利用模式識(shí)別技術(shù)對(duì)爐況整體狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明所設(shè)計(jì)的一種利用模式識(shí)別技術(shù)對(duì)爐況整體狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估的方法，它依次進(jìn)行如下步驟：1）采集高爐中各種所需的數(shù)據(jù)；2）將爐頂氣流分布模式劃分為A個(gè)類(lèi)；將爐型變化模式劃分為B個(gè)類(lèi)；將爐溫變化模式劃分為C個(gè)類(lèi)；將爐缸工作狀態(tài)模式劃分為D個(gè)類(lèi)；4）確認(rèn)當(dāng)前的爐況；5）選擇下料指數(shù)、熔損反應(yīng)碳量、高爐利用系數(shù)和燃料比對(duì)步驟4中得到的當(dāng)前爐頂氣流分布狀況、爐型變化狀況、爐溫狀況和爐缸狀況進(jìn)行評(píng)判。本發(fā)明的爐況整體狀態(tài)評(píng)估方法能在整體上反映高爐的運(yùn)行狀態(tài)，爐況評(píng)估結(jié)果更加準(zhǔn)確，實(shí)時(shí)性更強(qiáng)，提高了高爐維護(hù)依據(jù)的準(zhǔn)確性，降低了高爐運(yùn)行失常的可能性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】利用模式識(shí)別技術(shù)對(duì)爐況整體狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋼鐵冶煉控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地指一種利用模式識(shí)別技術(shù)對(duì)爐況整體狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估的方法。
技術(shù)背景
[0002]目前中國(guó)鋼產(chǎn)量產(chǎn)能7億多噸，中國(guó)大多采用高爐煉鐵，每座高爐都配套有燒結(jié)廠、焦化廠，燒結(jié)、焦化、煉鐵共同構(gòu)成了煉鐵系統(tǒng)，每一個(gè)煉鐵系統(tǒng)都是一系列巨大的污染源，每年產(chǎn)生大量的粉塵、噪聲和二氧化硫等污染物，一旦高爐系統(tǒng)失常，產(chǎn)生的排放更是驚人，高爐整體狀態(tài)的穩(wěn)妥、可控成了廣大高爐工作者的主要目標(biāo)。
[0003]目前高爐逐步走上大型化，每座高爐內(nèi)容積為IOOOm3至5500m3不等，以容積為3200m3的高爐為例，每天可以生產(chǎn)9000噸左右的生鐵，產(chǎn)生15000噸左右的CO2，一旦高爐整體狀況失常，產(chǎn)量會(huì)下降，但消耗則會(huì)大幅度上升，如生鐵產(chǎn)量下降到5000噸，但消耗相差無(wú)幾，這種失常也會(huì)打亂整個(gè)鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的生產(chǎn)節(jié)奏，給生產(chǎn)組織造成巨大破壞，確保高爐整體狀況的穩(wěn)定、順行成了高爐操作第一等的任務(wù)。
[0004]盡管高爐本身是一種多變量、大滯后、非線(xiàn)性的巨大系統(tǒng)，高爐冶煉過(guò)程中存在著巨大的物質(zhì)流、能量流、信息流，對(duì)于大于2000m3的大型高爐，每年都會(huì)因操作原因發(fā)生幾次整體性失常，一旦判斷有誤，就會(huì)造成巨大損失，但由于高爐體積巨大，監(jiān)測(cè)信息量很大，每座大型高爐都有500點(diǎn)以上的檢測(cè)內(nèi)容，不同人員因經(jīng)驗(yàn)、技能的差異對(duì)同一爐況會(huì)得出不同的觀點(diǎn)，會(huì)采取不同的調(diào)劑措施，最終結(jié)果截然不同，目前信息技術(shù)突飛猛進(jìn)，用計(jì)算機(jī)來(lái)輔助或者自動(dòng)進(jìn)行爐況的判斷就成為必然，多年來(lái)，國(guó)內(nèi)外的高爐工作者在高爐數(shù)學(xué)模型開(kāi)發(fā)，高爐專(zhuān)家系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用等方面進(jìn)行了幾十年的探索，盡管取得了一些成績(jī)，但與實(shí)用性的要求相比仍然相距甚遠(yuǎn)，文獻(xiàn)“儲(chǔ)滿(mǎn)生，基于反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的全高爐數(shù)學(xué)模型概述，河南冶金，2009年6月”中概述了近幾十年來(lái)日本在高爐數(shù)學(xué)模型開(kāi)發(fā)方面所取得的成就，大部分實(shí)用的數(shù)學(xué)模型只關(guān)注高爐的局部問(wèn)題，如布料模擬、爐型管理、爐缸平衡、管道、滑料等，全爐數(shù)學(xué)模型僅僅有演示功能，實(shí)際用于高爐過(guò)程評(píng)判與控制則相差甚遠(yuǎn)，文獻(xiàn)“陳令坤等，高爐冶煉專(zhuān)家系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研究，鋼鐵，2006年I月”等所涉及的專(zhuān)家系統(tǒng)也是通過(guò)利用人工智能技術(shù)對(duì)單個(gè)的控制目標(biāo)(如爐型管理、布料控制、爐溫控制和爐缸平衡計(jì)算等)進(jìn)行處理，將各個(gè)目標(biāo)組合成一個(gè)高爐過(guò)程評(píng)判的整體，但個(gè)目標(biāo)的優(yōu)化并不代表整體的優(yōu)化。目前還沒(méi)有利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)實(shí)時(shí)評(píng)估高爐整體狀況的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是要提供一種利用模式識(shí)別技術(shù)對(duì)爐況整體狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估的方法，該方法能實(shí)現(xiàn)高爐運(yùn)行狀態(tài)的整體精準(zhǔn)評(píng)估。
