高炉操作炉型诊断及智能识别系统概要

1、会计学1高炉操作炉型诊断及智能识别系统概要高炉操作炉型诊断及智能识别系统概要第1页/共34页 1、系统简介、系统组成、主要功能系统简介、系统组成、主要功能 2 2、项目研究情况项目研究情况 3、高炉操作炉型诊断及智能识别系统的开发及应用高炉操作炉型诊断及智能识别系统的开发及应用第2页/共34页1.11.1、武钢、武钢1 1高炉炉体结构的特点高炉炉体结构的特点 武钢武钢1号高炉采用了铸铁冷却壁和铜冷却壁相号高炉采用了铸铁冷却壁和铜冷却壁相 结合的方法。结合的方法。 在国内第一次成功采用了一体化的高炉软水在国内第一次成功采用了一体化的高炉软水密密 闭循环技术。闭循环技术。 第一次采用了薄炉衬技术，

2、高炉设计寿命为第一次采用了薄炉衬技术，高炉设计寿命为15 年。年。 维护一个稳定合理的高炉操作炉型成为实现维护一个稳定合理的高炉操作炉型成为实现高高 炉长寿的关键技术。炉长寿的关键技术。 第3页/共34页1.2、高炉炉型管理的难点、高炉炉型管理的难点第4页/共34页n 事后管理事后管理（热负荷测量等）（热负荷测量等）n 高炉操作人员只能通过经验来判断炉墙温度的高炉操作人员只能通过经验来判断炉墙温度的变化的特点并以此来区分炉型的不同特征，及变化的特点并以此来区分炉型的不同特征，及判断是否满足高炉操作的要求。判断是否满足高炉操作的要求。n 为解决上述问题，就需要通过一种方法来自动为解决上述问题，就

3、需要通过一种方法来自动识别高炉炉型变化的特点。识别高炉炉型变化的特点。n 事前管理事前管理：本研究就是想采用：本研究就是想采用人工神经网络的人工神经网络的方法方法来对炉型变化的特点自动进行分类，为高来对炉型变化的特点自动进行分类，为高炉操作人员提供参考。炉操作人员提供参考。第5页/共34页1.4、开发炉型管理系统的必要性、开发炉型管理系统的必要性第6页/共34页1.51.5、系统组成、系统组成 第7页/共34页二、项目研究情况项目研究情况2.1 2.1 技术路线技术路线第8页/共34页2.22.2、主要的数据种类、主要的数据种类第9页/共34页2.32.3、KohonenKohonen方法简介

4、方法简介第10页/共34页2.32.3、KohonenKohonen方法简介（方法简介（2 2） 我们知道，大脑皮层的二维互联神经网络能表征外部世界高我们知道，大脑皮层的二维互联神经网络能表征外部世界高维信息，维信息，Kohonen网络也是用一个格状平面网络来表征输入信网络也是用一个格状平面网络来表征输入信息，息， 所有输入都和网格上的每一结点相连，每一个网格结点都是所有输入都和网格上的每一结点相连，每一个网格结点都是输出结点，它们只和相邻的其他结点相连。输出结点，它们只和相邻的其他结点相连。 通过学习算法，使相邻近的结通过学习算法，使相邻近的结点表征出输人的不同类别特性，点表征出输人的不同类

5、别特性，称之为特征映射。称之为特征映射。通过反复地将输入图样和存储通过反复地将输入图样和存储在每一个结点上的矢量进行比较在每一个结点上的矢量进行比较，如果输入与结点矢量相匹配，如果输入与结点矢量相匹配，则用该结点处的映射区域来优先则用该结点处的映射区域来优先表征该类训练数据的特征。表征该类训练数据的特征。 第11页/共34页2.42.4、人机界面（、人机界面（1 1）第12页/共34页2.42.4、人机界面（、人机界面（2 2）第13页/共34页n炉型状态的判定问题（炉型状态的判定问题（SOFM）n炉型优劣的判断问题（指标对比）炉型优劣的判断问题（指标对比）n炉型的调剂问题（布料、附加焦等）炉

6、型的调剂问题（布料、附加焦等）3.1、高炉炉型管理需要解决的几个问题、高炉炉型管理需要解决的几个问题第14页/共34页3.13.1、模型的试运行及其应用效果、模型的试运行及其应用效果 该软件开发出来并安装到该软件开发出来并安装到1 1号高炉的计算机系号高炉的计算机系统上统上, ,从从20032003年年1111月份投入试运行。月份投入试运行。 1111月份操作炉型出现波动期间，该软件及时月份操作炉型出现波动期间，该软件及时准确地分析出了炉型变化的特点及变化的过程。准确地分析出了炉型变化的特点及变化的过程。 高炉操作人员通过这个分析平台，及时找到高炉操作人员通过这个分析平台，及时找到了炉型变化的

