一种高炉供料速度的高精度预测方法技术

本发明专利技术属于工业生产技术领域，尤其是一种高炉供料速度的高精度预测方法，针对炉顶要料方式对供料速度的影响，从而造成设备能力浪费的问题，现提出以下方案，包括如下步骤，对高炉供料系统建立数学模型，将要料数量模型转换为时间长度模型，并提出了预测高炉供料速度的高精度算法。本发明专利技术将要料信号的构成逻辑分为按批要料、按罐要料两种方式，并在高炉炉况良好，设备稳定运行以及高炉炉况不顺，设备发生故障时的两种模式下分别对要料模式与供料速度进行分析，得出了最大供料速度所需的控制方法，使高炉供料速度实现最大化，提高了生产效率，同时技术人员能对供料速度进行较准确的预测，对于相关项目的设计和调试有着较大的指导意义。

A high precision prediction method of blast furnace feeding speed

【技术实现步骤摘要】
一种高炉供料速度的高精度预测方法
本专利技术涉及工业生产
，尤其涉及一种高炉供料速度的高精度预测方法。
技术介绍
供料系统是高炉工艺的主要组成部分，其包括槽下供料和炉顶布料两个系统，近年来，随着新建高炉有效炉容的不断增大，普遍采用了皮带上料与无料钟炉顶的工艺形式。供料速度是供料系统最重要的指标，其直接影响到高炉的产量和能效，实践证明，供料速度受到多重因素的影响，主要包括以下几个方面：槽下供料设备最大供料能力；炉顶布料设备最大布料能力；上料主皮带的供料能力；高炉炉顶的要料方式。一般来说，槽下供料设备与炉顶布料设备的最大能力可以根据高炉设计参数确定，上料主皮带的长度则需要与槽下供料设备的能力相匹配，在实际生产中，工艺人员往往没有认识到炉顶要料方式对供料速度的影响，从而造成设备能力的浪费。
技术实现思路
基于炉顶要料方式对供料速度的影响，从而造成设备能力浪费的技术问题，本专利技术提出了一种高炉供料速度的高精度预测方法。本专利技术提出的一种高炉供料速度的高精度预测方法，包括如下步骤：S1：对高炉供料系统建立数学模型，将要料数量模型转换为时间长度模型，并提出了预测高炉供料速度的高精度算法，将供料速度用每小时供料批数表示，一般的，一个供料批次包含焦炭(标记为c)和矿石(标记为0)两个罐次，经配料、排料后，焦炭与矿石均在主皮带上形成一定长度的料流，因皮带的运行速度恒定，故料流的长度可折算成对应的时间长度；S2：对炉顶要料模式与供料速度进行分析，设矿石时长为t0，焦炭时长为tc，同时为保障炉顶设备的动作时间等，矿石和焦炭料流间需要保持足够的安全间隔，设矿石与焦炭料流的安全间隔为tf0，焦炭与矿石料流的安全间隔为tfc；S3：创建高炉供料系统模型，分为三种情况：炉况不顺，高炉料线下降慢；下罐相关设备出现故障；上罐相关设备出现故障。优选地，所述对炉顶要料模式与供料速度进行分析的步骤为：一般的，tf0与tfc和炉顶设备实际能力有关并应考虑一定的余量在此设定下，可得一个理想供料批次的长度为：tl＝t0+tc+tf0+tfc由此可得，理想供料速度为：事实上，欲达到理tf0想供料速度，尚有诸多约束条件，理想供料速度取决于t0、tc、tf0、tfc等参数值，而这些参数是由槽下和炉顶的设备能力确定的，即理想供料速度与炉顶要料方式及主皮带长度等因素没有关系；在实际生产中，很难达到理想的供料速度，为保护炉顶设备，并使供料速度与高炉炉况相匹配，实际操作时引入了要料控制，即只有炉顶发出要料信号，槽下才向高炉供料，假设其他约束条件均能达到理想状态，当要料的时刻总是早于安全间隔末的时候，可以实现理想供料速度，但当要料的时刻晚于安全间隔末的时候，实际供料速度低于理想供料速度，tf0、tfc为理论安全间隔，tf0′、tfc′为实际料流间隔，在实际生产中，总有tf0′≥tf0、tfc′≥tfc此时，可得一个实际供料批次的长度为：tl′＝t0+tc+tf0′+tfc′若按此情况持续上料，则实际供料速度为：因tf0′≥tf0、tfc′≥tfc，故总有K′≤K一般来说，炉顶要料方式包含了两部分内容，一是要料信号的构成逻辑，二是要料信号的触发时刻，构成逻辑一般可分为按批要料或按罐要料，触发时刻则一般依托于炉顶设备状态，两者组合后