[0006]為實(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的利用模式識(shí)別技術(shù)對(duì)爐況整體狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估的方法，其特征在于，它包括如下步驟:
[0007]步驟1:通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊，實(shí)時(shí)采集高爐運(yùn)行過(guò)程操作數(shù)據(jù)、高爐冷卻系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、高爐原料數(shù)據(jù)、高爐布料矩陣數(shù)據(jù)、爐頂煤氣溫度數(shù)據(jù)、高爐煤氣成分?jǐn)?shù)據(jù)、下料速度數(shù)據(jù)、料面偏斜程度數(shù)據(jù)、爐缸中心點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)和爐缸殘存渣鐵量數(shù)據(jù)，所述高爐運(yùn)行過(guò)程操作數(shù)據(jù)包括風(fēng)口區(qū)理論燃燒溫度數(shù)據(jù)、風(fēng)口區(qū)風(fēng)速數(shù)據(jù)、風(fēng)口區(qū)風(fēng)量數(shù)據(jù)、風(fēng)口區(qū)風(fēng)溫?cái)?shù)據(jù)、風(fēng)口區(qū)風(fēng)壓數(shù)據(jù)、加濕量數(shù)據(jù)、富氧量數(shù)據(jù)、噴煤量數(shù)據(jù)，所述高爐冷卻系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括冷卻壁溫度數(shù)據(jù)、冷卻系統(tǒng)流量數(shù)據(jù)、冷卻水壓力數(shù)據(jù)和冷卻水溫度數(shù)據(jù)；
[0008]步驟2:將步驟I中采集到的數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中；
[0009]步驟3:在計(jì)算處理模塊中利用步驟I中采集的爐頂煤氣溫度數(shù)據(jù)和高爐煤氣成分?jǐn)?shù)據(jù)設(shè)定爐頂氣流分布樣本單元，該爐頂氣流分布樣本單元中的數(shù)據(jù)用于描述爐頂氣流分布模式，利用該爐頂氣流分布樣本單元對(duì)爐頂氣流變化進(jìn)行無(wú)指導(dǎo)的分類(lèi)計(jì)算，然后對(duì)分類(lèi)計(jì)算的結(jié)果自動(dòng)進(jìn)行模式識(shí)別，利用現(xiàn)有k-means算法將爐頂氣流分布模式劃分為A個(gè)類(lèi)，上述這A類(lèi)爐頂氣流分布模式構(gòu)成爐頂氣流分布標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)，該爐頂氣流分布標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)中儲(chǔ)存了 A類(lèi)爐頂氣流分布狀況；
[0010]在計(jì)算處理模塊中利用步驟I中采集的冷卻壁溫度數(shù)據(jù)、冷卻系統(tǒng)流量數(shù)據(jù)、冷卻水壓力數(shù)據(jù)和冷卻水溫度數(shù)據(jù),按照包含全部模式的原則設(shè)計(jì)爐型變化樣本庫(kù),該爐型變化樣本庫(kù)中的數(shù)據(jù)用于描述爐型變化模式，利用該爐型變化樣本庫(kù)對(duì)冷卻壁溫度變化利用無(wú)指導(dǎo)的分類(lèi)算法自動(dòng)進(jìn)行模式識(shí)別，用7?9個(gè)冷卻壁溫度數(shù)據(jù)及該冷卻壁溫度數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的冷卻系統(tǒng)流量數(shù)據(jù)、冷卻水壓力數(shù)據(jù)和冷卻水溫度數(shù)據(jù)構(gòu)成一個(gè)爐型變化樣本，表示爐型變化，通過(guò)現(xiàn)有SOFM自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法將爐型變化模式劃分為B個(gè)類(lèi)，上述B類(lèi)爐型變化模式構(gòu)成爐型變化標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)，該爐型變化標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)中儲(chǔ)存了 B類(lèi)爐型變化狀況；
[0011]在計(jì)算處理模塊中利用采集的風(fēng)口區(qū)風(fēng)量數(shù)據(jù)、風(fēng)口區(qū)風(fēng)溫?cái)?shù)據(jù)、風(fēng)口區(qū)風(fēng)壓數(shù)據(jù)、加濕量數(shù)據(jù)、富氧量數(shù)據(jù)、噴煤量數(shù)據(jù)、高爐布料矩陣數(shù)據(jù)、高爐原料數(shù)據(jù)、高爐煤氣成分?jǐn)?shù)據(jù)、下料速度數(shù)據(jù)、料面偏斜程度數(shù)據(jù)和爐頂煤氣溫度數(shù)據(jù)按照包含全部模式的原則設(shè)計(jì)爐溫變化樣本庫(kù)，該爐溫變化樣本庫(kù)中的數(shù)據(jù)用于描述爐溫變化模式，利用該爐溫變化樣本庫(kù)對(duì)爐溫變化利用無(wú)指導(dǎo)的分類(lèi)算法自動(dòng)進(jìn)行模式識(shí)別，將爐溫變化模式劃分為C個(gè)類(lèi)，上述爐溫用鐵水中硅含量表示，上述C類(lèi)爐溫變化模式構(gòu)成爐溫變化標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)，該爐溫變化標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)中儲(chǔ)存了 C類(lèi)爐溫狀況；
