一种高炉喷煤量精准自动控制方法技术

本发明专利技术涉及一种高炉喷煤量精准自动控制方法，属于高炉炼铁技术领域。本发明专利技术的技术方案是：将模糊数学与神经网络结合，研究总结出喷煤过程中各个参数对喷煤量影响的数学模型；将研究总结的数学模型输入施耐德MP7工控软件，在线对喷煤软件进行调试，找出软件的缺陷性和不兼容性并加以修改，以便修改参数使软件适应不同的工况状态；喷煤软件读取各参数数学模型；喷煤软件读取高炉喷煤现场数据；软件界面显示喷煤量计算结果。本发明专利技术的有益效果是：基于模糊逻辑与神经网络相结合的数学模型，以具有良好开放性的施耐德MP7工控软件作为平台，达到对高炉喷煤量进行智能调控的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种高炉喷煤量精准自动控制方法
本专利技术涉及一种高炉喷煤量精准自动控制方法，属于高炉炼铁

技术介绍
钢铁是国家发展的支柱产业，2019年，中国粗钢产量达到99634.2万吨，生铁产量80936.5万吨，可以看出中国钢铁的生产以长流程为主，所以现阶段高炉炼铁在中国具有不可替代的作用。高炉炼铁需要大量的焦碳，炼焦过程对产生大量的有害物质对造成污染，而且我国煤炭资源虽然丰富，但炼焦煤资源有限，大约只占到了总煤炭资源的27％，优质的炼焦煤也只占到炼焦资源的19％，而且资源分布不均匀开采难度大。高炉喷煤技术的应用可以有效的缓解炼焦资源的紧张，提高高炉喷煤量可以起到降低焦比降低冶炼成本的作用。目前，西欧、日本等国家的一些高炉年均煤比达到160～200kg/tHM，月均最高煤比达到210～250kg/tHM，而我国大中型钢铁企业高炉喷煤比大约只有140kg，其喷煤水平与国际先进水平尚有较大差距。需要指出来的是，中国个别的钢铁企业虽然突破了高喷煤比但无法维持稳定，比如宝钢煤比最高时达到263kg/tHM，低的时候仅为168kg/tHM，这说明高煤比还受诸方面因素的影响，其中如何实现对喷煤量的精确控制，从而减少煤粉脉动的瞬时波动，是提高煤比并维持稳定的重要因素。文献1(杨飚.冶金自动化.2009：794-795)中对高炉喷煤控制过程中的自动化仪表控制系统工作原理进行了说明，通过对各部位的物理参数(温度、压力、流量、物位、称重、气体分析)进行采样并输入计算机，由计算机编程控制进而实现对整个系统的控制。此外，文献1中还详细介绍了所需计算机系统的硬件组成，对喷煤控制系统应用推广起到了积极的作用。文献2(刘静.自动化与仪表.2014，(05)：31-34+60)中针对高炉喷吹煤粉控制系统中存在问题，比如动态性、非线性、时变、大滞后性等，引入模糊-PID控制思想从而对传统的煤粉喷吹控制系统进行了改造和升级。相比于传统的PID系统，模糊-PID系统可以更好的解决煤粉喷吹控制过程中的动态性、非线性、时变、时滞性等相关一系列问题，提高了喷煤控制系统的稳定性和抗干扰性，提升了系统的工作效率。公开号为CN103898257A的中国专利公开了“一种高炉煤粉喷吹量的控制方法”，所述方法实际上为电子秤计量法，即首先计算得到一定时间段内煤粉喷吹的平均速度(短时间内可看作瞬时速度)，之后将计算值与实际要求的煤粉喷吹速度作比较，以此为基准控制实际载流气体流量大小进而控制煤粉喷吹量，该方法存在较大的时间滞后性。另外，公开号为201610224256.X的中国专利公开了“一种高炉运行过程中喷煤量决策的方法”，利用现场传感器采集的数据，如冷风流量、热风流量、炉腹煤气量等共计14个参数。该技术是基于支持向量回归的方法(SVR)对历史数据进行建模，再使用交叉验证的方法获取模型的最优参数值，建立这些参数的统计模型从而对高炉冶炼过程中的瞬时喷煤量进行决策。高炉喷吹煤粉的过程具有动态性和非线性的特点，各个参数的变化也表现出模糊性、随机性，传统的喷煤调节系统只是简单的将参数线性处理后建立模型对喷煤量进行决策(如文献1和专利CN103898257A)。专利201610224256.X中所述SVR模型本质是一种“宽容的”线性回归模型，相比于严格的线性回归模型，SVR模型放宽了计算损失的原则，所以使用SVR模型决策喷煤量仍旧属于传统的喷煤调节控制。文献2中所述控制系统是将传统PID控制系统与模糊数学结合，使其具有处理处理不确定性、非线性问题的能力，但它缺乏有效的自学习和自适应能力。由于高炉喷煤调节的复杂性，需要一种能够处理非线性问题和具有自学习能力的新型控制系统。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种高炉喷煤量精准自动控制方法，基于模糊逻辑与神经网络相结合的数学模型，以具有良好开放性的施耐德MP7工控软件作为平台，达到对高炉喷煤量进行智能调控的目的，可以更好的处理煤粉喷吹过程中非线性问题，并且够提供更加有效的智能行为、学习能力、自适应特点、并行机制和高度灵活性，有效地解决了