7、原因，采取了有效措施，逐渐使高了炉型变化的原因，采取了有效措施，逐渐使高炉操作炉型及时恢复到了正常状态。炉操作炉型及时恢复到了正常状态。 第15页/共34页3.2. 3.2. 模型的试运行及其应用效果：模型的试运行及其应用效果：20032003年年1111月上旬月上旬 由图中可见：由图中可见：1111月上旬炉型变化剧烈，高炉操作炉型不能维持在稳定月上旬炉型变化剧烈，高炉操作炉型不能维持在稳定的状态下，的状态下，3 3日后多次出现低日后多次出现低SiSi高高SS的情况。的情况。上旬由于焦炭缺口较大，高炉使用外购焦以及库存焦炭上旬由于焦炭缺口较大，高炉使用外购焦以及库存焦炭多，造成高炉透气性太差，

8、高炉中心过分发展，边缘气多，造成高炉透气性太差，高炉中心过分发展，边缘气流不稳，渣皮频繁脱落。流不稳，渣皮频繁脱落。 炉型变化炉型变化的特点：的特点：第16页/共34页1、11月块矿变化及中下旬大量使用大矿槽烧结矿。月块矿变化及中下旬大量使用大矿槽烧结矿。2 2、同时进口球团配比的降低，致使入炉熟料率降低，使得原燃、同时进口球团配比的降低，致使入炉熟料率降低，使得原燃 料的配比变化很大，导致入炉矿石的质量难以稳定。料的配比变化很大，导致入炉矿石的质量难以稳定。3 3、因为、因为5 5座高炉同时生产，焦炭缺口较大，使得高炉不得不经常座高炉同时生产，焦炭缺口较大，使得高炉不得不经常 性的补充库存焦

9、和外购焦，致使焦炭的冶金性能及质量也无性的补充库存焦和外购焦，致使焦炭的冶金性能及质量也无 法保持稳定。法保持稳定。4 4、本月共吃进库焦、本月共吃进库焦250t250t和外购焦和外购焦4242车，其中主要集中在上旬。车，其中主要集中在上旬。5 5、由于外购焦水分、灰份较高，对高炉的透气性带来了不利的、由于外购焦水分、灰份较高，对高炉的透气性带来了不利的 影响。影响。 炉型失常的原因：炉型失常的原因：11月上旬月上旬1号高炉炉型的变化如上图所示号高炉炉型的变化如上图所示 第17页/共34页3.43.4、模型的试运行及其应用效果：、模型的试运行及其应用效果：20032003年年1111月中旬月中

10、旬 SOFM经分类获得的经分类获得的11月中旬炉型变化图，由图中月中旬炉型变化图，由图中4 4、5 5、6 6、7 7点可见，炉墙温度上升，达到了炉型调整的目标点可见，炉墙温度上升，达到了炉型调整的目标 第18页/共34页3.53.5、模型的试运行及其应用效果：、模型的试运行及其应用效果：20032003年年1111月下旬月下旬 1、由于采取了有效措施，高炉炉况得到了迅速恢复。、由于采取了有效措施，高炉炉况得到了迅速恢复。2、11月份由于各种各样的原因，全厂产量压力较大，因此，月份由于各种各样的原因，全厂产量压力较大，因此，1号高号高 炉在炉型还没有完全调整到位时就进行了强化冶炼，各种参数开炉

11、在炉型还没有完全调整到位时就进行了强化冶炼，各种参数开 始还原，恢复了始还原，恢复了9#角位的矿石，加重了边缘，调整以后，虽然高角位的矿石，加重了边缘，调整以后，虽然高 炉风量没有较大变化，产量也较高，但是，冷却壁温度开始慢慢炉风量没有较大变化，产量也较高，但是，冷却壁温度开始慢慢 下降，特别是下降，特别是5至至10段之间的温度。段之间的温度。 3、虽然暂时不会对产量有影响，但是，一旦结厚形成，将再次对炉、虽然暂时不会对产量有影响，但是，一旦结厚形成，将再次对炉 况产生不利。从下图中况产生不利。从下图中4、5、6点可看到，冷却壁温度在逐渐走低点可看到，冷却壁温度在逐渐走低 ，到月末，产量下降，

12、风量减少，可说明这一观点。，到月末，产量下降，风量减少，可说明这一观点。下旬高炉操作的特点：下旬高炉操作的特点：第19页/共34页模型的试运行及其应用效果：模型的试运行及其应用效果：20032003年年1111月下旬月下旬 第20页/共34页20032003年年1111月月20042004年年4 4月武钢月武钢1 1号高炉主要技术经济指标号高炉主要技术经济指标 3.63.6、20042004年以来的炉型管理年以来的炉型管理 第21页/共34页3.73.7、20042004年以来的炉型管理年以来的炉型管理 (20042004年年2 2、3 3月炉型控制月炉型控制 )2004年2月17日炉型变化图