则可形成数种固定的要料方式；在串罐炉顶高炉的实际操作中，要料信号的触发时刻主要有以下几类：探尺到料线信号；探尺提升到位信号；下料闸打开信号；软件延时信号；其他；事实上，以上几种信号主要是同一布料过程的几个不同时间点而已，采用任何一个为要料信号的触发时刻均可，且其长期运行时供料速度应是一致的，但若在实际运行过程中突然进行切换，则可直接对下一批次料的供料时刻造成影响，从而在下一个批次内缩减或延迟一定的时间；以串罐无料钟炉顶为例，假设以下料闸打开信号为要料触发时刻，分析按批要料与按罐要料这两种不同逻辑对供料速度的影响，在按批要料时，某一布料过程中下料闸打开时，触发“批要料”信号，槽下排出一罐焦炭或矿石后，经过预设的安全间隔后，槽下无需等待新的要料信号而自动排出下一罐矿石或焦炭，从而形成一个完整料批；而在按罐要料时，某一布料过程中下料闸打开时，触发“罐要料”信号，槽下对应排出一罐焦炭或矿石，每次排料均受到“罐要料”信号控制；按批要料时，矿石与焦炭之间的时间间隔为控制程序预设的安全时间，焦炭与矿石之间的时间间隔则受到客观条件制约；按罐要料时，每罐次焦炭与矿石之间的时间间隔均受制约；一般的，实际操作人员认为按批要料比按罐要料的供料速度更快，需要根据不同情况分类分析，记kP为按批要料时的供料速度，Kg为按罐要料时的供料速度。优选地，所述S3中，炉况不顺，高炉料线下降慢时：此时罐要料信号可能大幅度滞后于预设安全间隔末，选取探尺到料线作为要料信号的触发时刻：tl＝t0+tc+tf0+tfc′tl1′＝t0+tc+tf0+tfc1′tl2′＝t0+tc+tf02′+tfc2′tl2″＝t0+tc+tf02′+tfc在炉况不顺时，总有tl1′≥t1，tl2′≥t1，即此时供料速度必然低于理想速度；按批要料时，因炉况不顺，总有tfc1′≥tfc，即要料信号触发时刻总晚于安全间隔末，因此安全间隔对供料速度不构成限制条件；按罐要料时，则需按以下情况分析：tfc2′≥tfc时，要料信号触发时刻总晚于安全间隔末，此时两种逻辑下料流时序完全重合，供料速度完全一致；tfc2′＜tfc时，要料信号触发时刻早与安全间隔末，需等待一定时间，此时供料速度低于按批要料时，故在炉况不顺时，总有Kg≤Kp。优选地，所述S3中，下罐相关设备出现故障时，例如下料闸、下密封阀、均压阀等不能正常工作，如为按批要料，则槽下将连续向炉顶提供2罐料；如故障不能及时排除，则会触发主皮带带料停机，但故障排除后，因主皮带上带料，故系统恢复运行后能更快将料输送至炉顶；如为按罐要料，槽下只向炉顶提供1罐料，若此时上罐能排空且正常工作，将不会导致主皮带停机，但相应的，故障排除后恢复供料的速度要慢于按批要料，故在炉况不顺时，总有Kg≤Kp。优选地，所述S3中，上罐相关设备出现故障时，例如上密封阀等不能正常工作，此时无论按批要料还是按罐要料都会出发主皮带带料停机，但故障排除后，因按批要料时主皮带为带料停机，故系统恢复运行后能更快将料输送至炉顶，故在炉况不顺时，总有Kg≤Kp。本专利技术中的有益效果为：将要料信号的构成逻辑分为按批要料、按罐要料两种方式，并在高炉炉况良好，设备稳定运行以及高炉炉况不顺，设备发生故障时的两种模式下分别对要料模式与供料速度进行分析，得出了最大供料速度所需的控制方法，应用该方法后，高炉供料速度将实现最大化，高炉供料速度能得到提升，有效提高了生产效率，同时工程技术人员能根据本方法对供料速度进行较准确的预测，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高炉供料速度的高精度预测方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1：对高炉供料系统建立数学模型，将要料数量模型转换为时间长度模型，并提出了预测高炉供料速度的高精度算法，将供料速度用每小时供料批数表示，一般的，一个供料批次包含焦炭(标记为c)和矿石(标记为0)两个罐次，经配料、排料后，焦炭与矿石均在主皮带上形成一定长度的料流，因皮带的运行速度恒定，故料流的长度可折算成对应的时间长度；/nS2：对炉顶要料模式与供料速度进行分析，设矿石时长为t

