一种高炉多元铁水质量指标软测量系统及方法技术方案

一种高炉多元铁水质量指标软测量系统及方法，该系统包括：数据采集单元、数据预处理单元、软测量单元；该方法包括：获取高炉多元铁水质量指标软测量所需参数；对高炉多元铁水质量指标动态软测量所需参数进行滤波、剔除噪声及归一化处理；利用高炉多元铁水质量指标动态软测量模型进行高炉多元铁水质量指标动态软测量：以滤波及归一化处理后的高炉多元铁水质量指标动态软测量所需参数作为输入，以当前时刻高炉多元铁水质量指标为输出，采用输出自反馈，动态在线递推预测高炉多元铁水质量指标。本发明专利技术考虑高炉冶炼过程的滞后特性和输入输出变量之间的时序关系，利用递推子空间智能建模技术，实现高炉冶炼过程多元铁水质量指标的动态在线软测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高炉冶炼自动化控制
，特别涉及一种高炉多元铁水质量指标软测量系统及方法。
技术介绍
高炉炼铁是将铁从铁矿石等含铁化合物中还原出来的动态过程，为实现高炉冶炼过程的高产量与低能耗，就应对高炉内部状态进行实时监测与有效控制。然而高炉内部冶炼环境极其严酷，反应最剧烈的区域温度高达2000多度，压强高达标准大气压的4倍左右，且伴随着固、液、气多相共存的状态，使高炉内部状态难以实时监测，从而难以对高炉进行优化控制。目前，被广泛用来间接反映高炉内部状态的指标为铁水质量指标，综合性的铁水质量指标通常采用Si含量、P含量、S含量和铁水温度来衡量，铁水质量指标的测量一般采用离线化验法，测量结果会滞后2-3小时，因此其结果无法实时的反映高炉内部状态。为了实现对高炉内部运行状态实时全面地监测，就需要建立高炉多元铁水质量指标的在线软测量模型以实现对铁水质量的实时在线软测量，充分利用高炉炼铁过程中可检测的运行数据，建立数据驱动的高炉多元铁水质量在线软测量模型。专利公开号CN102本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高炉多元铁水质量指标软测量系统，其特征在于，包括：数据采集单元：获取高炉多元铁水质量指标软测量所需参数，包括当前时刻高炉工况参数、上一时刻高炉工况参数、上一时刻高炉多元铁水质量指标估计值；高炉工况参数包括炉腹煤气量、热风温度、热风压力、富氧率、鼓风湿度、设定喷煤量；上一时刻高炉多元铁水质量指标估计值包括上一时刻硅含量估计值、上一时刻磷含量估计值、上一时刻硫含量估计值、上一时刻铁水温度估计值；数据预处理单元：对高炉多元铁水质量指标动态软测量所需参数进行滤波、剔除噪声及归一化处理；软测量单元：利用高炉多元铁水质量指标动态软测量模型进行高炉多元铁水质量指标动态预测：高炉多元铁水质量指标动态软测量...

