一种炉缸侵蚀的评估方法、电子设备以及存储介质技术

本发明专利技术公开了一种炉缸侵蚀的评估方法、电子设备以及存储介质，属于高炉炼铁领域。该方法是通过评估模型进行炉缸侵蚀的评估，所述评估模型通过三维有限元传热的在线计算方法来推导炉缸侵蚀形状。具体包括：第一步，网格化划分目标炉缸，构建三维有限元模型，得到初始侵蚀边界；第二步，根据侵蚀边界进行有限元传热计算，获得测温点计算值与测量值偏差的均方根rms；第三步，根据均方根rms结果进行判断，符合条件则输出，不符合条件则调整侵蚀边界，返回第二步。通过多次依次执行第二步，第三步的方法，最后完成炉缸侵蚀的识别检测。本发明专利技术提供了一种准确高效的炉缸侵蚀的评估的方法，开发一种计算稳定性强、计算效率高的炉缸侵蚀在线识别模型。识别模型。识别模型。

【技术实现步骤摘要】
一种炉缸侵蚀的评估方法、电子设备以及存储介质


[0001]本专利技术涉及高炉炼铁领域，特别是涉及一种炉缸侵蚀的在线评估方法。

技术介绍

[0002]随着炼铁技术的发展，高炉长寿越来越受到人们的关注。而高炉炉缸、炉底由于长期工作在高温、高压等恶劣环境下，且其长期受到高温铁水的冲刷、热应力的破坏；因此在高炉运行、生产过程中，炉缸、炉底的侵蚀成为高炉长寿的薄弱环节。由于高炉是一个涉及高温、高压的密闭容器，在实际生产中，人们很难知道炉缸耐材的真实侵蚀状态，因此高炉炉缸烧穿的重大事故时有发生。为了监测生产过程中炉缸耐材侵蚀情况，避免这种重大事故的发生，对炉缸侵蚀在线监测模型的研究就变得尤为重要。
[0003]目前对炉缸侵蚀程度，尚无有效的直接测量方法，只能通过间接测量方法实现。间接测量的主要方式，是在炉墙内预先埋设热电偶。通过热电偶的测温数据，反算炉缸剩余厚度。炉缸侵蚀在线监测模型主要通过有限元法或者有限体积法进行温度场的计算，常用的高炉炉缸内衬侵蚀分析模型有一维侵蚀模型和二维侵蚀模型,由于三维侵蚀模型计算量大,故未见应用。同时，为了表征不同温度下炉缸的侵蚀状态，往往需要重构炉缸耐材几何并重新划分网格。但是，一方面，由于涉及重构几何及划分网格，在遇到炉缸侵蚀曲线存在细长侵蚀、不规则侵蚀等异形侵蚀状态时，往往会导致网格重构失败，因此模型计算稳定性较差，模型稳定性难以满足现场需求。另一方面，由于在预测每条侵蚀曲线时，需通过成千上万次迭代，如果每次迭代均进行几何及网格重构，计算量较大，计算时间较长，难以满足现场对计算实时性的要求。因此需要开发一种计算稳定性强、计算效率高、计算精度高的三维炉缸侵蚀在线评估模型。

