高炉风机防喘振优化控制设计.pdf

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1、·8·工业仪表与自动化装置2015年第4期高炉风机防喘振优化控制设计纪天波，宋菁华，林舒，杨春节(1．河北津西钢铁集团股份有限公司，河北迁西064302；2．浙江大学控制系，杭州310027)摘要：鼓风机是高炉炼铁过程的重要动力装置，风机的工作状况将直接影响高炉的日常生产。喘振是风机的不稳定运行工况，风机控制系统必须有防喘振控制功能才能保证风机自身与高炉的安全运行。该文综合考虑风机的稳态特性与动态特性设计喘振避免方案，基于Greitzer模型设计控制率，并利用李雅普诺夫定理证明其稳定性。在MATLAB@

2、／SIMULINK@平台上的仿真显示该控制方案既能扩大风机的运行范围，又能保障风机在较高效率工况点上稳定运行，从而有效避免了喘振的发生。关键词：高炉风机；Greitzer模型；喘振避免中图分类号：TP277．3文献标志码：A文章编号：1000—0682(2015)04—0008—04Designofoptimalanti-surgecontrolforblastfurnaceblowersJITianbo，SONGJinghuaz，LINShu，YANGChunjie(1．HebeiJinxiIron＆

3、SteelGroupCo．，Ltd．，HebeiQianxi064302，China；2．DepartmentofControlScienceandEngineering，ZhejiangUnivemity，Hangzhou310027，China)Abstract：Blowersareimportantpowerequipmentintheblastfurnaceprocess．Thedailyproductionofblastfurnaceisaffectedbytheworkingconditio

4、nofblowersdirectly．Surgeistheinstabilityofblow—ers．Anti—surgefunctionisessentialincontrolsystemsofblowerstoguaranteethesafeoperationofblastfurnaceaswellasblowersthemselves．Inthispaper，asurgeavoidanceschemeisdesignedonconsidera—tionofthesteady—stateanddyn

5、amiccharacteristicsofblowers．BasedonthemodelofGreitzer，acontrollawisderivedwithitsstabilityprovedbyLyapunovTheorem．SimulationsonMATLAB@／SIMULINK@platformshowthattheproposedcontrolschemecannotonlyexpandtheoperationrangeofblowers，butalsoguaranteethestabili

6、tyofblowersrunningathighereficiencypoints，thusavoidingsurgeeffectively．Keywords：blastfumaceblowers；Greitzermodel；surgeavoidance控制器，并没有考虑压缩机的动态特性，其操作范围0引言也局限在压缩机的稳定区域如防喘振线附近。该文高炉鼓风机是炼铁工艺过程不可或缺的动力设将围绕Greitzer模型展开分析并以此为基础设计控备，对整个钢铁企业而言，风机的运行状态与企业的制器，这将拓宽控制器

7、的适用范围。产量、效益、安全息息相关_4J。喘振是风机特有的1Greitzer模型稳定性分析不稳定运行工况，它的存在严重限制了风机的稳定工作范围和运行效率。以往的喘振避免策略是建立该文利用李雅普诺夫直接法来分析Greitzer模在压缩机特性曲线的基础上，依据防喘振线而设计型的稳定性。为了便于分析，对系统进行坐标变换，使得系统的平衡点(。，)移至新坐标系下的原点处，如图1所示。收稿日期：2014一l1—1O新坐标定义为：基金项目：国家863项目“基于CMC的大型高炉冶炼综合自动化技术与系统的研制与应用”(

8、2012AA041709)。国家自然科学基一金项目“大型高炉高性能运行控制的实验验证平台构建及应用验=一(2)证”(61290321)其中：代表压缩机的质量流速，代表容腔升压。作者简介：纪天波(1968)，男，河北迁西人，电气自动化专业工程师，从事发电系统方案设计与项目管理等。此时，系统的特性相应变换为：2015年第4期工业仪表与自动化装置·9·L的左侧，一般研究中就可以把压缩机的最大升压点妒作为喘振点来考虑。根据文献[2]的记载，压缩机．