[发明专利]一种基于公共子空间分离的电熔镁炉运行故障检测方法

说明书

技术领域

本发明属于故障检测与诊断技术领域，具体涉及一种基于公共子空间分离的电熔镁炉运行故障检测方法。

背景技术

电熔镁炉属于埋弧电弧炉设备，如图1所示，主要包括电熔镁炉本体，主电路设备和控制设备三部分。其中，电熔镁炉的本体主要由炉体、电极夹持器、电极升降机构等组成。炉体由炉壳和炉底钢板组成，炉壳一般为圆形，稍有锥形，为便于熔砣脱壳，在炉壳壁上焊有吊环。电极夹持器能够夹持电极，便于电缆传输电流。在熔炼过程中，随着炉料的熔化，炉池液位会不断上涨，操作工人要随时升降电极达到调整电弧长度的目的。电极升降机构可使电极沿导轨上下垂直移动，减少电极晃动的情况，保持炉内热功率分配平衡，从而降低漏炉事故的发生。变压器和断网属于主电路设备，而在炉子边设有控制室，控制电极升降。炉下设有移动小车，作用是将熔化完成的熔块移到固定工位，冷却出炉。

电熔镁炉的主要产品是电熔镁砂，而电熔镁砂的熔炼过程是一个十分复杂的过程，受很多因素的影响。在电熔镁砂的生产过程中，会经历熔融、排析、提纯、结晶等主要阶段，包含了多种物理和化学变化。由于冶炼过程中炉料的不断熔化，熔池中会同时存在固态、气态、熔融态等多种形态，同时氧化镁粉在熔化是会产生大量气体，容易造成喷炉现象。

由于目前我国多数电熔镁炉冶炼过程自动化程度还比较低，往往在生产过程中会出现故障和异常情况频繁发生的情况。其中，由于电极执行器在移动电极过程中出现故障或者左右晃动不稳等原因导致电极距离电熔镁炉的炉壁过近，可以导致电熔镁炉的炉体熔化，即发生漏炉事故，

另外，由于加热过程中炉料下面产生的大量气体万一得不到迅速的释放，会导致炉体内炉料喷发，轻则严重影响产品产量和质量，给企业带来经济损失，重则威胁人们的生命安全。这就需要及时地检测电熔镁炉冶炼过程中出现的异常和故障。

在比较复杂系统中，生产的进行不会按照某一标准的条件而确定某一个单一的运行模式，往往需要根据不同的工况和负载，提供不同的运行模式及运行点。因此，需要采用多模式的数据模型，并提出相应的故障检测方法。

常见的多模式过程监测方法有全局建模方法，以及局部分别建模方法等。

所谓全局建模方法就是把从多个模式采集到的过程数据聚集在一起，建立一个全局统一的数学模型。这种建模方法优点是能够涵盖每个模式的统计信息，缺点是虽然可以利用这种方法对不同模式进行监测，但是由于没有对不同的模式进行区分，因此一般对各个模式的数据的监测效果不佳。

局部分别建模方法采用对不同的运行模式下采集的数据分别进行建模监测，这种方法可以提高每个模式的分解率，充分利用了每个模式独具的信息。但是由于忽略了模式之间的相似性，因此难以确定新的采样所在的运行模式。另外，这种方法在建模和模式切换时运行量较大。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种基于公共子空间分离的电熔镁炉运行故障检测方法。

本发明的技术方案：

一种基于公共子空间分离的电熔镁炉运行故障检测方法，按如下步骤进行：

步骤1：采集离线历史数据，按其属性形成数据集合；

在电熔镁炉运行过程中，设定有M个运行模式，当电熔镁炉稳定运行在不同模式时分别采集M个模式下三相电压值U_A、U_B、U_C、三相电流值I_A、I_B、I_C、三个电极位置P_A、P_B、P_C及炉温T；得到电熔镁炉运行过程离线历史数据集Χ_m＝[x₁^m,…,x_N^m]^T∈(N×J)及电熔镁炉产品质量离线历史数据集Y_m＝[y₁^m,…,y_N^m]^T∈(N×J)，其中，m＝1,2,…,M，上标m代表第m个运行模式；下标N为第m个运行模式下数据采样的个数；J为变量个数；

步骤2：对数据进行处理，建立电熔镁炉运行过程的监测模型；