面向高炉的通用模型及仿真研究

利用目前较通用方法和理论,建立基于多相流耦合的高炉数学模型,解析多相态在高炉中流场及热传递情况,并通过可视化开发,可仿真得到各相态的稳态结果,由此可方便的判断高炉内软熔带等重要区域的形状及位置。充分应用前沿成熟理论解析各个相态之间的耦合作用,并对高炉中存在的主要化学反应做了简化处理。通用的数学模型、数值计算及可视化方法构成了较完整的,具有普遍意义的高炉过程分析及预测体系,对多数高炉生产能够起到指导作用,并利于个性化开发。     

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。     

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。     

炉底烧蚀诊断系统

简介莱钢科学的应用炉底烧蚀诊断系统改进生产操作方法.延长高炉的寿命,提高高炉炼铁的效率情况.通过IFIF与VB混舍编程,开发出界面好、数据处理能力强的应用软件,实现了高炉炉底侵蚀的可视化.这对高炉操作者分析、判断与调节炉况有很大帮助.     

A mass and energy estimation for the hydrogen utilization in the iron-making process

The possibility of using hydrogen to lower CO 2 emissions in the iron-making process was confirmed by the heat and mass balances in the blast furnace operation. The mass and heat balances for hydrogen utilization in the blast furnace were estimated by using the basic concept of RIST operating diagram. In this study, the RIST operating diagram was modified to be suitable for representing the operation with respect to hydrogen, where the RIST operating diagram is a graphical representation of heat and mass ba...     

基于Stacking的高炉铁水质量区间预测

高炉炼铁多元铁水质量的实时准确预报是高炉内部状态进行实时监测和有效控制的重要手段,但预报结果存在准确度不高和缺乏可信度表征的问题,特别是在炉况不稳定和高炉数据波动大的情况下,多元铁水质量的预报结果存在较大偏差和较低可信度,不能为高炉日常操作和调节提供指导.针对这一工程难题,提出一种基于Stacking的高炉铁水质量区间预测建模算法,用于建立铁水质量区间预报模型.首先,为了提高建模的准确度,建立基于Stacking的铁水质量模型;然后,为了表征预测结果的可信度,引入区间预测的方法,用于多元铁水质量值和预测区间的同时预报;最后,通过工业实验表明,所提出算法能够实现对高炉多元铁水质量的准确预报,并且预测区间拥有较高的可信度,对实际生产操作具有较好的指导意义.     

基于多参数灵敏度分析与遗传优化的铁水质量无模型自适应控制

铁水硅含量(化学热)和铁水温度(物理热)是高炉炼铁过程最重要的铁水质量指标, 其建模与控制对于整个高炉炼铁过程的运行优化意义重大. 针对高炉炼铁过程极复杂动态特性以及铁水质量难以进行常规机理建模与控制的难题, 基于直接数据驱动控制思想, 提出一种基于多参数灵敏度分析与大规模变异遗传参数优化的高炉铁水质量无模型自适应控制方法. 首先, 基于紧格式动态线性化(Compact form dynamic linearization, CFDL)无模型自适应控制(Model free adaptive control, MFAC)技术确定铁水质量的多变量数据驱动控制器结构; 然后, 针对CFDL-MFAC众多可调参数对控制器性能影响大, 同时对众多参数整体优化非常耗时且效果不理想的问题, 基于多参数灵敏度分析(Multi-parameter sensitivity analysis, MPSA)技术, 提出基于大规模变异与精英局部搜索遗传优化的CFDL-MFAC控制器参数整定方法; 最后, 将参数整定后的CFDL-MFAC控制器应用到高炉炼铁过程多元铁水质量控制, 并与基于递推子空间辨识的数据驱动预测控制进行比较研究, 验证所提控制方法的有效性和先进性.     

应用CBR技术对热风炉送风温度的预测

热风炉是高炉系统中非常重要的设备之一。如何保证热风炉产生持续高温是热风炉控制的目的。因此,如何进行烧炉操作和何时换炉是热风炉控制的关键。本文首次利用CBR技术对处于即将送风的热风炉进行送风温度预测,结果表明,该方法准确有效,实用性强,对处于燃烧期的热风炉具有很重要的指导意义。     

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.     

PCA和PSO-ELM在高炉铁水硅含量中的预测仿真

炉温的实时预测技术对高炉运转具有重要意义。在高炉炼铁过程中,通常以铁水硅含量来表征高炉热状态。针对硅含量预测效率和精度不足的问题,提出主成分分析和粒子群改进的极限学习机相结合的方法对高炉铁水硅含量进行预测。由于影响铁水硅含量的因素众多,且各因素之间相互影响,通过主成分分析对影响硅含量的输入变量进行降维处理。利用粒子群算法来优化极限学习机的权值和阈值,并以均方根误差作为适应度函数建立预测模型。将提取出的主成分作为模型输入,铁水硅含量作为模型输出。最后比较了极限学习机算法和粒子群改进的极限学习机,实验结果表明改进后的预测模型提高了硅含量预测的准确度,上述方法可为高炉的生产操作提供参考。     

基于线性规划的智能炼铁配料系统

以钢铁企业炼铁生产参数为研究资料,实现高炉炼铁配料优化、炼铁数据和三维模型的多元化展示.本文主要研究在Qt平台下设计研发了跨平台的智能炼铁配料系统,采用线性规划的方法建立炼铁配料的数学模型,利用单纯形法求解达到成本最优,以及利用FFmpeg库实现高炉数模动画的播放和OpenGL实现高炉三维模型的动态展示.本文首先介绍了系统利用到的一些相关技术,其次对系统的数据提取、更新、优化算法的设计进行了分析,最后对配料优化、数据的二维展示、三维模型的动态展示的实现和测试进行了介绍.     

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.     

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．     

支持向量机在高炉铁水温度预测中的应用

铁水温度是高炉冶炼过程的关键参数,是影响高炉稳定顺行及节能降耗的重要指标。以高炉炉内热状态的重要指示剂-铁水温度为研究对象,在综合利用K-means 聚类和支持向量机方法的各自优势和互补情况下,提出一种基于K-means 聚类的支持向量机预测铁水温度的方法,该方法首先将训练样本数据分为m 类,建立m 个支持向量机回归预测模型,同时采用粒子群算法优化模型参数; 其次建立m 个判别函数,判别待预测样本数据属于哪一类;最后将待预测样本数据代入相应类的回归模型中进行预测。相比标准支持向量机预测,得到了较高的预测精度。     

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.     

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.     

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.     

总线技术在计算机系统故障定位中的应用

在计算机维护及维修中，最关键的是故障检测、定位，该文简述了利用总线技术对计算机系统各环节的故障进行定位，此技术还可扩展到多芯片集成在一起的检测。这一方法在理论上是严格的，实践操作又方便，是很具有实用价值的。     

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。