雷达技术应用于高炉料面测量

本文详细叙述了一种全新体制的毫米波三维实时成像雷达,论述了雷达系统成像工作原理,设计思想和它的性能指标,最后提供在模拟高炉上试验的一些成像结果。     

基于雷达的高炉料线形状融合测量与补偿算法

不采用传统接触力模型自下而上的高炉料面形状计算方法,而是根据土坡力学颗粒物质堆积理论,提出了新的基于堆积法的高炉料线形状融合计算方法,直接对料面形状进行计算.围绕高炉多环布料的炉料堆积特点,结合炉顶六点阵列雷达,获得了料面形状计算的边界条件,弥补了传统料型计算靠十字测温加机械探尺的经验估算.新方法通过高炉布料规律及炉料颗粒的物理堆积插值方法,采用贝叶斯数据融合方法和分段三次Hermite插值,结合布料体积约束条件,完成了理论计算与测量修正的结合.实测结果表明：料面形状融合法比传统单独的料面估算法,测量精度提高4.8%,料面分辨率提高27.2%,使布料控制可以更加精准和有针对性.     

考虑气流因素的高炉料面形状DEM模拟分析

随着计算机软硬件技术的快速发展,离散单元法(DEM)在高炉布料领域得到了广泛应用,其高效准确的计算模型得到了国内外学者的认可。使用离散单元法模拟气流因素对料面的影响,从力学分析角度将气流因素的作用等效到摩擦因数的增加上。结果表明,考虑气流因素后的焦炭料面内外堆角有了一定增大,且内堆角增幅大于外堆角增幅,同时,料面的平台宽度、漏斗深度均有不同程度的增加,考虑气流因素后的焦炭、矿石料面更接近现场实测数据;气流因素对粒径分布也有一定影响,在距炉喉中心1.0 m的圆周范围内,10 mm矿石所占比例减少,17、32 mm矿石所占比例有所增加,炉喉中心附近孔隙率得到提高;在0.85～1.80 m圆周范围内的矿焦比有一定程度的增大,在1.80～3.45 m圆周范围内的矿焦比有一定程度的减小。     

高炉雷达料面测量信号处理系统改进

研制用于高温恶劣生产环境下新型冶金专用雷达.采用改进的调频连续波测量原理,提高了固体雷达料面测量的实时性.提出一种新的智能时变阈值信号处理方法,解决了因高炉内料面反射系数变化影响雷达测距精确性问题.实验室模拟仿真固粉态料面测量表明,该冶金雷达测量料面的跟踪延时在0.2 s以内,最大跟踪测量平均误差控制在0.05%.现场测试结果表明,测量平均误差0.95%,能够实时稳定地跟踪料面变化,满足高炉监控需求.     

基于多群体遗传算法的非线性最小二乘估计

由于非线性模型参数估计理论广泛使用的传统牛顿类算法对初值的敏感性,以及简单遗传算法易陷入局部最优的问题,提出了一种多群体遗传算法,它采用多个群体执行遗传算法搜索解,并且能根据各个群体在较少迭代次数中找到的最优解动态调整参数域,提高了遗传算法的性能及搜索到的解是全局最优解的可靠性.实验结果表明:新的算法是一种有效的非线性系统模型参数估计方法.     

一种摆动雷达高炉料面检测仪的研发与应用

为了准确高效地获取高炉料面信息,设计了一种摆动雷达高炉料面检测仪.针对恶劣的检测环境,设计了包含降温除尘装置的雷达扫描设备,延长雷达的使用寿命.借鉴遥感合成孔径雷达(synthetic aperture ra-dar,SAR)成像原理,将摆动雷达获取的回波信号按时序排列,通过坐标转换重构出雷达扫描图像.高炉雷达料面回波...     

