一种高炉铁水包出铁状态的判断方法技术

本发明专利技术公开了一种高炉铁水包出铁状态的判断方法，属于钢铁生产技术领域。本发明专利技术的方法包括：步骤一、搭建液位自动监测预警系统；步骤二、对获取到的液位数据进行卡尔曼滤波处理，进行实时去噪和预测，并根据处理后的液位数据对出铁状态进行判断；步骤三、在铁水液位过高，到达设定装入量的警戒点位的情况下进行预警，并在监测出铁情况的同时记录出铁开始、出铁结束和液位过高情况下的报警时间。本发明专利技术实现了自动化监测，自动判断出铁状态，能够实时、准确地监测铁水包内的液位。较传统人工判断方法，有效解决了因判断失误及干扰带来的时间浪费和生产效率低下的问题，提高了铁水包的满包率及使用效率。满包率及使用效率。满包率及使用效率。

【技术实现步骤摘要】
一种高炉铁水包出铁状态的判断方法


[0001]本专利技术属于钢铁生产
，更具体地说，涉及一种高炉铁水包出铁状态的判断方法。

技术介绍

[0002]铁水包是盛装和运送铁水的设备。生产中，在高炉出铁的时候需要检测铁水包的液位高度，控制将出铁罐铁水包的装入量控制在安全范围内，并在保证安全的前提下尽可能提高铁水装载量，提高铁水罐包的利用率。目前，炼铁厂钢铁厂的钢铁高炉铁水罐包在灌装铁水时，往往采用人工目测的方法来判断罐内铁水的液位高度。但由于铁水以及高炉出铁口周围的温度很高，且高炉出铁口处弥漫着大量粉尘，因此周围能见度较低，影响目测的准确度。
[0003]可见人工现场观测不仅给现场工人工作带来危险操作风险，给健康带来隐患，而且不利于人工近距离观察，其次，周围能见度较低，影响目测的准确度。所以人工目测铁水罐包内铁水液位高度的方法既不安全又不准确，容易出现铁水溢出或者铁水罐利用率不高的情况。
[0004]为解决上述问题，中国专利申请号为202210668184.3，申请日为2022年6月14日，专利技术创造名称为：一种用于铁水包的液位监测装置及系统。该申请中用于铁水包的液位监测装置包括雷达物位计、除尘装置和冷却装置，雷达物位计和除尘装置均安装在冷却装置内部，雷达物位计固定安装在除尘装置上，除尘装置固定在安装冷却装置内部的底座上。该申请案通过设置雷达物位计对液面进行监测，较人工目测而言，提高了准确度和安全性。但是，在高炉铁水包出铁时，由于铁水处于高温状态，铁水包内的铁水不会像水一样平静，而是不断翻滚波动的，因此通过现场设置料位计进行测量液位虽然相比人工有着安全、准确、方便等优势，但现场所读取的液位数据依然会有较大波动，数据的波动意味着系统想根据读取的液位变化自动判断当前铁水包的出铁状态较为困难。现场生产中铁水包出铁情况复杂多变，除了从空包状态开始出铁，到满包状态这种典型流程之外，还会有出铁到一半即停止出铁，出铁到一半再等待若干分钟后继续出铁等各种情况。再加上液位波动较大，想在脱离人工干预的情况下根据实时读取的液位自动分析出当前铁水包的出铁状态需要一种新的方法。