[0012]在計(jì)算處理模塊中利用采集的爐缸中心點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)和爐缸殘存渣鐵量數(shù)據(jù)評(píng)估爐缸工作狀態(tài)，設(shè)計(jì)由爐缸中心點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)、爐缸殘存渣鐵量數(shù)據(jù)、風(fēng)口區(qū)理論燃燒溫度數(shù)據(jù)、風(fēng)口區(qū)風(fēng)速數(shù)據(jù)、風(fēng)口區(qū)風(fēng)壓數(shù)據(jù)和風(fēng)口區(qū)風(fēng)溫?cái)?shù)據(jù)構(gòu)成的爐缸工作狀態(tài)樣本，該爐缸工作狀態(tài)樣本中的數(shù)據(jù)用于描述爐缸工作狀態(tài)模式，通過(guò)該爐缸工作狀態(tài)樣本對(duì)爐缸工作狀態(tài)利用無(wú)指導(dǎo)的分類(lèi)算法自動(dòng)進(jìn)行模式識(shí)別，識(shí)別出爐缸工作狀態(tài)的模式后，構(gòu)成爐缸工作狀態(tài)案例庫(kù)，通過(guò)現(xiàn)有k-means算法，利用爐缸工作狀態(tài)案例庫(kù)將爐缸工作狀態(tài)模式劃分為D個(gè)類(lèi)，這D類(lèi)爐缸工作狀態(tài)模式構(gòu)成爐缸工作狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)，該爐缸工作狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)中儲(chǔ)存了 D類(lèi)爐缸狀況；
[0013]步驟4:每間隔一定時(shí)間對(duì)爐況進(jìn)行一次判斷，判斷時(shí)首先從數(shù)據(jù)庫(kù)中將當(dāng)前的高爐運(yùn)行過(guò)程操作數(shù)據(jù)、高爐冷卻系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、高爐原料數(shù)據(jù)、高爐布料矩陣數(shù)據(jù)、爐頂煤氣溫度數(shù)據(jù)、高爐煤氣成分?jǐn)?shù)據(jù)、下料速度數(shù)據(jù)、料面偏斜程度數(shù)據(jù)、爐缸中心點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)和爐缸殘存渣鐵量數(shù)據(jù)取出，分別構(gòu)建出當(dāng)前的爐頂氣流分布樣本、爐型變化樣本、爐溫變化樣本和爐缸工作狀態(tài)樣本，上述當(dāng)前的爐頂氣流分布樣本、爐型變化樣本、爐溫變化樣本和爐缸工作狀態(tài)樣本與步驟3中得到的爐頂氣流分布標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)中的A個(gè)類(lèi)爐頂氣流分布狀況、爐型變化標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)中的B個(gè)類(lèi)爐型變化狀況、爐溫變化標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)中的C個(gè)類(lèi)爐溫狀況、爐缸工作狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)中的D類(lèi)爐缸狀況進(jìn)行比對(duì)，最接近當(dāng)前爐頂氣流分布樣本、爐型變化樣本、爐溫變化樣本和爐缸工作狀態(tài)樣本的一類(lèi)爐頂氣流分布狀況、爐型變化狀況、爐溫狀況和爐缸狀況即表示當(dāng)前的爐況；
[0014]步驟5:得到每批料的下料時(shí)間即下料指數(shù)，通過(guò)爐頂煤氣成分、鼓風(fēng)參數(shù)計(jì)算得到熔損反應(yīng)碳量，通過(guò)每天的鐵水產(chǎn)量計(jì)算出高爐單位容積的鐵產(chǎn)量，得到高爐利用系數(shù)，通過(guò)每天的鐵產(chǎn)量及燃料消耗得到燃料比(冶煉一噸生鐵所消耗的燃料)，在計(jì)算處理模塊中用下料指數(shù)、熔損反應(yīng)碳量、高爐利用系數(shù)和燃料比對(duì)步驟4中得到的當(dāng)前爐頂氣流分布狀況、爐型變化狀況、爐溫狀況和爐缸狀況進(jìn)行評(píng)判；判斷高爐實(shí)時(shí)的下料指數(shù)是否在8?IOmin/批范圍內(nèi)，高爐實(shí)時(shí)的熔損反應(yīng)碳量是否在95?115kg/t范圍內(nèi)、高爐實(shí)時(shí)的高爐利用系數(shù)是否在2.3?2.8t/m3.d范圍內(nèi)、高爐實(shí)時(shí)的燃料比是否在490?530kg/t范圍內(nèi)，如果所述下料指數(shù)、熔損反應(yīng)碳量、高爐利用系數(shù)和燃料比均在上述范圍內(nèi)，說(shuō)明當(dāng)前爐頂氣流分布狀況、爐型變化狀況、爐溫狀況和爐缸狀況正常，即爐況正常，反之，所述下料指數(shù)、熔損反應(yīng)碳量、高爐利用系數(shù)和燃料比有一項(xiàng)不在上述范圍內(nèi)，說(shuō)明爐況異常。
[0015]所述爐頂氣流分布模式為25類(lèi)，爐型變化模式為25類(lèi)，爐溫變化模式為7類(lèi)，爐缸工作狀態(tài)模式為16類(lèi)。
[0016]所述步驟I中，所述爐缸中心點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)通過(guò)爐底溫度檢測(cè)數(shù)據(jù)得到；所述爐缸殘存渣鐵量數(shù)據(jù)通過(guò)物料平衡計(jì)算得到；所述風(fēng)口區(qū)理論燃燒溫度數(shù)據(jù)由現(xiàn)有的風(fēng)口區(qū)理論燃燒溫度經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得到；風(fēng)口區(qū)風(fēng)速數(shù)據(jù)為風(fēng)量/進(jìn)風(fēng)面積。
[0017]所述步驟4中，每間隔30分鐘對(duì)爐況進(jìn)行一次判斷。
