[发明专利]焦炉火道温度集成建模与软测量方法

说明书

技术领域  本发明涉及焦炉火道温度的测取方法。

背景技术  焦炉是工业生产过程中的重要窑炉。焦炉生产的焦炭被广泛应用于高炉炼铁、铸造、电石、气化及有色金属冶炼等方面，是冶金、机械、化工行业的主要原料和燃料。我国炼焦煤资源丰富，炼焦生产规模大，炼焦产品比较齐全。据统计，我国焦炭的产量占世界焦炭总产量的35％以上，焦炭的出口量占世界焦炭总出口量的60％以上，是目前世界上最大的焦炭生产国和出口国。尽管焦化行业是我国工业生产的重要组成部分，但是我国的焦炉生产水平与发达国家相比尚存在较大的差距，主要表现在自动化程度低、环境污染严重、能耗高、焦炭质量不稳定等方面。因此，如何提高焦炉生产过程自动化水平，具有重要的经济效益和社会效益。

焦炉加热过程优化控制的基本任务是保持焦炉直行温度的稳定。要保持焦炉直行温度的稳定，需要根据当前焦炉火道温度来实时的调节烟道吸力和焦炉加热用煤气流量的大小。由于焦炉结构与操作过程都十分复杂，属于典型的大时滞、强非线性、多因素耦合、变参数的复杂工业过程，因此焦炉火道温度很难实时、简便的获得。目前国内焦炉的火道温度主要是通过焦炉测温工每四个小时一次的人工测温获得的，这种测温方式存在以下弊端：(1)测温的周期很长，一般是每四个小时人工测温一次，不能满足实时控制的要求；(2)不同班次测温工的经验不同，经常造成测温的不准确。如果采用在焦炉火道安装热电偶测温的方式，由于火道温度太高，很容易造成热电偶损坏，会致使生产成本过高。

因此，如何通过焦炉生产过程中的可测量参数，分析其与焦炉火道温度之间的关系，建立合理、有效的焦炉火道温度的在线间接测量模型，达到提高焦炭质量、降低能源消耗、减少环境污染的目标，是提高焦化行业自动化水平和效益，需要研究、解决的重要课题。

发明内容  本发明提出了一种焦炉火道温度集成建模与软测量方法，该方法通过在蓄热室顶部安装测温热电偶，然后通过软件模型在线获得焦炉火道温度，利用该温度可以建立焦炉温度自动控制系统或作为焦炉火道温度控制的参考，实时在线准确测量焦炉火道温度。

本发明焦炉火道温度测量方法，内容包括以下步骤：

(1)分析焦炉火道温度相关因素，确定可以根据蓄顶温度建立温度测量模型获得焦炉火道温度。

(2)根据工艺分析提出了典型蓄热室的选取原则，同时通过对典型蓄热室顶部温度的滤波获得无干扰的蓄顶温度。

(3)针对蓄顶温度和焦炉火道温度之间的关系，建立了两者之间的线性回归模型；

(4)针对蓄顶温度和焦炉火道温度之间的非线性关系，建立了两者之间的神经网络模型。

(5)由于对模型的集成可以提高测量的精度，本发明将线性回归模型和神经网络模型的输出进行了集成。

(6)为使模型在工况改变的情况下仍能准确测量焦炉火道温度，在线性回归模型和神经网络模型中加入了自适应算法，使其能适应工况的改变。

本发明焦炉火道温度软测量模型主要包含以下一些功能：

(1)线性回归模型能反映蓄顶温度和焦炉火道温度基本线性关系，并且能实时显示线性回归子模型的各个参数和预测值。

(2)神经网络模型能反映蓄顶温度和焦炉火道温度之间不确定的非线性关系，并且能实时显示神经网络子模型的预测值。

(3)能实时显示焦炉火道温度软测量集成模型的预测值。

(4)能实时修改焦炉火道温度测量模型中的参数。

(5)焦炉火道温度能实时显示，可作为人工或自动控制参考。

利用本明的温度测量模型，有效地解决了火道人工测温迟滞性问题，并实现了实时间接测量焦炉火道温度，达到了指导焦炭生产的目标。

附图说明

图1本发明焦炉火道温度测量模型框图。

图2本发明焦炉火道温度和蓄顶平均温度关系图。

图3本发明蓄顶温度数据滤波前后比较图。

图4本发明测温模型样本容量选择比较图。

图5本发明神经网络模型结构图。

图6本发明模型样本更新速率比较图。

图7本发明数据处理类流程图。

图8本发明线性回归类和神经网络类执行流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

首先给出焦炉火道温度问接测量方法总体结构框图，如图1所示。