基于遗传算法优化BP神经网络的高炉喷煤优化

高炉炼铁是一个复杂的多变量系统,而现行的操作制度是基于炉长经验的参数设置模式,导致能源尤其是煤粉的消耗常常处于“盲目”状态;文章综合炼铁工艺理论和高炉专家经验,针对白云鄂博矿石冶炼的特殊性,采用筛选出的优化数据,利用遗传算法所固有的全局搜索性能优化BP神经网络模型的权值和阈值,分别建立了基于遗传算法优化BP神经网络的高炉喷煤量优化预测模型以及工艺指标(铁水[Si]含量及入炉焦比)预测模型;优化数据的利用使得上述模型可以根据高炉当前炉况输出喷煤量的最佳优化设定值,并预测出相对应的工艺指标变化趋势;实际应用表明,本方法能够给现场操作人员提供操作指导,实现高炉稳定顺行、提高经济效益的目的.     

高炉炉喉煤气流形态三维模型重建

高炉炉喉煤气流分布是表征高炉生产状况的重要因素且无法直接检测;本文提出一种基于炉顶摄像检测的高炉炉喉煤气流形态三维模型重建方法.首先建立检测系统的硬件结构,其次对煤气流形态图像预处理后,采用边缘检测算法提取图像特征,并提出基于方向链码的边缘跟踪算法,计算煤气流形态的图像坐标;最后结合摄像机内部参数并利用坐标系三维变化关系以及坐标映射关系,计算煤气流形态在三维空间的坐标,从而重建煤气流形态的三维模型.通过仿真对比高炉布料后煤气流形态发展的4个阶段的三维模型变化,估计气流形态的变化,从而估计高炉内部的煤气流分布状况,对指导高炉布料操作以及高炉稳顺运行奠定了基础.     

高炉煤气流分布过程的多算法融合预测模型

在高炉生产中,准确的预测高炉煤气流分布状况将有助于保证高炉的稳定顺行.针对传统高炉煤气流预测模型的缺陷,本文提出了一种将带遗传因子的自回归移动平均模型(FF-ARMAX)和基于限定记忆的正则化极限学习机(RFMLS-RELM)相结合的高炉煤气流多步预测模型.在数据预处理方面,建立FF-ARMAX模型消除原始数据中的测量误差,同时采用傅里叶变换法消除数据中叠加的环境噪声.最后采用RFMLS-RELM算法进行多步预测,对比试验表明,该算法在应用于煤气流预测时,预测精度更高,适用于对煤气流分布状况的多步预测.多步预测实验结果表明,该模型虽然仍旧无法完全解决预测误差随预测步数的增加而不断叠加的问题,但相较于其他传统预测模型能够实现更好的预测效果和更高的预测精度,为高炉操作人员分析炉况提供了有效的帮助和支持.     

基于分层递阶融合算法的高炉料面煤气流分布软测量方法

高炉能否稳顺、高产和低耗运行与煤气流的分布密切相关, 本文针对料面煤气流分布难以直接检测的问题, 提出了一种基于多源信息分层递阶融合的高炉料面煤气流分布软测量方法. 首先, 将多源信息配准为同一时间和空间的尺度; 然后, 采用数据级融合分别建立能够反映煤气径向和轴向分布的高炉料面温度场模型和高炉布料模型; 最后, 利用模糊决策级融合算法计算出高炉料面煤气流分布状态. 现场数据仿真表明本文的检测方法有效, 能够准确地反映高炉料面的煤气流分布状态, 为高炉操作提供必要的指导.     