[0018]本發(fā)明通過(guò)上述步驟實(shí)現(xiàn)了高爐運(yùn)行狀態(tài)的整體評(píng)估，相比傳統(tǒng)的高爐的局部問(wèn)題評(píng)估方法，本發(fā)明的爐況整體狀態(tài)評(píng)估方法能在整體上反映高爐的運(yùn)行狀態(tài)，爐況評(píng)估結(jié)果更加準(zhǔn)確，實(shí)時(shí)性更強(qiáng)，提高了高爐維護(hù)依據(jù)的準(zhǔn)確性，降低了高爐運(yùn)行失常的可能性。
[0019]說(shuō)明書(shū)附圖
[0020]圖1為本發(fā)明裝置部分的結(jié)構(gòu)框圖。
[0021]其中，I一數(shù)據(jù)米集模塊、2—數(shù)據(jù)庫(kù)、3—聞爐、4一計(jì)算機(jī)處理模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
[0023]高爐狀況:高爐運(yùn)行的穩(wěn)定性對(duì)于容積大于2000m3的高爐有特殊的重要性，一旦大型高爐失常，將嚴(yán)重干擾整個(gè)鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)，這里的實(shí)施例針對(duì)2000m3以上的大型高爐，這些高爐均裝備有完備的一級(jí)自動(dòng)化(用于設(shè)備控制的可編程邏輯控制器、DCS (distributed control systems,分散控制系統(tǒng)))和二級(jí)自動(dòng)化,其中二級(jí)自動(dòng)化裝備有完備的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，如Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)、SQL數(shù)據(jù)庫(kù)，該實(shí)施例系統(tǒng)包括用于從高爐3中獲取數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集模塊1、與數(shù)據(jù)采集模塊I連接的數(shù)據(jù)庫(kù)2、與數(shù)據(jù)采集模塊I連接的計(jì)算機(jī)處理模塊4，所述數(shù)據(jù)庫(kù)2還與計(jì)算機(jī)處理模塊4連接。如圖1所示。[0024]基于以上特點(diǎn)本發(fā)明的一種利用模式識(shí)別技術(shù)對(duì)爐況整體狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估的方法，包括如下步驟:
[0025]步驟1:步驟1:通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊(包括分散控制系統(tǒng)和可編程邏輯控制器)，實(shí)時(shí)采集高爐運(yùn)行過(guò)程操作數(shù)據(jù)、高爐冷卻系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、高爐原料數(shù)據(jù)、高爐布料矩陣數(shù)據(jù)、爐頂煤氣溫度數(shù)據(jù)、高爐煤氣成分?jǐn)?shù)據(jù)、下料速度數(shù)據(jù)、料面偏斜程度數(shù)據(jù)、爐缸中心點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)和爐缸殘存渣鐵量數(shù)據(jù)，所述高爐運(yùn)行過(guò)程操作數(shù)據(jù)包括風(fēng)口區(qū)理論燃燒溫度數(shù)據(jù)、風(fēng)口區(qū)風(fēng)速數(shù)據(jù)、風(fēng)口區(qū)風(fēng)量數(shù)據(jù)、風(fēng)口區(qū)風(fēng)溫?cái)?shù)據(jù)、風(fēng)口區(qū)風(fēng)壓數(shù)據(jù)、加濕量數(shù)據(jù)、富氧量數(shù)據(jù)、噴煤量數(shù)據(jù)，所述高爐冷卻系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括冷卻壁溫度數(shù)據(jù)、冷卻系統(tǒng)流量數(shù)據(jù)、冷卻水壓力數(shù)據(jù)和冷卻水溫度數(shù)據(jù)；
[0026]步驟2:將步驟I中采集到的數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中；在數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)過(guò)程中根據(jù)數(shù)據(jù)來(lái)源及功能的差異，將不同的數(shù)據(jù)存放在高爐過(guò)程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的不同表中，不同的數(shù)據(jù)將用于不同功能的控制，高爐上常用的數(shù)據(jù)庫(kù)為Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)數(shù)據(jù)來(lái)源的差異，一般建立40個(gè)左右的數(shù)據(jù)表存放數(shù)據(jù)；
[0027]步驟3:在計(jì)算處理模塊中利用步驟I中采集的爐頂煤氣溫度數(shù)據(jù)和高爐煤氣成分?jǐn)?shù)據(jù)設(shè)定爐頂氣流分布樣本單元，該爐頂氣流分布樣本單元中的數(shù)據(jù)用于描述爐頂氣流分布模式，利用該爐頂氣流分布樣本單元對(duì)爐頂氣流變化進(jìn)行無(wú)指導(dǎo)的分類(lèi)計(jì)算，然后對(duì)分類(lèi)計(jì)算的結(jié)果自動(dòng)進(jìn)行模式識(shí)別，利用現(xiàn)有k-means算法(硬聚類(lèi)算法)將爐頂氣流分布模式劃分為A個(gè)類(lèi)，上述這A類(lèi)爐頂氣流分布模式構(gòu)成爐頂氣流分布標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)，該爐頂氣流分布標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)中儲(chǔ)存了 A類(lèi)爐頂氣流分布狀況；