技术实现思路

[0005]1.要解决的问题
[0006]本专利技术的目的在于提供一种高炉铁水包出铁状态的判断方法，能够将检测到的出铁液位数据进行处理分析，判断出铁开始、出铁结束、出铁报警时间等生产所需信息，以解决上述
技术介绍
中提出的根据人工判断液位高度不准确，现场生产情况复杂，仪器读取的液位数据波动较大，根据波动的液位数据判断当前出铁状态较为困难等问题。
[0007]2.技术方案
[0008]为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0009]本专利技术的一种高炉铁水包出铁状态的判断方法，具体包括以下步骤：
[0010]步骤一、搭建液位监测预警系统，用于实时对铁水罐中铁水的液面高度进行监测、预警；
[0011]步骤二、对获取到的液位数据进行卡尔曼滤波处理，进行实时去噪和预测，并根据处理后的液位数据对出铁状态进行判断，且液位低于低液位设定值为空包状态，液位持续上升为出铁状态，液位达到高液位设定值为满包状态；
[0012]步骤三、在铁水液位过高，到达设定装入量的警戒点位的情况下进行预警，并在监测出铁情况的同时记录出铁开始、出铁结束和液位过高情况下的报警时间，工控机根据当前实时液位数据预测出当前铁水包的受铁重量，同时记录高炉出铁过程中的铁水流量。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，步骤一中，所述的液位监测预警系统包括雷达物位计和声光报警器，该雷达物位计安装于铁水罐上，并正对出铁口下方的铁水包，声光报警器设于出铁口旁，且雷达物位计和声光报警器均通过控制器与工控机电连接，工控机还与显示屏相连。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，步骤二中，对出铁状态进行判断的方法如下：
[0015]步骤S1、雷达物位计实时检测铁水罐中液位数据，将采集到的液位数据传输至工控机，对液位数据进行卡尔曼滤波处理，记录处理后对应时间的液位数据；
[0016]步骤S2、根据记录中对应时间的液位数据，实时计算间隔Δt时间的两点液位差；
[0017]步骤S3、根据实时计算的间隔Δt时间的两点液位差与进入出铁状态时的速率标志点v
start
，结束出铁状态时的速率标志点v
end
进行对比，来判断确定该次出铁的开始状态及出铁结束状态，当铁水包开始出铁时，计算出的液位上升速率达到v
start
，表明进入出铁状态，继续检测，直到液位上升速率等于v
end
，即出铁结束。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，对液位数据进行卡尔曼滤波处理的方法如下：
[0019]将液位数据作为状态量，状态预测公式如下：
[0020][0021]其中，是k时刻的状态估计值，表示k时刻的液位估计值，是k
‑
1时刻的状态估计值，即上一时刻的液位值；F
k
是状态转移矩阵；B
k
是输入控制矩阵；u
k
是k时刻的输入，表征为实际生产中的当前出铁量；
[0022]卡尔曼滤波的更新公式如下：
[0023][0024]P
k
＝(I
‑
K
k
H
k
)P
k|k
‑1[0025]其中，是k
‑
1时刻的状态估计值，是对k时刻的预测值的修正，表征为对k时刻的液位修正值；y
k
是k时刻的液位测量值，H
k
是测量矩阵；P
k|k
‑1是状态估计误差的协方差矩阵，K
k
是卡尔曼增益。
[0026]作为本专利技术的进一步改进，经过卡尔曼滤波去噪后，再对卡尔曼滤波后的液位数据进行最大最小值归一化，公式如下：
[0027][0028]公式中，x是卡尔曼滤波处理后的液位数据，x'是卡尔曼滤波处理后进一步归一化后的液位数据，min(x)是液位数据中的最小值，max(x)是液位数据中的最大值。
[0029]作为本专利技术的进一步改进，根据历史液位数据，确定出铁开始速率标志点v
start
和出铁结束速率标志点v
end
的方法如下：
[0030](1)在历史数据中选择n条历史液位数据，每条历史液位数据分别记录了某个铁水包完整出铁过程的对应时间的液位数据，再根据间隔Δt时间的两点液位差计算对应的速率，该速率为选定的铁水包从空包、到出铁开始、再到出铁结束过程中液位上升速率；
[0031](2)从历史液位数据中，选定第i条液位数据，将液位小于0.2m的区域确定为非出铁状态区域，计算该状态区域内对应的液位上升速率，找到液位上升速率的最大值diff
Li
；与此同时，当液位持续上升且液位上升速率升至较高并处于稳定波动时，以液位上升速率最大时对应的时间为起点，延长5分钟为终点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高炉铁水包出铁状态的判断方法，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤一、搭建液位监测预警系统，用于实时对铁水罐中铁水的液面高度进行监测、预警；步骤二、对获取到的液位数据进行卡尔曼滤波处理，进行实时去噪和预测，并根据处理后的液位数据对出铁状态进行判断，且液位低于低液位设定值为空包状态，液位持续上升为出铁状态，液位达到高液位设定值为满包状态；步骤三、在铁水液位过高，到达设定装入量的警戒点位的情况下进行预警，并在监测出铁情况的同时记录出铁开始、出铁结束和液位过高情况下的报警时间，工控机根据当前实时液位数据预测出当前铁水包的受铁重量，同时记录高炉出铁过程中的铁水流量。2.根据权利要求1所述的一种高炉铁水包出铁状态的判断方法，其特征在于：步骤一中，所述的液位监测预警系统包括雷达物位计和声光报警器，该雷达物位计安装于铁水罐上，并正对出铁口下方的铁水包，声光报警器设于出铁口旁，且雷达物位计和声光报警器均通过控制器与工控机电连接，工控机还与显示屏相连。3.根据权利要求2所述的一种高炉铁水包出铁状态的判断方法，其特征在于：步骤二中，对出铁状态进行判断的方法如下：步骤S1、雷达物位计实时检测铁水罐中液位数据，将采集到的液位数据传输至工控机，对液位数据进行卡尔曼滤波处理，记录处理后对应时间的液位数据；步骤S2、根据记录中对应时间的液位数据，实时计算间隔Δt时间的两点液位差；步骤S3、根据实时计算的间隔Δt时间的两点液位差与进入出铁状态时的速率标志点v
start
，结束出铁状态时的速率标志点v
end
进行对比，来判断确定该次出铁的开始状态及出铁结束状态。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的一种高炉铁水包出铁状态的判断方法，其特征在于：对液位数据进行卡尔曼滤波处理的方法如下：将液位数据作为状态量，状态预测公式如下：其中，是k时刻的状态估计值，表示k时刻的液位估计值，是k
‑
1时刻的状态估计值，即上一时刻的液位值；F
k
是状态转移矩阵；B
k
是输入控制矩阵；u
k
是k时刻的输入，表征为实际生产中的当前出铁量；卡尔曼滤波的更新公式如下：P
k
＝(I
‑
K
k
H
k
)P
k|k
‑1其中，是k
‑
1时刻的状态估计值，是对k时刻的预测值的修正，表征为对k时刻的液位修正值；y
k
是k时刻的液位测量值，H
k
是测量矩阵；P
k|k
‑1是状态估计误差的协方差矩阵，K
k
是卡尔曼增益。5.根据权利要求4所述的一种高炉铁水包出铁状态的判断方法，其特征在于：经过卡尔曼滤波去噪后，再对卡尔曼滤波后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宗有成，张立强，覃德波，胡绍伟，刘响，夏能伟，祖一峰，蒋发贵，张超杰，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：