一种铁矿烧结过程状态的软测量方法技术

本发明专利技术公开了一种铁矿烧结过程状态的软测量方法，包括如下步骤：对一段时期内的风箱废气温度进行重新整理，并根据烧结过程不同的分段上采用曲线拟合，分别计算出废气温度上升点TRP、拐点BRP和烧结终点BTP的位置。本发明专利技术所提供的烧结过程状态参数软测量模型，考虑了烧结物料在烧结台车上的移动规律，通过对一段时期内的风箱废气温度进行重新整理，并根据烧结过程不同的分段上采用曲线拟合，分别求解过程状态参数TRP、BRP和BTP。本发明专利技术计算获得的TRP和BRP变化具有时序性，更能准确反映实际生产情况。

【技术实现步骤摘要】
一种铁矿烧结过程状态的软测量方法
本专利技术技术属于铁矿烧结过程参数软测量
，特别是提供了一种烧结过程状态的软测量方法。
技术介绍
铁矿烧结作为现代钢铁企业的首道工序，其生产过程的稳定与否对高炉炼铁乃至整个钢铁生产的稳定顺行和技术经济指标有着重要影响。从理论上来说，烧结过程状态主要包括透气性状态和热状态，由于生产特点，这些参数难以直接在线检测。因此，烧结过程状态的准确表征成为稳定优化控制的核心环节。烧结终点(BTP)是最早也是最常用的方法，烧结废气温度拐点(BRP)是20世纪90年代初期由日本京滨钢铁厂提出的，烧结废气温度上升点(TRP)是21世纪初由中南大学烧结球团与直接还原研究所提出的。BTP的软测量通常采用烧结机尾部几个风箱废气温度进行二次曲线拟合，以曲线最高点作为烧结终点，此方法的主要问题是没有考虑烧结终点温度。如图2所示曲线1与曲线2求解所得的BTP相同，然而两者的最高温度却不相同，曲线2的终点温度太低，终点温度偏低会造成烧结矿产量、质量指标的下降。对于BRP的软测量，日本研究者最初提出时是采用中后部风箱废气温度进行二次曲线拟合，取近似等于各个测定点的中间位置的风箱废气温度作为设定温度(250℃)，从而计算BRP所在位置。该方法中设定温度的取值缺乏理论基础，且实际应用中也会因不同生产条件而有所不同，因此不具有通用性。TRP在提出时是对烧结机中部的5个测点数据进行多次拟合，计算曲线斜率为5的实数解作为TRP值，曲线斜率设定值的制定未给出具体解释。因此，通过烧结理论分析，确立以TRP、BRP和BTP共同表征烧结过程状态，并根据烧结料层各带的移动特性建立通用的TRP、BRP和BTP的软测量模型，准确判断烧结过程状态变化，对烧结过程的优化控制具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术提供一种准确性高的铁矿烧结过程状态软测量方法。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种铁矿烧结过程状态的软测量方法，包括如下步骤：对一段时期内的风箱废气温度进行重新整理，并根据烧结过程不同的分段上采用曲线拟合，分别计算出废气温度上升点TRP、拐点BRP和烧结终点BTP的位置；废气温度上升点TRP的计算方法如下：首先以烧结机中部开始升温的风箱为基准，以烧结物料在两个风箱的中心距离移动所需时间作为时间间隔，建立烧结机中前部5个风箱的废气温度数列：XTRP＝{xN-4(t-4τ),xN-3(t-3τ),xN-2(t-2τ),xN-1(t-1τ),xN(t)}(1)式中：x——风箱废气温度，℃；N——风箱编号；t——时间，min；τ——时间间隔，min；然后对上述数列进行二次曲线拟合，最后求解拟合曲线上切线斜率为STRP时的切点作为TRP，假设拟合曲线的方程为：f(x)＝ax2+bx+c，则TRP的求解如公式(2)所示：STRP根据湿料带和干燥预热带温度变化特性在0-10的范围内取值；废气温度拐点BRP的计算方法如下：以烧结机中后部快速升温的风箱为基准，以烧结物料在两个风箱的中心距离移动所需时间作为时间间隔，建立烧结机中后部5个风箱的废气温度数列：XBRP＝{xN-4(t-4τ),xN-3(t-3τ),xN-2(t-2τ),xN-1(t-1τ),xN(t)}(3)式中：x——风箱废气温度，℃；N——风箱编号；t——时间，min；τ——时间间隔，min；对上述数列进行二次曲线拟合，求解拟合曲线上纵坐标值为TBRP时的点作为BRP，假设拟合曲线的方程为：f(x)＝ax2+bx+c，则BRP的求解如公式(4)所示；TBRP取值方式为：取TRP到BTP段废气温度曲线与x轴所围成面积，作为总的升温区域，取总升温区域的1/3作为TRP到BRP段升温区域，统计出适宜的TBRP温度取值；烧结终点BTP计算方法如下：以烧结机倒数第二个风箱作为基准，以烧结物料在两个风箱的中心距离移动所需时间作为时间间隔，建立烧结机尾部3个风箱的废气温度数列：XBTP＝{xN-1(t-τ),xN(t),xN+1(t)}(5)式中：x——风箱废气温度，℃；N——风箱编号；t——时间，min；τ——时间间隔，min；对上述数列进行二次曲线拟合，求解拟合曲线的最高点作为BTP基准值，且对基准值进行修正，假设拟合曲线的方程为：f(x)＝ax2+bx+c，BTP的求解如公式(6)所示：式中：TN——倒数第二个风箱的废气温度，℃；T′BTP——理想的烧结终点温度，℃；σ——终点温度的标准偏差，℃；ρ——拟合曲线最高点的内切圆的曲率半径。其中，在计算出废气温度上升点TRP、拐点BRP和烧结终点BTP的位置后，进一步依据各参数的统计特性划分状态区间，表征烧结过程状态。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：(1)计算结果准确本专利技术所提供的烧结过程状态参数软测量模型，考虑了烧结物料在烧结台车上的移动规律，通过对一段时期内的风箱废气温度进行重新整理，并根据烧结过程不同的分段上采用曲线拟合，分别求解过程状态参数TRP、BRP和BTP。本专利技术计算获得的TRP和BRP变化具有时序性，更能准确反映实际生产情况。(2)模型通用性强烧结过程状态参数TRP、BRP和BTP是根据铁矿烧结过程料层温度变化特性定义的，STRP、TBRP的选取综合考虑了其理论物理意义和实际生产数据特点，BTP的计算值根据废气温度曲线最高点内切圆的曲率半径进行了修正，所建立的状态参数软测量模型的科学含义明确，通用性更强。附图说明图1为本专利技术实施例烧结终点软测量方法中各参数位置示意图；图2为本专利技术实施例烧结终点软测量方法BTP修正示意图；图3为常规方法所得TRP、BRP的示意图；图4为本专利技术计算所得的TRP、BRP的示意图。具体实施方式下面结合附图及实例，对本专利技术做进一步说明。本实施例中，铁矿烧结过程状态软测量方法，是根据铁矿烧结料层各带(干燥带、燃烧带和烧结矿带)的温度划分标准及移动特性，基于在线检测的废气温度，采用分段拟合的方法，计算出废气温度上升点(TRP)、拐点(BRP)和烧结终点(BTP)的位置(如图1)，并依据各参数的统计特性划分状态区间，表征烧结过程状态。以μ表示过程状态参数在某一时期内的均值，σ表示标准偏差，状态划分如下：表1过程状态的划分废气温度上升点TRP的计算方法如下：首先以烧结机中部开始升温的风箱为基准，以烧结物料在两个风箱的中心距离移动所需时间作为时间间隔，建立烧结机中前部5个风箱的废气温度数列：XTRP＝{xN-4(t-4τ),xN-3(t-3τ),xN-2(t-2τ),xN-1(t-1τ),xN(t)}(1)式中：x——风箱废气温度，℃；N——风箱编号；t——时间，min；τ——时间间隔，min。然后对上述数列进行二次曲线拟合，最后求解拟合曲线上切线为STRP时的切点作为TRP。假设拟合曲线的方程为：f(x)＝ax2+bx+c，则TRP的求解如公式(2)所示：STRP根据湿料带和干燥预热带温度变化特性在0-10的范围内取值。废气温度拐点BRP(燃烧前沿)的计算方法如下：以烧结机中后部快速升温的风箱为基准，以烧结物料在两个风箱的中心距离移动所需时间作为时间间隔，建立烧结机中后部5个风箱的废气温度数列：XBRP＝{xN-4(t-4τ),xN-3(t-3τ),xN-2(t-2τ),xN-1(t-1τ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁矿烧结过程状态的软测量方法，其特征在于，包括如下步骤：对一段时期内的风箱废气温度进行重新整理，并根据烧结过程不同的分段上采用曲线拟合，分别计算出废气温度上升点TRP、拐点BRP和烧结终点BTP的位置。