[0028]在計(jì)算處理模塊中利用步驟I中采集的冷卻壁溫度數(shù)據(jù)、冷卻系統(tǒng)流量數(shù)據(jù)、冷卻水壓力數(shù)據(jù)和冷卻水溫度數(shù)據(jù),按照包含全部模式的原則設(shè)計(jì)爐型變化樣本庫(kù),該爐型變化樣本庫(kù)中的數(shù)據(jù)用于描述爐型變化模式，利用該爐型變化樣本庫(kù)對(duì)冷卻壁溫度變化利用無(wú)指導(dǎo)的分類(lèi)算法自動(dòng)進(jìn)行模式識(shí)別，用7?9個(gè)冷卻壁溫度數(shù)據(jù)及該冷卻壁溫度數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的冷卻系統(tǒng)流量數(shù)據(jù)、冷卻水壓力數(shù)據(jù)和冷卻水溫度數(shù)據(jù)構(gòu)成一個(gè)爐型變化樣本，表示爐型變化，通過(guò)現(xiàn)有SOFM (Self-organizing feature maps,自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法將爐型變化模式劃分為B個(gè)類(lèi)，上述B類(lèi)爐型變化模式構(gòu)成爐型變化標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)，該爐型變化標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)中儲(chǔ)存了 B類(lèi)爐型變化狀況；
[0029]在計(jì)算處理模塊中利用采集的風(fēng)口區(qū)風(fēng)量數(shù)據(jù)、風(fēng)口區(qū)風(fēng)溫?cái)?shù)據(jù)、風(fēng)口區(qū)風(fēng)壓數(shù)據(jù)、加濕量數(shù)據(jù)、富氧量數(shù)據(jù)、噴煤量數(shù)據(jù)、高爐布料矩陣數(shù)據(jù)、高爐原料數(shù)據(jù)、高爐煤氣成分?jǐn)?shù)據(jù)、下料速度數(shù)據(jù)、料面偏斜程度數(shù)據(jù)和爐頂煤氣溫度數(shù)據(jù)按照包含全部模式的原則設(shè)計(jì)爐溫變化樣本庫(kù)，該爐溫變化樣本庫(kù)中的數(shù)據(jù)用于描述爐溫變化模式，利用該爐溫變化樣本庫(kù)對(duì)爐溫變化利用無(wú)指導(dǎo)的分類(lèi)算法自動(dòng)進(jìn)行模式識(shí)別，將爐溫變化模式劃分為C個(gè)類(lèi)，上述爐溫用鐵水中硅含量表示，上述C類(lèi)爐溫變化模式構(gòu)成爐溫變化標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)，該爐溫變化標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)中儲(chǔ)存了 C類(lèi)爐溫狀況；
[0030]在計(jì)算處理模塊中利用采集的爐缸中心點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)和爐缸殘存渣鐵量數(shù)據(jù)評(píng)估爐缸工作狀態(tài)，設(shè)計(jì)由爐缸中心點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)、爐缸殘存渣鐵量數(shù)據(jù)、風(fēng)口區(qū)理論燃燒溫度數(shù)據(jù)、風(fēng)口區(qū)風(fēng)速數(shù)據(jù)、風(fēng)口區(qū)風(fēng)壓數(shù)據(jù)和風(fēng)口區(qū)風(fēng)溫?cái)?shù)據(jù)構(gòu)成的爐缸工作狀態(tài)樣本，該爐缸工作狀態(tài)樣本中的數(shù)據(jù)用于描述爐缸工作狀態(tài)模式，通過(guò)該爐缸工作狀態(tài)樣本對(duì)爐缸工作狀態(tài)利用無(wú)指導(dǎo)的分類(lèi)算法自動(dòng)進(jìn)行模式識(shí)別，識(shí)別出爐缸工作狀態(tài)的模式后，構(gòu)成爐缸工作狀態(tài)案例庫(kù)，通過(guò)現(xiàn)有k-means算法，利用爐缸工作狀態(tài)案例庫(kù)將爐缸工作狀態(tài)模式劃分為D個(gè)類(lèi)，這D類(lèi)爐缸工作狀態(tài)模式構(gòu)成爐缸工作狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)，該爐缸工作狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)中儲(chǔ)存了 D類(lèi)爐缸狀況；
[0031]步驟4:每30分鐘對(duì)爐況進(jìn)行一次判斷，判斷時(shí)首先從數(shù)據(jù)庫(kù)中將當(dāng)前的高爐運(yùn)行過(guò)程操作數(shù)據(jù)、高爐冷卻系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、高爐原料數(shù)據(jù)、高爐布料矩陣數(shù)據(jù)、爐頂煤氣溫度數(shù)據(jù)、高爐煤氣成分?jǐn)?shù)據(jù)、下料速度數(shù)據(jù)、料面偏斜程度數(shù)據(jù)、爐缸中心點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)和爐缸殘存渣鐵量數(shù)據(jù)取出，分別構(gòu)建出當(dāng)前的爐頂氣流分布樣本、爐型變化樣本、爐溫變化樣本和爐缸工作狀態(tài)樣本，上述當(dāng)前的爐頂氣流分布樣本、爐型變化樣本、爐溫變化樣本和爐缸工作狀態(tài)樣本與步驟3中得到的爐頂氣流分布標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)中的A個(gè)類(lèi)爐頂氣流分布狀況、爐型變化標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)中的B個(gè)類(lèi)爐型變化狀況、爐溫變化標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)中的C個(gè)類(lèi)爐溫狀況、爐缸工作狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)中的D類(lèi)爐缸狀況進(jìn)行比對(duì)，最接近當(dāng)前爐頂氣流分布樣本、爐型變化樣本、爐溫變化樣本和爐缸工作狀態(tài)樣本的一類(lèi)爐頂氣流分布狀況、爐型變化狀況、爐溫狀況和爐缸狀況即表示當(dāng)前的爐況；
