高炉料面温度场智能建模方法的研究

论文摘要

高炉料面温度场是炉喉煤气流分布状况最直接的表现形式,然而,由于高炉内部复杂的物理、化学、动力学过程,很难直接建立准确的料面温度场模型。因此,如何建立高炉料面温度场模型,对于预测高炉煤气流发展状况、优化高炉生产操作、保证高炉稳顺运行、优化高炉生产过程具有很高的理论研究意义和应用前景。首先从工艺机理的角度分析了高炉红外图像、十字测温、探尺和上升管温度等多源信息与料面温度场之间的关系;研究了基于红外图像的料面温度场等温线、中心位置和径向温度分布等特征提取技术;然后针对利用单一检测信息难以建立准确的高炉料面温度场模型的问题,提出了基于信息融合的高炉料面温度场智能建模方法,该方法充分利用高炉炉喉检测信息,以基于两点法的温度动态定标方法作为基准定标方法,采用基于遗传算法的BP神经网络技术对温度动态定标进行非线性误差校正,不但定标精度提高,而且神经网络结构简单,计算量小,收敛速度快。仿真结果表明,采用基于信息融合的温度定标方法明显优于采用基于两点法的温度动态定标方法,具有较好的泛化能力和准确度,验证了该方法的可行性和优良性。利用提出的建模方法,建立了基于信息融合的高炉料面温度场监视系统,并成功运行于涟钢2200m~3高炉。系统采用可视化界面显示料面温度场模型,更直观地反映料面温度分布情况,为高炉操作人员提供了炉况的实时、可靠的参考信息。最后对论文进行了总结,并提出了一些有待进一步研究的问题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 料面温度场检测装置
• 1.2.2 料面温度场检测模型及存在问题
• 1.2.3 基于多源信息融合的检测技术
• 1.3 主要研究内容及论文构成
• 第二章 高炉生产工艺与料面温度场检测信息分析
• 2.1 高炉生产工艺
• 2.2 高炉生产操作及料面温度场重要性
• 2.3 高炉料面温度场检测信息及影响因素
• 2.3.1 料面温度场检测信息
• 2.3.2 料面温度场影响因素
• 2.4 高炉料面温度场在线检测方案
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于红外图像的料面温度场特征提取
• 3.1 图像滤波
• 3.1.1 基于空间域的图像滤波方法
• 3.1.2 基于空间和时间尺度的高炉红外图像滤波
• 3.2 图像分割
• 3.2.1 典型图像分割方法
• 3.2.2 基于双阈值法的图像分割
• 3.3 料面温度场特征提取
• 3.3.1 等温线
• 3.3.2 中心位置
• 3.3.3 径向温度分布
• 3.4 本章小结
• 第四章 高炉料面温度场智能建模方法
• 4.1 多源信息融合
• 4.1.1 基本原理
• 4.1.2 信息融合结构
• 4.1.3 信息融合层次化描述
• 4.1.4 信息融合算法
• 4.2 料面温度场动态温度定标算法
• 4.3 料面温度场智能建模方法
• 4.3.1 基于神经网络的信息融合方法
• 4.3.2 遗传BP神经网络
• 4.3.3 基于信息融合的料面温度场智能建模方法
• 4.4 仿真研究
• 4.5 本章小结
• 第五章 高炉料面温度场建模方法实现与工业应用
• 5.1 料面温度场监视系统
• 5.1.1 系统硬件结构
• 5.1.2 系统软件结构
• 5.2 料面温度场模型实现
• 5.3 工业应用效果
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果