基于雷达观测数据的高炉料面多模型控制

炉料在高炉内部的布局直接影响着高炉的运行,好的布料策略能极大地提高生产力,并带来巨大的经济效益.本文利用模糊c均值聚类算法对大量雷达扫描得到的料面数据进行分类,建立多模型料面模型集;设定期望料面,并根据料面模型集中的多种料面,设计多种布料控制策略,求出相应的布料矩阵.每一个布料周期,采用模糊识别的方法把获得的实时料面数据与模型集相匹配,进而采取相应的布料矩阵进行布料,直至达到期望料面.由于雷达扫描数据的存在,形成了反馈机制,使得高炉布料能够实现闭环控制.本控制策略在某钢铁厂2500m3高炉上得到实施,取得很好的控制效果,达到节能降耗的要求.     

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.     

高炉料面特征提取与聚类分析

布料是高炉上部调节的主要方式,料面形状特征是指导高炉工长做出下一次布料决策的重要依据.本文通过分析高炉雷达实测料面数据,结合专家经验,提出了一种料面特征定义和提取的方法,提取出了能够表征料面形状的6个特征;然后将谱聚类算法引入到料面特征数据的聚类中,建立了料面特征模型库;最后将新的料面特征与模型库数据匹配,为后续高炉布料控制奠定研究基础.在仿真结果中采用真实高炉生产数据,验证了料面特征提取方法的有效性.仿真结果表明谱聚类算法相比传统的K-mean和模糊C均值聚类算法,具有收敛速度快,聚类性能高等特点,能够准确有效地建立料面特征模型库.     

高炉料面形状双驱动模型研究

高炉料面形状是指导高炉布料决策的重要依据.本文在已开发的新型雷达检测手段的基础上将雷达检测数据和布料机理进行融合.首先根据牛顿运动规律计算炉料颗粒从料流调节阀至料面的运动过程,然后根据体积约束原则建立料面形状模型,最后通过高斯过程回归模型将机理模型和摆动雷达测量得到的料面信息融合,建立了基于雷达数据和机理模型双驱动的高炉料面形状模型.仿真结果表明,本文提出的数据融合的方法在结合雷达检测数据和机理模型的基础上能够更好的拟合出高炉料面形状,可以为高炉稳定运行,节能减排提供可靠指导.     

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OpenGL的高炉布料三维仿真技术的研究

在高炉炼铁工艺中,实时掌握高炉炉顶料面的形状对整个炼铁生产有着举足轻重的作用。本文在建立了高炉炉顶布料数学模型的基础上,引入了基于OpenGL技术的三维粒子系统和数字高程模型地形生成方法来模拟布料过程中的料流轨迹和炉顶料面形状,并获得了较好的效果。     

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。     

基于专家评估和信息融合的高炉料面温度场智能建模

高炉料面温度分布对于高炉操作有着重要的指导意义.本文针对高炉目前无法准确全面了解料面温度分布的情况,挖掘现场已有数据,依据可信度理论,建立红外图像可信度评估的专家规则;根据评估结果,分别采用依靠红外图像的机理模型信息融合方法和不依靠红外图像的神经网络信息融合方法,建立基于专家评估和多源信息的高炉料面温度场模型.在某钢铁企业2 200 m3高炉应用结果表明,该模型可以更为准确,直观地反映料面温度分布,实现了对料面温度分布的实时检测,为复杂冶金过程控制和监控提供了有效的解决方法.     

无料钟高炉布料模型的研究与应用

针对高炉炉内料面的分布特征．通过分析和考虑无料钟高炉布料的影响因素及其特点,结合数学知识和计算机技术,建立了无料钟高炉布料模型。该模型在某钢铁企业的450m^3小型高炉中得到了实际应用,实现了无料钟高炉布料过程的实时监视,指导操作工对炉料分布进行合理调整,从而提高了料柱的透气性指数．降低了焦比,改善了高炉冶炼状况。这对实时了解高炉炉内料面的分布情况,指导高炉的优化操作具有十分重要的意义。     

基于OpenGL的多雷达虚拟安装系统的设计

针对高炉炼铁生产现场所面临的问题,利用三维可视化技术,建立了一个基于OpenGL的雷达虚拟安装及成像系统.系统依据数据采集卡采集的现场数据,在虚拟系统中直观地显示雷达波束在高炉内部传播的途径,可以模拟调整多个雷达在高炉炉顶的安装位置和角度,并显示出料面高程,生成料面形状趋势图.该虚拟安装系统可以真实地再现工业现场的场景,为使用雷达技术进行高炉料位、液位测量提供了很好的参考手段.     

基于分数阶的多向微分算子的高炉料面轮廓自适应检测

高炉料面图像含有丰富的高炉炉况信息,高炉料面轮廓能直接反映料面的凹凸起伏、煤气流分布以及炉况等信息,但高炉料面图像具有对比度低、细节不明显和有强亮斑等特点,使得高炉料面轮廓检测十分困难.本文提出一种新型的高炉料面轮廓检测方法:1）对高炉料面图像进行预处理,增强图像动态范围和图像边缘信息;2）采用分数阶的多向微分算子提取一组料面轮廓可行域;3）用自适应方法确定最佳分数阶阶次,获得可行域中最优的料面轮廓曲线;4）用改进的Canny算子对其进行修正和补偿,得到连续准确的料面轮廓曲线.理论研究和实验结果表明,该方法可准确获取平滑的高炉料面轮廓,对高炉操作人员及时有效调控布料具有很好的参考价值.     

交流三相电熔镁炉的最佳运行分析

针对电熔镁炉是具有大时滞、强非线性、多变量的复杂系统,现场控制需要一个准确的工作模型的情况,以电熔镁炉的电弧电阻与熔池电阻为切入点,分析了其工作机理,建立了熔池功率场数学模型;提出了针对不同阶段优化操作方法、合理布料和改变熔池形状可提高成品生产率及质量合格率;对方镁石在电熔镁砂熔体中的结晶过程的研究表明,在电熔镁炉外部增加温控手段是获取优质电熔镁砂的关键.     

Dynamic model based optimization control for reheating furnaces

This paper addresses the development of an advanced computer control strategy and its application to reheating furnaces. Based on the discrete state space reheating furnace model developed by the authors, a dynamic model based optimization strategy giving the optimal set points of the furnace zone temperatures and a relevant computer control system are proposed. The dynamic model based heuristic search algorithm is used to determine the optimal furnace zone temperature set points for minimal energy consumption under various operation conditions. Through more than one year's online running, the computer system shows that the proposed control system provides a considerable economic benefit through reducing the energy consumption and improving the quality of the heated slabs.     

基于信息融合的高炉料面分布模型与应用

针对高炉炉内料面的分布特征，分析了对料面特征有影响的各种因素．通过对各类影响料面分布的测量参数的信息融合获取料面特征，建立了高炉料面分布模型．在某钢铁企业的2200m3高炉中得到了实际应用，实现了对高炉炉内料面分布的在线监测．