[0032]步驟5:得到每批料的下料時(shí)間即下料指數(shù)，通過(guò)爐頂煤氣成分、鼓風(fēng)參數(shù)計(jì)算得到熔損反應(yīng)碳量，通過(guò)每天的鐵水產(chǎn)量計(jì)算出高爐單位容積的鐵產(chǎn)量，得到高爐利用系數(shù)，通過(guò)每天的鐵產(chǎn)量及燃料消耗得到燃料比(冶煉一噸生鐵所消耗的燃料)，在計(jì)算處理模塊中用下料指數(shù)、熔損反應(yīng)碳量、高爐利用系數(shù)和燃料比對(duì)步驟4中得到的當(dāng)前爐頂氣流分布狀況、爐型變化狀況、爐溫狀況和爐缸狀況進(jìn)行評(píng)判；判斷高爐實(shí)時(shí)的下料指數(shù)是否在8?IOmin/批范圍內(nèi)，高爐實(shí)時(shí)的熔損反應(yīng)碳量是否在95?115kg/t范圍內(nèi)、高爐實(shí)時(shí)的高爐利用系數(shù)是否在2.3?2.8t/m3.d范圍內(nèi)、高爐實(shí)時(shí)的燃料比是否在490?530kg/t范圍內(nèi)，如果所述下料指數(shù)、熔損反應(yīng)碳量、高爐利用系數(shù)和燃料比均在上述范圍內(nèi)，說(shuō)明當(dāng)前爐頂氣流分布狀況、爐型變化狀況、爐溫狀況和爐缸狀況正常，即爐況正常，反之，所述下料指數(shù)、熔損反應(yīng)碳量、高爐利用系數(shù)和燃料比有一項(xiàng)不在上述范圍內(nèi)，說(shuō)明爐況異常。
[0033]上述技術(shù)方案中，所述爐頂氣流分布模式為25類(lèi)，爐型變化模式為25類(lèi)，爐溫變化模式為7類(lèi)，爐缸工作狀態(tài)模式為16類(lèi)。
[0034]上述技術(shù)方案的步驟I中，所述爐缸中心點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)通過(guò)爐底溫度檢測(cè)數(shù)據(jù)得到；所述爐缸殘存渣鐵量數(shù)據(jù)通過(guò)物料平衡計(jì)算得到；所述風(fēng)口區(qū)理論燃燒溫度數(shù)據(jù)由現(xiàn)有的風(fēng)口區(qū)理論燃燒溫度經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得到；風(fēng)口區(qū)風(fēng)速數(shù)據(jù)為風(fēng)量/進(jìn)風(fēng)面積。
[0035]上述技術(shù)方案中，高爐總體過(guò)程表現(xiàn)為幾個(gè)相互關(guān)聯(lián)的方面，這些不同的方面構(gòu)成了一種高爐冶煉過(guò)程中的獨(dú)特現(xiàn)象，準(zhǔn)確判斷、識(shí)別高爐不同現(xiàn)象的真實(shí)狀態(tài)，并正確評(píng)判各個(gè)狀態(tài)的可接受程度，直接決定了對(duì)高爐整體狀況的把握。從高爐上部到高爐下部按照工藝的特點(diǎn)，將需要關(guān)注的現(xiàn)象劃分為爐頂氣流分布狀態(tài)、爐型變化狀態(tài)、爐溫變化狀態(tài)和爐缸工作狀態(tài)。
[0036]本發(fā)明在上述步驟5得到爐況后，對(duì)于處于異常狀態(tài)下的爐況進(jìn)行下列處理:
[0037]步驟6:尋找影響整體爐況的主要因素:按照工藝規(guī)程的要求，找到主要影響高爐狀態(tài)的因素，按照控制外圍干擾，減小內(nèi)部波動(dòng)，打通中心，優(yōu)化布料(原料布置)的原則，對(duì)高爐整體狀況進(jìn)行優(yōu)化；
[0038]步驟7:通過(guò)氣流控制、爐型控制、爐溫控制及爐缸狀態(tài)調(diào)整達(dá)到調(diào)整高爐整體狀況的目標(biāo)；[0039]上述氣流控制高爐整體狀況的方法為:氣流的調(diào)整主要靠改變布料矩陣來(lái)實(shí)現(xiàn)，在確定了氣流調(diào)劑的方案后，即可設(shè)定合適的布料矩陣，通過(guò)布料控制PLC (可編程邏輯控制器)來(lái)調(diào)整高爐布料，進(jìn)而優(yōu)化高爐爐頂氣流分布；
[0040]上述爐型控制高爐整體狀況的方法為:通過(guò)穩(wěn)定爐溫、穩(wěn)定原料質(zhì)量、改進(jìn)布料、調(diào)整水系統(tǒng)工作參數(shù)等手段來(lái)實(shí)現(xiàn)爐型狀態(tài)的優(yōu)化，相關(guān)控制措施將通過(guò)高爐布料、水系統(tǒng)控制PLC執(zhí)行。
[0041]上述通過(guò)爐溫控制及爐缸狀態(tài)調(diào)整來(lái)控制高爐整體狀況的方法為:通過(guò)穩(wěn)定下料、氣流、噴煤、風(fēng)溫、布料、進(jìn)風(fēng)面積等手段實(shí)現(xiàn)爐溫及爐缸工作狀況的優(yōu)化及調(diào)節(jié)。相關(guān)控制內(nèi)容可以通過(guò)PLC或者DCS系統(tǒng)執(zhí)行。
[0042]說(shuō)明書(shū)未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種利用模式識(shí)別技術(shù)對(duì)爐況整體狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估的方法，其特征在于，它包括如下步驟: 