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9.3鞍钢能源中心

(2022-03-12 13:58:08)
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我的教师生涯中主要的工作还是科学研究,教学工作主要是指导硕士和博士研究生。当我到东工报到后,头一周就给我分配了科研任务,跟李宝泽老师一起参加鞍钢能源中心的设计与开发的研究工作。没想到,李老师有了病,让我跟着郑怀远老师一起去鞍钢工作。郑老师是我校计算机,特别是数据库领域的著名学者,打我认识郑老师之后得到他很多帮助,也从他那儿学到了很多东西。

跟着郑老师跑鞍钢成了我一项经常性的工作。鞍钢能源中心的负责人是侯君实,当时正在跟日本和德国探讨引进国外能源管理中心的可能性。鞍钢能源中心的项目是学校的大项目,负责人是苏士权副校长,当时的校长陆钟武也曽亲自过问过。我们教研室的杨自厚、李宝泽和郑秉霖,计算机的郑怀远和姚天顺等大腕人物都或多或少的参与过这个项目。企业办事效率低下,我们跑好多趟往往也没有什么结果。渐渐地,大人物都不去了,剩下我和程润伟,还有通信专业的刘书生,咱们三个算是常去人员。程润伟比我低一届,他是李宝泽老师的硕士研究生,毕业后留在我们教研室。所以我们俩一直走的很近,他也成为我最好的朋友,一直到现在。我们在鞍山,有大人物一起来时就住东山宾馆,这里条件比较好。光我们三个小喽啰时就住鞍钢招待所。那时还是89人一间的大房间,有时跟天南海北来的采购员共居一室,听他们胡吹烂侃,也知道了不少人间烟火和世态炎凉。

看看总这么跑不做具体事情也不行,我便和程润伟商量决定自己上企业里去调研,了解钢铁企业能源系统的运作方式和存在的问题。我心中怀着一个小九九,就是想看看能不能找出一些优化问题来做做。从烧结、炼焦、炼铁、炼钢,到初轧、热轧、冷轧等钢铁生产的全工序我们跑了一个遍,又去了发电厂、水厂、氧气厂等辅助工序了解了电、水、蒸汽、氧气、煤气,包括焦炉煤气、高炉煤气和转炉煤气的产生和使用。从此我对钢铁行业的能源系统有了一些感性的认识,这些知识给我日后的研究工作带来了巨大的好处。

首先我撰写了一份“鞍钢能源系统的调研报告”,这份报告比较详细的介绍了鞍钢各道工序设备情况,能源使用情况,以及存在的各种问题。并提出了用计算机系统集中管理各种主要能源的设想。这个报告只有一个手写版,我曾经给杨老师、李老师看过,他们也没有什么具体指示。于是便成了我压箱底的重要资料,我后面好几项研究都靠它做基础。当时给了我一个本科生,让我指导他做毕业设计,我也没有更多的课题给他做,只好让他参考我的调研报告对鞍钢能源中心作可行性分析。结果这小伙儿跑了几趟鞍山也没什么结果,最后还是抄袭我的调研报告拼凑了一篇学士论文算是过了关。后来我好像就没怎么指导过本科生,也不知道是什么原因。

在自发电厂的调研中,我遇到了一个杨自厚老师的硕士生,他告诉我发电厂的多种燃料锅炉的效率曲线的识别问题很难做,于是引起了我的注意。这个学生是鞍钢子弟,在鞍钢活动能力强,我便托他收集多种燃料锅炉的各种数据,他欣然允诺了。我很想在这里谢谢他,可惜我忘了他的名字。

所谓多燃料锅炉是钢铁企业的自发电厂为了节省能源,使用焦炉煤气、高炉煤气和天然气等多种燃料。由于各种燃气的热值不同,燃烧效率也不同,那么混烧多种燃料的效率曲线对怎样最优的混合使用多种燃料就十分的重要。而要实现混合的优化首要问题就是要获得多种燃料混烧的效率曲线,这便是我想解决的多种燃料效率曲线的辨识问题。那个同学给我收集来了大量的多种燃料锅炉在不同燃料组合下的效率值,有了这些数据我就有了计算的基础。文献中有研究:多种燃料锅炉的效率曲线使用多种燃料的效率曲线组合而成的,而单种燃料的效率曲线是一个含有3个参数的二次函数,n种燃料锅炉的效率曲线则表达为一个含有3n个参数的分式函数。这种含有分式函数的非线性函数变化规律复杂,辨识的难度是非常大的。加上数据量非常大,而数据误差又非常大,所以用一般的最小二乘法很难取得好的效果。幸好我是学大系统出身的,于是我采用了一种两阶段的递阶辨识方法。先按效率的大小分成曲线段,相应的数据也分成较小的数据组,在每段中用最小二乘法辨识多种燃料的效率曲线参数,而对其他效率段的参数值采用预估值。而在上级系统中使用总体最小二乘法对所有预估值进行更新。如此迭代反复便可获得有效的结果。我将上述工作写成论文,最后在《信息与控制》上发表了。后来为了改善曲线辨识的质量,我又加上了用人机交互的方法对数据进行预筛选,获得了更好的效果。第二篇论文第二年也发到了《信息与控制》上了,后一篇文章发表出来时已经是1989年了。

我在鞍钢调研中另一项工作则是制氧厂的制氧机的调度问题。制氧厂是钢厂的要害企业,我们连厂子的大门都没能进去,只是在厂外的办公室里与厂里的技术人员交流才知道这个问题的。钢铁厂的制氧机是为炼钢吹氧提供氧气的,因此制氧厂的运行调度高度依赖炼钢计划。由于钢厂的炼钢订单数量和设备维修的影响,在一段时期内需要的氧气量是变化的。制氧厂有多台不同容量的制氧机,制氧能力和能效指标也不相同,制氧机的制氧量可在一定范围内变化,但能耗效率却有不同;另外制氧机开启需要较长的准备时间并要消耗一定量的电力。那么如何制定制氧机开停和运行计划,在满足炼钢氧气需要的前提下,使运行费用最省便是一个优化问题。这个问题实际上和我硕士论文所做的梯级电站的开发顺序有很多相似之处,无非是制氧机可以停机,而电站建成就不能退出。另一个不同点是各台制氧机的不同的工作点能耗水平也不同。为此我设计了一个两级递阶的生产调度优化的模型,上机采用了我提出的混合进制数来描述状态,用动态规划来做制氧机的开机优化,而在下级用线性规划来确定各台制氧机的最佳的工作点。模型试算取得了很好的效果。论文写好后我投到了我们自控系办的《控制与决策》期刊上,作者署名是:我、程润伟、李宝泽和杨自厚。论文很快通过评审,并已经出了校样。这时问题来了,原来李宝泽老师要提教授却没有作为第一作者的论文,杨自厚老师问《控制与决策》编辑部:“不是汪定伟写的一篇论文要发表了吗?”编辑部告诉杨老师,第一作者是我本人。杨老师便要求编辑部把第一作者改为李老师,于是编辑部打电话给我争取我的意见,我心中虽不乐意但还是不好意思,只好同意了。论文1987年发表在《控制与决策》上,署名为:李宝泽、我、程润伟和杨自厚。李老师自然成功地当上了教授。

 

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