【技术特征摘要】
1.一种铁矿烧结过程状态的软测量方法，其特征在于，包括如下步骤：对一段时期内的风箱废气温度进行重新整理，并根据烧结过程不同的分段上采用曲线拟合，分别计算出废气温度上升点TRP、拐点BRP和烧结终点BTP的位置；废气温度上升点TRP的计算方法如下：首先以烧结机中部开始升温的风箱为基准，以烧结物料在两个风箱的中心距离移动所需时间作为时间间隔，建立烧结机中前部5个风箱的废气温度数列：XTRP＝{xN-4(t-4τ),xN-3(t-3τ),xN-2(t-2τ),xN-1(t-1τ),xN(t)}(1)式中：x——风箱废气温度，℃；N——风箱编号；t——时间，min；τ——时间间隔，min；然后对上述数列进行二次曲线拟合，最后求解拟合曲线上切线斜率为STRP时的切点作为TRP，假设拟合曲线的方程为：f(x)＝ax2+bx+c，则TRP的求解如公式(2)所示：STRP根据湿料带和干燥预热带温度变化特性在0-10的范围内取值；废气温度拐点BRP的计算方法如下：以烧结机中后部快速升温的风箱为基准，以烧结物料在两个风箱的中心距离移动所需时间作为时间间隔，建立烧结机中后部5个风箱的废气温度数列：XBRP＝{xN-4(t-4τ),xN-3(t-3τ),xN-2(t-2τ),xN-1(t-1τ),xN(t)}(3)式中：x——风箱废气温度，℃；N——风箱编号；t——时间，min；τ——时间间隔，min；对上述数列进行二次曲线拟合，求解拟合曲线上纵坐标值为TBRP时的点作为BRP，假设拟合曲线的方程为：f(x)...

【专利技术属性】
技术研发人员：范晓慧，陈许玲，甘敏，黄晓贤，姜涛，李光辉，郭宇峰，杨永斌，袁礼顺，杨桂明，黄柱成，张元波，李骞，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43