【技术特征摘要】
1.一种高炉多元铁水质量指标软测量系统，其特征在于，包括：
数据采集单元：获取高炉多元铁水质量指标软测量所需参数，包括当前时刻高炉工况参数、上一时刻高炉工况参数、上一时刻高炉多元铁水质量指标估计值；高炉工况参数包括炉腹煤气量、热风温度、热风压力、富氧率、鼓风湿度、设定喷煤量；上一时刻高炉多元铁水质量指标估计值包括上一时刻硅含量估计值、上一时刻磷含量估计值、上一时刻硫含量估计值、上一时刻铁水温度估计值；
数据预处理单元：对高炉多元铁水质量指标动态软测量所需参数进行滤波、剔除噪声及归一化处理；
软测量单元：利用高炉多元铁水质量指标动态软测量模型进行高炉多元铁水质量指标动态预测：高炉多元铁水质量指标动态软测量模型以滤波及归一化处理后的高炉多元铁水质量指标动态软测量所需参数作为输入，以当前时刻高炉多元铁水质量指标为输出，采用输出自反馈，动态在线递推预测高炉多元铁水质量指标。
2.根据权利要求1所述的高炉多元铁水质量指标软测量系统，其特征在于，所述数据采集单元，包括：
辅助变量确定模块：利用主成分分析法对若干时刻的高炉过程工况参数进行相关性分析，确定对于高炉铁水多元质量指标动态软测量贡献率最大的工况参数作为辅助变量；
输入变量确定模块：基于辅助变量、结合不同时刻输入参数时滞、结合当前时刻辅助变量的测量值、上一时刻辅助变量的测量值及上一时刻铁水硅含量估计值、上一时刻铁水磷含量估计值、上一时刻铁水硫含量估计值、上一时刻铁水温度估计值，确定高炉多元铁水质量指标动态软测量所需参数即高炉多元铁水质量指标动态软测量模型的输入变量并采集。
3.根据权利要求1所述的高炉多元铁水质量指标软测量系统，其特征在于，所述数据预处理单元，包括：
滤波模块：针对由于高炉炉况不稳定和检测设备不精确造成的跳变数据，采用噪声尖峰滤波算法用于剔除高炉生产过程中的噪声尖峰跳变数据；
剔除噪声模块：采用移动平均滤波算法对剔除噪声尖峰跳变数据后的数据中较小的高频测量噪声波动干扰；
归一化处理模块：对高炉多元铁水质量指标动态软测量所需参数进行归一化处理。
4.根据权利要求1所述的高炉多元铁水质量指标软测量系统，其特征在于，所述软测量单元，包括：
历史数据采集模块：采集历史若干时刻的高炉多元铁水质量指标动态软测量模型训练所需参数及相应时刻多元铁水质量指标测量值；高炉多元铁水质量指标动态软测量模型训练所需参数，包括：当前时刻高炉工况参数、上一时刻高炉工况参数、上一时刻高炉多元铁水质量指标测量值；高炉工况参数包括炉腹煤气量、热风温度、热风压力、富氧率、鼓风湿度、设定喷煤量；多元铁水质量指标测量值包括上一时刻硅含量测量值、上一时刻磷含量测量值、上一时刻硫含量测量值、上一时刻铁水温度测量值；
历史数据处理模块：采用移动平均滤波算法对剔除噪声尖峰跳变数据后的数据中较小的高频测量噪声波动干扰，并进行归一化处理；
模型构建模块：将滤波及归一化处理后的高炉多元铁水质量指标动态软测量模型训练所需参数作为训练数据集，利用子空间辨识方法构建高炉多元铁水质量指标动态软测量模型；
模型系数矩阵求解模块：采用加入遗忘因子的递推最小二乘法，求解高炉多元铁水质量指标软测量模型系数矩阵，确定最终的高炉多元铁水质量指标动态软测量模型；
模型评价模块：引入均方根误差作为高炉多元铁水质量指标软测量模型的评价指标，若利用高炉多元铁水质量指标软测量模型估计出的各铁水质量指标的均方根误差，均达到设定阈值，则得到最终的高炉多元铁水质量指标软测量模型；若利用高炉多元铁水质量指标软测量模型估计出的各铁水质量指标的均方根误差，有任意一个未达到设定值，则重新训练高炉多元铁水质量指标软测量模型；
模型估计模块：利用高炉多元铁水质量指标软测量模型估计出多元铁水质量指标。
5.采用权利要求1所述的高炉多元铁水质量指标软测量系统进行高炉多元铁水质量指标软测量的方法，其特征在于，包括：
步骤1、获取高炉多元铁水质量指标软测量所需参数，包括当前时刻高炉工况参数、上一时刻高炉工况参数、上一时刻高炉多元铁水质量指标估计值；高炉工况参数包括炉腹煤气量、热风温度、热风压力、富氧率、鼓风湿度、设定喷煤量；上一时刻高炉多元铁水质量指标估计值包括上一时刻硅含量估计值、上一时刻磷含量估计值、上一时刻硫含量估计值、上一时刻铁水温度估计值；
步骤2、对高炉多元铁水质量指标动态软测...

【专利技术属性】
技术研发人员：周平，宋贺达，郭东伟，张丽，王宏，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21