步驟1:通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊，實(shí)時(shí)采集高爐運(yùn)行過(guò)程操作數(shù)據(jù)、高爐冷卻系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、高爐原料數(shù)據(jù)、高爐布料矩陣數(shù)據(jù)、爐頂煤氣溫度數(shù)據(jù)、高爐煤氣成分?jǐn)?shù)據(jù)、下料速度數(shù)據(jù)、料面偏斜程度數(shù)據(jù)、爐缸中心點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)和爐缸殘存渣鐵量數(shù)據(jù)，所述高爐運(yùn)行過(guò)程操作數(shù)據(jù)包括風(fēng)口區(qū)理論燃燒溫度數(shù)據(jù)、風(fēng)口區(qū)風(fēng)速數(shù)據(jù)、風(fēng)口區(qū)風(fēng)量數(shù)據(jù)、風(fēng)口區(qū)風(fēng)溫?cái)?shù)據(jù)、風(fēng)口區(qū)風(fēng)壓數(shù)據(jù)、加濕量數(shù)據(jù)、富氧量數(shù)據(jù)、噴煤量數(shù)據(jù)，所述高爐冷卻系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括冷卻壁溫度數(shù)據(jù)、冷卻系統(tǒng)流量數(shù)據(jù)、冷卻水壓力數(shù)據(jù)和冷卻水溫度數(shù)據(jù)； 步驟2:將步驟I中采集到的數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中； 步驟3:在計(jì)算處理模塊中利用步驟I中采集的爐頂煤氣溫度數(shù)據(jù)和高爐煤氣成分?jǐn)?shù)據(jù)設(shè)定爐頂氣流分布樣本單元，該爐頂氣流分布樣本單元中的數(shù)據(jù)用于描述爐頂氣流分布模式，利用該爐頂氣流分布樣本單元對(duì)爐頂氣流變化進(jìn)行無(wú)指導(dǎo)的分類(lèi)計(jì)算，然后對(duì)分類(lèi)計(jì)算的結(jié)果自動(dòng)進(jìn)行模式識(shí)別，利用現(xiàn)有k-means算法將爐頂氣流分布模式劃分為A個(gè)類(lèi)，上述這A類(lèi)爐頂氣流分布模式構(gòu)成爐頂氣流分布標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)，該爐頂氣流分布標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)中儲(chǔ)存了 A類(lèi)爐頂氣流分布狀況； 在計(jì)算處理模塊中利用步驟I中采集的冷卻壁溫度數(shù)據(jù)、冷卻系統(tǒng)流量數(shù)據(jù)、冷卻水壓力數(shù)據(jù)和冷卻水溫度數(shù)據(jù)，按照包含全部模式的原則設(shè)計(jì)爐型變化樣本庫(kù)，該爐型變化樣本庫(kù)中的數(shù)據(jù)用于描述爐型變化模式，利用該爐型變化樣本庫(kù)對(duì)冷卻壁溫度變化利用無(wú)指導(dǎo)的分類(lèi)算法自動(dòng)進(jìn)行模式識(shí)別，用7~9個(gè)冷卻壁溫度數(shù)據(jù)及該冷卻壁溫度數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的冷卻系統(tǒng)流量數(shù)據(jù)、冷卻水壓力數(shù)據(jù)和冷卻水溫度數(shù)據(jù)構(gòu)成一個(gè)爐型變化樣本，表示爐型變化，通過(guò)現(xiàn)有SOFM自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法將爐型變化模式劃分為B個(gè)類(lèi)，上述B類(lèi)爐型變化模式構(gòu)成爐型變化標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)，該爐型變化標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)中儲(chǔ)存了 B類(lèi)爐型變化狀況；在計(jì)算處理模塊中利用采集的風(fēng)口區(qū)風(fēng)量數(shù)據(jù)、風(fēng)口區(qū)風(fēng)溫?cái)?shù)據(jù)、風(fēng)口區(qū)風(fēng)壓數(shù)據(jù)、加濕量數(shù)據(jù)、富氧量數(shù)據(jù)、噴煤量數(shù)據(jù)、高爐布料矩陣數(shù)據(jù)、高爐原料數(shù)據(jù)、高爐煤氣成分?jǐn)?shù)據(jù)、下料速度數(shù)據(jù)、料面偏斜程度數(shù)據(jù)和爐頂煤氣溫度數(shù)據(jù)按照包含全部模式的原則設(shè)計(jì)爐溫變化樣本庫(kù)，該爐溫變化樣本庫(kù)中的數(shù)據(jù)用于描述爐溫變化模式，利用該爐溫變化樣本庫(kù)對(duì)爐溫變化利用無(wú)指導(dǎo)的分類(lèi)算法自動(dòng)進(jìn)行模式識(shí)別，將爐溫變化模式劃分為C個(gè)類(lèi)，上述爐溫用鐵水中硅含量表示，上述C類(lèi)爐溫變化模式構(gòu)成爐溫變化標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)，該爐溫變化標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)中儲(chǔ)存了 C類(lèi)爐溫狀況； 在計(jì)算處理模塊中利用采集的爐缸中心點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)和爐缸殘存渣鐵量數(shù)據(jù)評(píng)估爐缸工作狀態(tài)，設(shè)計(jì)由爐缸中心點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)、爐缸殘存渣鐵量數(shù)據(jù)、風(fēng)口區(qū)理論燃燒溫度數(shù)據(jù)、風(fēng)口區(qū)風(fēng)速數(shù)據(jù)、風(fēng)口區(qū)風(fēng)壓數(shù)據(jù)和風(fēng)口區(qū)風(fēng)溫?cái)?shù)據(jù)構(gòu)成的爐缸工作狀態(tài)樣本，該爐缸工作狀態(tài)樣本中的數(shù)據(jù)用于描述爐缸工作狀態(tài)模式，通過(guò)該爐缸工作狀態(tài)樣本對(duì)爐缸工作狀態(tài)利用無(wú)指導(dǎo)的分類(lèi)算法自動(dòng)進(jìn)行模式識(shí)別，識(shí)別出爐缸工作狀態(tài)的模式后，構(gòu)成爐缸工作狀態(tài)案例庫(kù)，通過(guò)現(xiàn)有k-means算法，利用爐缸工作狀態(tài)案例庫(kù)將爐缸工作狀態(tài)模式劃分為D個(gè)類(lèi)，這D類(lèi)爐缸工作狀態(tài)模式構(gòu)成爐缸工作狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)，該爐缸工作狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)中儲(chǔ)存了 