基于料面温度场的高炉煤气流分布识别方法

针对高炉内部环境复杂,煤气流分布实时检测困难的问题,本文提出了一种基于料面温度场的高炉煤气流分布的识别方法。首先,充分利用高炉生产过程检测信息建立料面温度场。其次,对高炉中心和边缘煤气流发展水平进行提取,采用模糊C-均值聚类方法对高炉煤气流分布模式进行识别。实验证明：该方法能有效反映高炉煤气流分布状态,有利于指导高炉的布料操作。     

应用有限差分法模拟高炉炉缸侵蚀

现有有限元、边界元方法模拟高炉炉缸侵蚀状况需要对炉缸进行网格划分的前处理,对于自由变动边界问题,这类模型计算十分复杂。应用基于适体坐标的有限差分方法模拟高炉炉缸侵蚀状况：通过求解Possion微分方程建立适体坐标系,将炉缸的不规则边界变换到规则的计算平面上,利用有限差分方法在计算平面上离散并数值求解热传导方程,给出高炉炉缸等温线的数值模拟。该方法计算简单,运行时间短,适合在线实时监测,邯钢7号高炉在线运行表明模型可以动态地跟踪炉缸侵蚀状况。     

基于数据驱动的高炉料面优化决策模型研究

高炉炼铁是一个典型的高能耗、高排放、高污染的工业环节.合理的炉料分布能够形成更加合理的煤气流分布,使得炉内的化学反应更加充分,对高炉长期稳顺运行和节能减排具有重要作用.本文针对基于经验的料面形状决策不能根据炉况变化做出准确和及时的调控的缺陷,提出了基于数据驱动的高炉料面形状优化决策模型.首先,基于现场采集的数据,在考虑高炉生产实际情况约束和变量上下限约束的情况下,建立了以煤气利用率为评价函数的料面优化模型.然后,为了提高模型的精度和决策性能,提出了一种误差补偿超限学习机(extreme learning machine,ELM)方法用于建立料面优化过程模型,以减少模型与实际生产过程之间的误差.在此基础上,采用带有约束条件的自适应粒子群算法对模型进行求解.最后,通过仿真实验验证了所建模型和优化方法的有效性,实验结果表明所构建的高炉料面优化决策模型能够及时根据生产情况的变化给出合理的料面形状,满足现场生产的需求,使高炉高效稳定运行.     

高炉炉况评价与参数学习系统的设计

本文论述了高炉炉况评价与参数学习两个系统的设计。高炉炉况评价系统功能是判定炉况是否顺行还是异常,采用了类似Go-Stop系统的评价方法,把高炉炉况显示出来。参数学习是采用抽取的参数学习的启发性知识,主要有生成测试法、变形的并行生成测试法、最陡爬山法等,进行炉况评价模型参数的学习。     

高炉炉墙探测棒的传感器布设研究

通过建立内嵌探测棒的高炉炉墙温度与炉墙厚度在线监测模型,并对其不同高炉炉墙厚度时的温度场进行稳态数值仿真,得出探测棒在不同高炉炉墙厚度时中轴线温度曲线的变化规律。根据探测棒中轴线温度曲线的变化规律,通过温度最大误差、平均误差等指标分析了三种不同的传感器布设方案,确定了传感器在探测棒上的布设数量和布设方案,实现了实时准确测量探测棒的温度场分布情况,结合探测棒长度数据进而推算出高炉炉墙的温度场分布情况,为指导高炉的正常运转和保证高炉长寿奠定了基础。     

基于T-S模糊模型的高炉喷煤规则挖掘

高炉炼铁是一个动态的、多变量和非线性的复杂过程控制系统。由于焦炭短缺,价格昂贵,喷吹煤粉代替部分焦炭就成了高炉冶炼继续生存并与其他炼铁方法竞争的重要技术。因为缺乏对高炉的认识,炉长只能根据长期生产实践进行决策和操作。有时忽略了过程工艺指标与各工艺参数之间的影响关系,使得能源和资源消耗处于一种"盲目"的状态。为此,需要通过寻求高炉冶炼喷煤规则实现降低焦比减少资源消耗。以高炉生产历史数据为样本,结合高炉工艺机理分析,运用数据驱动建模技术建立起高炉喷煤T-S模糊模型,从成功的历史记录中寻找出具有准确性和科学性的高炉冶炼喷煤操作模式,建立起操作模式与生产经济指标和能耗之间的关系,达到指导实际生产操作、实现节能降耗的目的。     

高炉透气性指数的核超限学习机预测模型

高炉透气性指数反映了高炉内煤气流运动受到阻碍的大小,是操作人员判断高炉运行状态的重要依据.本文针对超限学习机的缺点,提出了基于核超限学习机的高炉透气性指数预测模型.首先选取了适当的高炉参数作为模型的输入.其次采用小波变换对生产数据降噪处理.然后建立基于核超限学习机的高炉透气性指数预测模型.在建模过程中,探索了不同的核函数对模型性能的影响,并对相关参数寻优.最后进行仿真实验,同其他算法对比.实验结果表明,相比于传统算法,基于核超限学习机的高炉透气性指数预测模型训练速度更快,预测精度更高,预测结果更稳定.     