沿高炉料面径向的机械摆动雷达料形测量系统

 高炉内部复杂恶劣的环境使得料面信息难以直接检测,针对高温粉尘振动强气流冲击的特殊限制,研制了新的基于机械往复摆动的工业雷达高炉料面测量系统,提出了适应于高炉料面回波检测的拟恒虚警门限检测方法,结合能量中心法及3次样条插值,得出了一种计算高炉料面径向料形曲线的有效算法,综合3D成像技术,实现了沿高炉料面径向料形的实时测量与可视化。围绕某钢铁公司2 650 m3高炉的典型应用,首次实现了工业雷达测量、数据传输、成像算法、料形分类的完整系统架构。该系统可以在高炉恶劣环境下测量任意截面的料面分布情况,为布料优化控制、高效煤气利用和节能减排提供数据支撑。     

基于最小二乘支持向量机对偶优化问题的核偏最小二乘

提出了一种基于对偶优化的核最小二乘(KPLS)方法,把KPLS用最小二乘支持向量机的形式表示.推导了KPLS对偶优化形式的公式,且使其具有最小二乘支持向量机的风格.在初始空间中构造优化问题,应用核技术在特征空间中解对偶问题,这种解与非线性的KPLS具有相似性.实验验证了这种方法的效果,表明了该方法的有效性和优越性.     

基于最小二乘法的辊型检测方法研究

轧钢厂对轧辊每次换辊周期内的磨损量进行评估,进而建立一套完整的轧辊磨损量评估体系,对于降低吨钢辊耗、延长换辊周期、提高轧机效能,具有现实的指导意义和实用价值。利用计算机对涡流测距传感器的测量数据进行采集,应用最小二乘算法对测量数据进行处理,实现辊型的检测,进而得出轧辊换辊周期内的磨损量。从实验和分析结果看,该检测方法是有效可行的。     

最小二乘配点法解壳体弯曲问题

本文用最小二乘配点法分析弹性壳体弯曲问题。采用了加权残数法中的混合法-事先既不满足壳体弯曲定解微分方程式亦不满足边界条件,所选试函数为文献[1]中提到的双重幂级数。对于4边简支圆柱壳,其数值计算解与经典解析解误差不超过1.5%;对于悬臂圆柱壳,取其特例一悬臂效分析时,其结果与解析解误差亦不大。用本法可以编制出壳体弯曲问题的通用计算程序。     

高炉料面成像技术与应用进展

在高炉冶炼生产过程中,相较于机械探尺等传统的炉内测量技术,目前国内外出现了基于激光和雷达的料面成像技术。首先,阐述了激光与微波/毫米波雷达为代表的高炉生产环境成像技术及应用,尤其是内部环境恶劣料面成像的国内外现状;概述了激光与微波/毫米波成像的特点,激光测量精度高、准直性好,但抗恶劣环境和干扰能力差;微波/毫米波电磁散射原理的成像技术抗干扰能力强、稳定性好,但存在精度偏低的问题。其次,介绍了国际主流雷达设备类型、料面监测方法及其特点,同时提出了一种新的合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)前视凝视高分辨率成像(forward-looking staring high-resolution imaging, FSHI)方法,具有点云高精度主动抗干扰成像特点,并成功应用于国内大型高炉。最后,展望了雷达点云图像处理、料层分布可视化与高炉雷达保护技术,是未来高炉大规模部署成像雷达成功的关键。     

热像仪在高炉料面温度检测中的应用

在高炉炉顶安装热像仪,通过热像仪获取高炉料面热状态特征图像和相关温度数据。分析高炉冶炼过程中料面温度、气流强度等变化对热像仪成像效果的影响,提出了最佳测量时段和标准炉况概念;然后将高炉冶炼的特征和热像仪在试验条件下取得的试验结果相结合,阐述了热像仪波段、炉料辐射率、空气温度、透视窗传输率、测量物距的确定方法,并对由此所造成的测量误差进行了分析;最后就如何正确认识热像仪在高炉料面检测中的意义和作用提出了自己的观点。     

武钢4号高炉料面形状的测定

武钢4号高炉(2516m~3)第二次大修后采用了串罐无料钟炉顶设备。在高炉开炉装料过程中,对下料罐的最大装料能力、料流调节阀开度与料流量之间的关系、焦炭和矿石的布料轨迹以及料面形状等进行了测定,并观察了十字测温装置对高炉布料的影响。通过料面形状的测定,选择了合适的布料矩阵,初步掌握了无钟布料的规律,为4号高炉顺利开炉和达产创造了条件。     