技术介绍
中存在的上述问题。本专利技术的技术方案是：一种高炉喷煤量精准自动控制方法，包含以下步骤：步骤1，将模糊数学与神经网络结合，研究总结出喷煤过程中各个参数对喷煤量影响的数学模型；步骤2，将研究总结的数学模型输入施耐德MP7工控软件，在线对喷煤软件进行调试，找出软件的缺陷性和不兼容性并加以修改；同时，须找出数学模型中的可变量参数，以便修改参数使软件适应不同的工况状态；步骤3，喷煤软件读取各参数数学模型；步骤4，喷煤软件读取高炉喷煤现场数据；步骤5，软件界面显示喷煤量计算结果。所述步骤1中所涉及的参数共为八个，分别为氮气压力(PN)、喷吹罐内煤粉质量(m)、喷吹罐罐内压力(PNa)、喷煤枪压力(PNb)、补气流量(Q)、煤粉粘度(μR)、前5min瞬时煤量(Pa)以及瞬时喷煤量(Pv)。本专利技术的有益效果是：基于模糊逻辑与神经网络相结合的数学模型，以具有良好开放性的施耐德MP7工控软件作为平台，达到对高炉喷煤量进行智能调控的目的，可以更好的处理煤粉喷吹过程中非线性问题，并且够提供更加有效的智能行为、学习能力、自适应特点、并行机制和高度灵活性。附图说明图1为本专利技术的自动精确控制原理图；图2为模糊控制原理图；图3为模糊控制器原理图；图4为消除称跳动的软件原理图；图5为本专利技术高炉智能配煤控制界面；图6为本专利技术喷吹罐充压智能控制界面；图7为本专利技术倒罐过程修正原理图；图8为本专利技术改造后喷吹参数统计图；图9为本专利技术软件界面显示图。具体实施方式一种高炉喷煤量精准自动控制方法，包含以下步骤：步骤1，将模糊数学与神经网络结合，研究总结出喷煤过程中各个参数对喷煤量影响的数学模型；步骤2，将研究总结的数学模型输入施耐德MP7工控软件，在线对喷煤软件进行调试，找出软件的缺陷性和不兼容性并加以修改；同时，须找出数学模型中的可变量参数，以便修改参数使软件适应不同的工况状态；步骤3，喷煤软件读取各参数数学模型；步骤4，喷煤软件读取高炉喷煤现场数据；步骤5，软件界面显示喷煤量计算结果。所述步骤1中所涉及的参数共为八个，分别为氮气压力(PN)、喷吹罐内煤粉质量(m)、喷吹罐罐内压力(PNa)、喷煤枪压力(PNb)、补气流量(Q)、煤粉粘度(μR)、前5min瞬时煤量(Pa)以及瞬时喷煤量(Pv)。为了使专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述。1.将模糊数学与神经网络结合，建立模糊控制器。模糊控制是以模糊集理论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种智能控制方法，它是从行为上模仿人的模糊推理和决策过程的一种智能控制方法。该方法首先将操作人员或专家经验编成模糊规则，然后将来自传感器的实时信号模糊化，将模糊化后的信号作为模糊规则的输入，完成模糊推理，将推理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高炉喷煤量精准自动控制方法，其特征在于包含以下步骤：/n步骤1，将模糊数学与神经网络结合，研究总结出喷煤过程中各个参数对喷煤量影响的数学模型；/n步骤2，将研究总结的数学模型输入施耐德MP7工控软件，在线对喷煤软件进行调试，找出软件的缺陷性和不兼容性并加以修改；同时，须找出数学模型中的可变量参数，以便修改参数使软件适应不同的工况状态；/n步骤3，喷煤软件读取各参数数学模型；/n步骤4，喷煤软件读取高炉喷煤现场数据；/n步骤5，软件界面显示喷煤量计算结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种高炉喷煤量精准自动控制方法，其特征在于包含以下步骤：
步骤1，将模糊数学与神经网络结合，研究总结出喷煤过程中各个参数对喷煤量影响的数学模型；
步骤2，将研究总结的数学模型输入施耐德MP7工控软件，在线对喷煤软件进行调试，找出软件的缺陷性和不兼容性并加以修改；同时，须找出数学模型中的可变量参数，以便修改参数使软件适应不同的工况状态；
步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建良，肖洪，李文惠，李传辉，王广伟，曾琦，刘磊，张兆华，张文强，
申请(专利权)人：唐山钢铁集团有限责任公司，北京科技大学，河钢股份有限公司唐山分公司，
类型：发明
国别省市：河北;13