【技术特征摘要】
1.一种高炉供料速度的高精度预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：对高炉供料系统建立数学模型，将要料数量模型转换为时间长度模型，并提出了预测高炉供料速度的高精度算法，将供料速度用每小时供料批数表示，一般的，一个供料批次包含焦炭(标记为c)和矿石(标记为0)两个罐次，经配料、排料后，焦炭与矿石均在主皮带上形成一定长度的料流，因皮带的运行速度恒定，故料流的长度可折算成对应的时间长度；
S2：对炉顶要料模式与供料速度进行分析，设矿石时长为t0，焦炭时长为tc，同时为保障炉顶设备的动作时间等，矿石和焦炭料流间需要保持足够的安全间隔，设矿石与焦炭料流的安全间隔为tf0，焦炭与矿石料流的安全间隔为tfc；
S3：创建高炉供料系统模型，分为三种情况：炉况不顺，高炉料线下降慢；下罐相关设备出现故障；上罐相关设备出现故障。


2.根据权利要求1所述的一种高炉供料速度的高精度预测方法，其特征在于，所述对炉顶要料模式与供料速度进行分析的步骤为：
一般的，tf0与tfc和炉顶设备实际能力有关并应考虑一定的余量在此设定下，可得一个理想供料批次的长度为：
tl＝t0+tc+tf0+tfc
由此可得，理想供料速度为：
事实上，欲达到理tf0想供料速度，尚有诸多约束条件，理想供料速度取决于t0、tc、tf0、tfc等参数值，而这些参数是由槽下和炉顶的设备能力确定的，即理想供料速度与炉顶要料方式及主皮带长度等因素没有关系；
在实际生产中，很难达到理想的供料速度，为保护炉顶设备，并使供料速度与高炉炉况相匹配，实际操作时引入了要料控制，即只有炉顶发出要料信号，槽下才向高炉供料，假设其他约束条件均能达到理想状态，当要料的时刻总是早于安全间隔末的时候，可以实现理想供料速度，但当要料的时刻晚于安全间隔末的时候，实际供料速度低于理想供料速度，tf0、tfc为理论安全间隔，tf0′、tfc′为实际料流间隔，在实际生产中，总有tf0′≥tf0、tfc′≥tfc
此时，可得一个实际供料批次的长度为：
tl′＝t0+tc+tf0′+tfc′
若按此情况持续上料，则实际供料速度为：



因tf0′≥tf0、tfc′≥tfc，故总有K′≤K
一般来说，炉顶要料方式包含了两部分内容，一是要料信号的构成逻辑，二是要料信号的触发时刻，构成逻辑一般可分为按批要料或按罐要料，触发时刻则一般依托于炉顶设备状态，两者组合后则可形成数种固定的要料方式；
在串罐炉顶高炉的实际操作中，要料信号的触发时刻主要有以下几类：
探尺到料线信号；
探尺提升到位信号；
下料闸打开信号；
软件延时信号；
其他；
事实上，以上几种信号主要是同一布料过程的几个不同时间点而已，采用任何一个为要料信号的触发时刻均可，且其长期运行时供料速度应是一致的，但若在实际运行过程中突然进行切换，则可直接对下一批次料的供料时刻造成影响，从...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐岸非，周万东，席自强，张杰，高震，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42