13、 ，冷却壁高温区下移，炉型稳定：第22页/共34页3.83.8、如何寻找最优化的炉型、如何寻找最优化的炉型高炉合理操作炉型的监测和诊断包括两项内容：高炉合理操作炉型的监测和诊断包括两项内容：第23页/共34页 对应这对应这25种炉型模式，在表中列出了各种炉型状态出现的种炉型模式，在表中列出了各种炉型状态出现的 天数及利用系数和焦比指标。经过统计分析发现，图中天数及利用系数和焦比指标。经过统计分析发现，图中 第第05、10 类炉型的指标是比较好的。类炉型的指标是比较好的。 这些模式集中出现在这些模式集中出现在3月份，正说明最佳模式的炉型是高月份，正说明最佳模式的炉型是高 炉获得高指标的主要原因。

14、炉获得高指标的主要原因。 2 2）相关结论：）相关结论：第24页/共34页1 1）、如何寻找最优化的炉型（总结）、如何寻找最优化的炉型（总结）第25页/共34页3 3）武钢）武钢1号高炉高炉炉型分类（号高炉高炉炉型分类（152天）及相关指标天）及相关指标 第26页/共34页3.93.9、炉型状况的综合判断、炉型状况的综合判断 1 1、在操作中通常根据炉体热负荷的变化来实时监控高炉操作、在操作中通常根据炉体热负荷的变化来实时监控高炉操作炉型的变化。炉型的变化。2 2、根据多年来武钢炉型管理的经验，正常状态下高炉的热负、根据多年来武钢炉型管理的经验，正常状态下高炉的热负荷为荷为2000045000

15、MJ/h，低于和高于这个范围都是不正常的，低于和高于这个范围都是不正常的。3 3、20042004年以来，年以来，1 1号高炉的热负荷控制在号高炉的热负荷控制在2000050000MJ/h2000050000MJ/h的的合理范围内（图合理范围内（图3838），保持着合理的操作炉型，生产处于稳），保持着合理的操作炉型，生产处于稳定顺行的状态，使各项技术经济指标不断得到改善。定顺行的状态，使各项技术经济指标不断得到改善。 第27页/共34页四、经济效益计算四、经济效益计算第28页/共34页第29页/共34页n 事后管理事后管理（热负荷测量等）（热负荷测量等）n 高炉操作人员只能通过经验来判断炉墙温

16、度的高炉操作人员只能通过经验来判断炉墙温度的变化的特点并以此来区分炉型的不同特征，及变化的特点并以此来区分炉型的不同特征，及判断是否满足高炉操作的要求。判断是否满足高炉操作的要求。n 为解决上述问题，就需要通过一种方法来自动为解决上述问题，就需要通过一种方法来自动识别高炉炉型变化的特点。识别高炉炉型变化的特点。n 事前管理事前管理：本研究就是想采用：本研究就是想采用人工神经网络的人工神经网络的方法方法来对炉型变化的特点自动进行分类，为高来对炉型变化的特点自动进行分类，为高炉操作人员提供参考。炉操作人员提供参考。第30页/共34页n炉型状态的判定问题（炉型状态的判定问题（SOFM）n炉型优劣的判

17、断问题（指标对比）炉型优劣的判断问题（指标对比）n炉型的调剂问题（布料、附加焦等）炉型的调剂问题（布料、附加焦等）3.1、高炉炉型管理需要解决的几个问题、高炉炉型管理需要解决的几个问题第31页/共34页3.13.1、模型的试运行及其应用效果、模型的试运行及其应用效果 该软件开发出来并安装到该软件开发出来并安装到1 1号高炉的计算机系号高炉的计算机系统上统上, ,从从20032003年年1111月份投入试运行。月份投入试运行。 1111月份操作炉型出现波动期间，该软件及时月份操作炉型出现波动期间，该软件及时准确地分析出了炉型变化的特点及变化的过程。准确地分析出了炉型变化的特点及变化的过程。 高炉

18、操作人员通过这个分析平台，及时找到高炉操作人员通过这个分析平台，及时找到了炉型变化的原因，采取了有效措施，逐渐使高了炉型变化的原因，采取了有效措施，逐渐使高炉操作炉型及时恢复到了正常状态。炉操作炉型及时恢复到了正常状态。 第32页/共34页1、11月块矿变化及中下旬大量使用大矿槽烧结矿。月块矿变化及中下旬大量使用大矿槽烧结矿。2 2、同时进口球团配比的降低，致使入炉熟料率降低，使得原燃、同时进口球团配比的降低，致使入炉熟料率降低，使得原燃 料的配比变化很大，导致入炉矿石的质量难以稳定。料的配比变化很大，导致入炉矿石的质量难以稳定。3 3、因为、因为5 5座高炉同时生产，焦炭缺口较大，使得高炉不得不经常座高炉同时生产，焦炭缺口较大，使得高炉