高炉炉顶煤气余压回收透平发电装置(Top Gas Pressure Recovery TurbineUnit)简称TRT,是目前国际上公认的有价值的二次能源回收装置。它通过将高炉炉顶煤气导入透平膨胀机做功,使高炉炉顶煤气的压力能及热能转化为机械能再驱动发电机发电。TRT装置发电成本低,发电过程中不产生任何污染和公害,回收能源效果显著。但作为高炉的附属设备,TRT装置投运的前提是保证高炉顶压稳定,从而不影响炼铁主流程工艺。传统的TRT顶压控制系统是串级结构的,主、副回路均采用PID控制算法。然而,随着冶金高炉的大型化和现代炼铁技术的发展,对高炉顶压的稳定性要求越来越高,传统控制方法已难以达到预期的控制要求。本文分析了影响TRT顶压控制效果的主要因素和当前实现TRT顶压高精度控制所需解决的关键技术,并提出了改善TRT顶压控制系统的方法。(1)针对TRT顶压控制系统主回路:本文详细分析了高炉料柱对TRT装置高炉顶压的影响,采用机理分析和基于工业现场实际运行数据的参数辨识相结合的方法,建立并验证了以高炉料柱的料线高度和透平机静叶开度为输入、高炉炉顶压力为输出的TRT装置高炉顶压动态模型。在该模型基础上设计了基于带前馈结构DMC的主回路控制算法。并通过MATLAB仿真比较了带前馈结构DMC与普通DMC、前馈PID和普通PID的控制效果,仿真结果表明,带前馈结构的DMC算法能够有效提高顶压控制效果,并具有良好的鲁棒性。(2)针对TRT顶压控制系统副回路:本文设计并实现了基于FPGA的数字式电液伺服控制器以替代传统的模拟式电液伺服控制器,解决了原控制器PID参数不方便调节等问题,并为在副回路中应用先进控制算法提供了硬件平台,从而为优化副回路性能,进一步提高TRT顶压控制效果打下了基础。