技术实现思路

[0004]为了克服如上所述的技术问题，本专利技术针对市面上常见炉缸的特征，提出了一种针对炉缸侵蚀程度的评估方法，能够立体的检测出炉缸使用和受侵蚀情况，本专利技术的技术方案如下：通过评估模型进行炉缸侵蚀的评估，所述评估模型通过三维有限元传热的在线计算方法来推导炉缸侵蚀形状。具体的：
[0005]S1，接收外部输入图像数据；
[0006]S2，非线性优化模块计算侵蚀程度；
[0007]S3，输出检测结果以推导炉缸侵蚀形状；
[0008]其中，非线性优化模块的计算包括如下步骤：
[0009]网格化划分目标炉缸，构建三维视图，测量得到初始侵蚀数据；
[0010]根据初始数据进行迭代计算，采用有限元方法得到温度场，采用线性插值方法得到测温点温度，并计算得到测温点计算值，计算测温点计算值与测量值偏差的均方根rms，计算侵蚀程度；
[0011]根据迭代结果进行判断，符合条件则输出，不符合条件则重复迭代过程。
[0012]本专利技术提供的技术方案带来的有益效果是：
[0013]解决了传统炉缸侵蚀识别评估过程中网格模型稳定性差、迭代计算过于复杂和耗时的问题，具体实现内容为：
[0014]1：对于每一列节点，移动距离控制点最近的节点至控制点处，该节点及以内的节点温度设置为1150℃，便可以表现各种复杂侵蚀边界，且网格无需太密，网格尺寸在[0.03,0.2]m，无需重新划分网格，避免了网格重构失败和网格质量下降的问题。因此，可以显著提高计算效率。
[0015]2：采用历史侵蚀边界作为迭代初始值，可以显著降低计算时间，提高识别评估准确度。
[0016]3：采用序列二次规划的优化算法可以提高优化效率。
[0017]4.采用三维有限元模型，更接近实际；网格模型为六面体结构网格，网格质量高。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的一种炉缸侵蚀的在线评估方法的流程图；
[0019]图2所示为网格划分正视图；
[0020]图3所示为网格划分及控制点示意图；
具体实施方式
[0021]实施例一：
[0022]首先，阐述当前技术的问题。炉缸侵蚀的识别评估由于涉及重构几何及划分网格，在遇到炉缸侵蚀曲线存在细长侵蚀、不规则侵蚀等异形侵蚀状态时，往往会导致网格重构失败。因此，网格节点采用拓扑结构，这不仅使识别评估过程更加清晰，也更有利于编程，提高计算效率。
[0023]进一步地，进行非线性优化模块的计算，输出侵蚀边界、温度场等数据结果。由于在预测每条侵蚀曲线时，需通过成千上万次迭代，如果每次迭代均进行几何及网格重构，计算量较大，计算时间较长，难以满足现场对计算实时性的要求。因此，计算流程先通过上一个计算时间点的初始值给定控制点参数，并以此调整模型、确定边界条件。对于网格中的每一列节点，移动距离控制点最近的节点至控制点处，该节点及以内的节点温度设置为1150℃，便可以表现各种复杂侵蚀边界，且网格无需太密，网格尺寸在[0.03,0.2]m，无需重新划分网格，避免了网格重构失败和网格质量下降的问题。因此，可以显著提高计算效率。
[0024]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方案作进一步地详细描述。
[0025]如说明书附图1所示，为本专利技术的一种炉缸侵蚀在线评估方法的流程图，示出了实施该方法的具体步骤，包括：
[0026]S1，接收外部输入图像数据；
[0027]S2，非线性优化模块计算侵蚀程度；
[0028]S3，输出检测结果以推导炉缸侵蚀形状；
[0029]其中，非线性优化模块的计算包括如下步骤：
[0030]网格化划分目标炉缸，构建三维视图，测量得到初始侵蚀数据；
Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field
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Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述系统/电子设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个系统/电子设备的各个部分。
[0045]所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述系统/电子设备的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
[0046]实施例三：
[0047]本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种炉缸侵蚀的评估方法，其特征在于：通过评估模型进行炉缸侵蚀的评估，所述评估模型通过三维有限元传热的在线计算方法来推导炉缸侵蚀形状。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具体包括：S1，接收外部输入图像数据；S2，非线性优化模块计算侵蚀程度；S3，输出检测结果以推导炉缸侵蚀形状；其中，非线性优化模块的计算包括如下步骤：网格化划分目标炉缸，构建三维视图，测量得到初始侵蚀数据；根据初始数据进行迭代计算，采用有限元方法得到温度场，采用线性插值方法得到测温点温度，并计算得到测温点计算值，计算测温点计算值与测量值偏差的均方根rms，计算侵蚀程度；根据迭代结果进行判断，符合条件则输出，不符合条件则重复迭代过程。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，网格化划分目标炉缸，包括：炉缸初始模型为三维轴对称模型，对称轴为炉缸中心线，内边界为炉壁和炉底内表面，外边界由炉壁和炉底外表面，网格模型由六面体组成，单元节点沿圆周方向和厚度方向均匀分布，将炉缸划分为p个剖面，对称轴划分为m行节点，内外边界划分为n列节点，每个剖面上共有n个控制点，这n个控制点连接起来构成炉缸的侵蚀边界，对于每一列节点，移动距离控制点最近的节点至控制点处。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，移动距离控制点最近的节点至控制点处...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡全福，叶理德，欧燕，李鹏，
申请(专利权)人：中冶南方工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：