备的运行状态等，同时根据当前一段时间煤气 系统运行实际数据和对主要生产情况的估计，采用回归模型预测煤气系统未 来一段时间内的发展趋势，在此基础上系统将综合现场调度人员的各种平衡 经验，动态给出可调整用户使用煤气量或混合站调整热值的操作建议，达到 快速平衡煤气用量，减少煤气放散，高效利用煤气的目的。 本专利技术技术的有益效果是本专利技术在钢铁企业煤气系统中建立了实时煤气数据监控系统，应用了回 归模型给出关键缓冲用户气柜柜位的变化趋势，计算出煤气平衡可调配量， 依据本公司长期累积的煤气平衡经验规则得出定量的煤气平衡指导信息，为 调度人员提供全面、系统、直观的支持手段，使其能够及时调整用户煤气使 用量，达到保证煤气系统稳定安全生产的目的；合理经济的使用煤气，减少 城市环境污染；提高能源介质转换过程中总体利用效率。本方法可应用于冶金企业的副产煤气的实时平衡控制，用于为调度人员 提供煤气平衡的理想方法。附图说明图1为煤气系统数据采集与监视控制(SCADA)系统结构图2为煤气系统动态平衡实时控制软件结构图； 图3为煤气系统调整平衡量的方法；图4为柜位变化趋势表。具体实施例方式以下结合附图，对本专利技术的技术方案进行详细说明。图l显示本专利技术的数据采集与监视控制系统(Supervisory Control and Data Acquisition以下简称SCADA系统)。如图所示，本专利技术的数据采集与控 制是基于煤气系统现有的基础可编程序控制器(Program Logic controller 以下简称PLC)或集散型控制系统(Distributed control system以下简称 DCS)实现的，经过各工业级网关转换成统一的通讯协议，采用光纤环网实现 SCADA系统数据的采集与控制。数据采集与监视控制系统SCADA将现场煤气系统关键参数通过多组前端测控单元或网关经通信驱动模块将现场的工艺参数 读入至SCADA实时数据库，各操作终端通过网络读取数据库内工艺参数数据并 将各阀门的控制命令下发SCADA数据库中，SCADA数据库经通信驱动模块发送 至现场控制系统，实现整体煤气系统工艺参数的数据采集及关键设备的远程 控制。SCADA系统内设实时数据库服务器1和服务器2，用于实现煤气系统关键数 据的采集及控制，双机热备，该实时数据库为关系型实时数据库，Unix操作 系统。主要检测参数如高炉、焦炉、转炉、混合煤气发生量，高炉、焦炉、 转炉、混合煤气使用量，高炉煤气、焦炉煤气气柜柜位，气柜上升速度、高 炉运行状态、焦炉运行状态、转炉运行状态、各混合站运行状态等。终端操 作站可设有多个，终端操作站l…终端操作站n的操作系统为windows xp.本 专利技术的SCADA系统采集数据所涉及的基础PLC及DCS系统如图l所示有西门子公司的S7系列控制器如S7-200可编程序控制器、S7-300可编程序控制器、S7-400 可编程序控制器；日本横河公司生产的CSIOOO、 CS3000集散控制系统； Schneider公司生产的Quantum CPU412、 CPU514可编程序控制器；AB公司的 Logix 5550可编程序控制器；ABB公司的Freelance2000集散控制系统、AC8本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于柜位预测的钢铁企业煤气动态平衡实时控制方法，其特征是，应至少包含：　　　　ａ、数据采集与监视控制系统ＳＣＡＤＡ将现场煤气系统关键参数通过多组前端测控单元或网关经通信驱动模块将现场的工艺参数读入至ＳＣＡＤＡ实时数据库，各操作终端通过网络读取数据库内工艺参数数据并将各阀门的控制命令下发ＳＣＡＤＡ数据库中，ＳＣＡＤＡ数据库经通信驱动模块发送至现场控制系统，实现整体煤气系统工艺参数的数据采集及关键设备的远程控制；　　　　ｂ、利用煤气气柜柜位预测模块，以当前煤气平衡量前一段时间的数据为基础，基于最小二乘法的系统辨识方法，在线辨识系统的参数，并作出预测；根据预测结果，煤气平衡分配模块进行煤气分配量的调整平衡；　　　　ｃ、柜位预测模块和煤气平衡分配模块通过接口模块实现与实时数据库之间的数据交换，将影响气柜柜位及管网稳定的实时数据传递给柜位预测模块并接收来自预测模块的运行结果，将其显示于煤气ＳＣＡＤＡ中；　　　　ｄ、根据气柜柜位的趋势预测曲线及预测值与目标值、设定值的位置关系计算出焦炉煤气、高炉煤气的可调整量；　　　　ｅ、通过煤气实时平衡调整的ＳＣＡＤＡ人机接口，将煤气系统工艺参数全面的、直观的显示出来。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：温燕明，耿晓宁，崔雪梅，范昆，张洪瑞，宋扬，吕玉红，姬厚华，刘树梅，李会龙，
申请(专利权)人：济南钢铁集团总公司，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]