基于偏最小二乘法的地应力场拟合

采用偏最小二乘回归分析方法分析矿区地应力场分布.以乌鞘岭隧道岭脊地段的有限测点的地应力测量结果为样本,使用商业有限元软件ANSYS对岭脊地段区域的地应力场进行数值模拟.利用地应力实测数据与计算结果进行偏最小二乘回归计算,得到拟合的地应力场数据.与传统最小二乘分析方法相比,本文的方法通过主成分分析,可以有效解决多因变量回归计算时由于响应变量之间较高的相关性而导致的回归计算误差,并可以有效地反映变量间的关系,为地应力场的建立提供有效的数据支持.     

宝钢一高炉料钟布料模型的研究和应用

高炉炉喉料面形状对高炉煤气流分布有着重要影响,因此调整炉顶布料参数并控制料面形状是调节高炉煤气流分布的重要措施.文章介绍了宝钢股份公司一高炉炉顶布料模型的主要试验和理论基础,展示了模型的主要显示界面和布料参数,并分析了该模型的一些使用效果.     

基于高炉料线的RCS测量及SAR成像验证

围绕高炉雷达料面监测系统成像需求,针对高炉雷达测量目标的雷达横截面积（radar cross section,RCS）展开应用研究,首次实现了微波暗室中高炉料线RCS的高精度自动化测量,为高炉雷达目标特性的深入研究奠定了硬件基础.基于比较法测得10 GHz处的焦炭、烧结矿颗粒的RCS典型值分布以及高炉料线散射方向性图,测量动态范围为-10~15 dB.通过RCS测量和成像诊断等方法对工业现场布焦、布矿的雷达回波信号强度差别大等问题进行了探索和分析.模拟工业现场的焦炭、烧结矿等平台加漏斗的料线形状,对散装物料进行了等比例缩小的实际摆放,对典型料线缩比模型进行了合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）成像验证,并深入分析了成像缺失和成像误差原因,得知漏斗部分在低频情况下成像效果不理想,需要提高测试频段;利用标准球模拟料线分析成像误差,方位向和距离向绝对误差在1.2%和5.8%以内,暗室内方位向测量误差不超过±0.01 m.     

宝钢高炉料面探料尺的结构设计及改进

本文对高炉料面机械探料尺的结构进行了分析,结合现场生产的实际情况,提出了优化改进措施,本文利用了ANSYS软件对改进前后轴进行了验证计算分析,验证了改进后设计的合理性。     

最小二乘估计在振动趋势分析中的应用

设备诊断技术是先进生产力的重要组成部分的理念正在被越来越多的人所接受。为了深入开展简易诊断工作、本文结合工作实际介绍了应用数理统计分析的重要方法一最小二乘估计对振动测试数据进行线性回归．实施趋势分析和劣化倾向管理的方法．指出了在具体应用中应注意的问题．给出了常见的非线性回归化为线性回归的方法。实践证明．该方法对于预知维修工作有着十分重要的指导意义，随着计算机技术应用的普及．数理统计分析方法必将在简易诊断工作中显示出强大的威力。     

高炉上部料面形状模型的影响因素分析

建立了一套炉料下降过程中动态预测料面形状的数学模型。通过与实际开炉实验结果的对比分析,验证了模型的准确性。另外,对影响模型结果的重要参数进行了综合分析,明晰了不同因素对料面形状的影响机制。模型还对前人文献中6种内/外堆角模型进行了综合分析,结果表明,模型A、B计算量相对较小,可实现快速预测的功能,适用于小型高炉常用的布料制度;模型C不适用于中心加焦操作的预测情况;模型D、E、F更符合实际布料过程的料面形状规律,较适用于国内的烧结矿与球团矿混合炉料结构下的预测,而F模型更适合于高比例球团矿下的布料制度。