高炉煤粉喷吹率的优化控制方法及应用

基于近几年高炉喷煤工程的实践经验,结合高炉喷煤系统两罐并联喷吹模式的工艺流程,针对高炉喷煤生产过程具有多变量、强耦合、大滞后的特点,提出了对喷吹率控制的优化方法,其主要是对煤粉重量采用补偿计算、对罐压采用仿人工智能规则控制技术以及对喷吹率采用以流化气流量为副参数的串级PID控制方式,并成功应用于天铁高炉喷煤控制系统.该方法提高了高炉喷吹率的稳定性、均匀性、精确性,增强了系统的自适应能力、降低了工作强度、提高了自动化控制水平,为高炉的稳定顺行、低耗高产创造了条件.     

基于运动轨迹和径向距离的高炉料面堆积形状建模方法

高炉料面形貌是反映煤气流分布和煤气利用率的关键指标, 研究高炉料面炉料堆积形状数学建模方法对实现高炉精准布料控制和“双碳”战略在钢铁行业落地具有重要意义. 针对高炉多环布料情况下料面堆积形状预测难的问题, 本文提出了一种基于炉料运动轨迹和径向移动距离的高炉料面炉料堆积形状建模方法. 首先, 提出了一种与炉料初始状态和溜槽状态相关的炉料运动轨迹建模方法, 获取炉料从节流阀至料面的炉料运动轨迹, 并确定炉料在炉喉空区的内轨迹曲线和外轨迹曲线. 然后, 基于炉料运动轨迹和初始料面形状, 以体积守恒原则为约束, 提出了一种基于炉料径向移动距离的高炉料面炉料堆积形状数学建模方法, 获取炉料在料面的堆积形状. 最后, 基于某钢铁厂2# 高炉的尺寸建立离散单元法 (Discrete element method, DEM) 仿真模型, 模型仿真结果验证了所提方法的准确性和有效性.     

基于案例与规则推理的热风炉燃烧控制方法与应用

热风炉自动烧炉对于节约能源、降低人力劳动强度、延长使用寿命十分关键;针对某钢铁企业热风炉检测设备简单、易损坏的特点,通过热风炉燃烧的特性分析,建立了燃烧控制专家决策模型,它通过模仿人工烧炉经验制定燃烧控制策略,利用案例推理结合模糊修正补偿的方式优化设定空燃比,采用模糊专家控制器控制煤气流量,实现热风炉的自动燃烧控制;工业应用表明,系统投资少,运行稳定,适应强,取得增产降耗的显著功效。     

高炉煤气流分布模式识别与布料操作指导专家系统

将模式识别中的统计方法与人工神经网络方法相结合,设计出一种综合的高炉煤气流分布模式识别系统。基于鞍钢10^#高炉操作工艺,将该模式识别系统与专家系统相结合,建立了高炉料操作专家系统。     

高炉煤粉喷吹监控系统的设计与实现

由于高炉煤粉喷吹是气固二相流的气力输送,喷吹量的检测与控制变得很困难。本文通过分析高炉喷吹煤粉炼铁的工艺过程,用西门子系列的S7-300和WCC6.0实现了对喷吹过程的监控。通过程序计算实现了串罐喷吹中喷吹量的准确计量,解决了喷吹控制中的关键问题。     

高炉煤粉喷吹监控系统的设计与实现

由于高炉煤粉喷吹是气固二相流的气力输送,喷吹量的检测与控制变得很困难.本文通过分析高炉喷吹煤粉炼铁的工艺过程,用西门子系列的S7-300和WCC6.0实现了对喷吹过程的监控.通过程序计算实现了串罐喷吹中喷吹量的准确计量,解决了喷吹控制中的关键问题.