D類(lèi)爐缸狀況； 步驟4:每間隔一定時(shí)間對(duì)爐況進(jìn)行一次判斷，判斷時(shí)首先從數(shù)據(jù)庫(kù)中將當(dāng)前的高爐運(yùn)行過(guò)程操作數(shù)據(jù)、高爐冷卻系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、高爐原料數(shù)據(jù)、高爐布料矩陣數(shù)據(jù)、爐頂煤氣溫度數(shù)據(jù)、高爐煤氣成分?jǐn)?shù)據(jù)、下料速度數(shù)據(jù)、料面偏斜程度數(shù)據(jù)、爐缸中心點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)和爐缸殘存渣鐵量數(shù)據(jù)取出，分別構(gòu)建出當(dāng)前的爐頂氣流分布樣本、爐型變化樣本、爐溫變化樣本和爐缸工作狀態(tài)樣本，上述當(dāng)前的爐頂氣流分布樣本、爐型變化樣本、爐溫變化樣本和爐缸工作狀態(tài)樣本與步驟3中得到的爐頂氣流分布標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)中的A個(gè)類(lèi)爐頂氣流分布狀況、爐型變化標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)中的B個(gè)類(lèi)爐型變化狀況、爐溫變化標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)中的C個(gè)類(lèi)爐溫狀況、爐缸工作狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)案例庫(kù)中的D類(lèi)爐缸狀況進(jìn)行比對(duì)，最接近當(dāng)前爐頂氣流分布樣本、爐型變化樣本、爐溫變化樣本和爐缸工作狀態(tài)樣本的一類(lèi)爐頂氣流分布狀況、爐型變化狀況、爐溫狀況和爐缸狀況即表示當(dāng)前的爐況； 步驟5:得到每批料的下料時(shí)間即下料指數(shù)，通過(guò)爐頂煤氣成分、鼓風(fēng)參數(shù)計(jì)算得到熔損反應(yīng)碳量，通過(guò)每天的鐵水產(chǎn)量計(jì)算出高爐單位容積的鐵產(chǎn)量，得到高爐利用系數(shù)，通過(guò)每天的鐵產(chǎn)量及燃料消耗得到燃料比，在計(jì)算處理模塊中用下料指數(shù)、熔損反應(yīng)碳量、高爐利用系數(shù)和燃料比對(duì)步驟4中得到的當(dāng)前爐頂氣流分布狀況、爐型變化狀況、爐溫狀況和爐缸狀況進(jìn)行評(píng)判；判斷高爐實(shí)時(shí)的下料指數(shù)是否在8~IOmin/批范圍內(nèi)，高爐實(shí)時(shí)的熔損反應(yīng)碳量是否在95~115kg/t范圍內(nèi)、高爐實(shí)時(shí)的高爐利用系數(shù)是否在2.3~2.8t/m3.d范圍內(nèi)、高爐實(shí)時(shí)的燃料比是否在490~530kg/t范圍內(nèi)，如果所述下料指數(shù)、熔損反應(yīng)碳量、高爐利用系數(shù)和燃料比均在上述范圍內(nèi)，說(shuō)明當(dāng)前爐頂氣流分布狀況、爐型變化狀況、爐溫狀況和爐缸狀況正常，即爐況正常，反之，所述下料指數(shù)、熔損反應(yīng)碳量、高爐利用系數(shù)和燃料比有一項(xiàng)不在上述范圍內(nèi)，說(shuō)明爐況異常。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用模式識(shí)別技術(shù)對(duì)爐況整體狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估的方法，其特征在于:所述爐頂氣流分布模式為25類(lèi)，爐型變化模式為25類(lèi)，爐溫變化模式為7類(lèi)，爐缸工作狀態(tài)模式為16類(lèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用模式識(shí)別技術(shù)對(duì)爐況整體狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估的方法，其特征在于:步驟I中，所述爐缸中心點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)通過(guò)爐底溫度檢測(cè)數(shù)據(jù)得到；所述爐缸殘存渣鐵量數(shù)據(jù)通過(guò)物料平衡計(jì)算得到 ；所述風(fēng)口區(qū)理論燃燒溫度數(shù)據(jù)由現(xiàn)有的風(fēng)口區(qū)理論燃燒溫度經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得到；風(fēng)口區(qū) 風(fēng)速數(shù)據(jù)為風(fēng)量/進(jìn)風(fēng)面積。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用模式識(shí)別技術(shù)對(duì)爐況整體狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估的方法，其特征在于:步驟4中，每間隔30分鐘對(duì)爐況進(jìn)行一次判斷。
【文檔編號(hào)】G06F17/30GK103544273SQ201310493818
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月21日
【發(fā)明者】陳令坤, 胡正剛, 鄒祖橋, 尹騰, 肖志新 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司