[发明专利]一种基于边界元法的高温炼钢转炉内壁缺陷在线检测方法

说明书

本发明涉及钢铁行业的无损检测技术领域，且本发明公开了一种检测高温炼钢转炉内壁缺陷形态的边界元方法，所述基于边界元法的高温炼钢转炉内壁缺陷在线检测依次是通过利用热电偶测得温度、建立数学模型、运用数值转化问题和通过求解得到答案的方法实现高温炼钢转炉内壁缺陷形态的实时诊断。该基于边界元法的高温炼钢转炉内壁缺陷在线检测方法，通过建立导热反问题机理的高温炼钢转炉内壁形状辨识的数学模型，利用热电偶测得高温炼钢转炉外壁温度分布，运用边界元法和共轭梯度法，将反问题转化为正问题、灵敏度问题、伴随问题三个问题的求解，可以实现高温炼钢转炉内壁缺陷形态的实时诊断，保证生产的安全进行和人员的生命安全。

技术领域

本发明涉及钢铁行业的无损检测领域，具体是涉及一种检测高温炼钢转炉内壁缺陷形态的边界元方法。

背景技术

由于高温炼钢转炉长期在高温、高压的恶劣工作环境下运行，引起设备内壁损伤或者脱落，形成设备内壁故障，给安全生产带来隐患。我国往年发生的高温炼钢转炉等热设备事故，很大一部分原因是由于缺乏对高温炼钢转炉内部缺陷的定量分析。

现有的炼钢转炉内壁检测方法由于高温炼钢转炉的不可接触性，大都需要在设备停止运行的状态下进行检测，在检测期间由于高温炼钢转炉的停工不仅会造成工厂内部其他的产业链也被迫停产，还会使工厂造成一定的经济财产损失。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于边界元法的高温炼钢转炉内壁缺陷在线检测方法，解决了现有的炼钢转炉内壁检测方法由于高温炼钢转炉的不可接触性，大都需要在设备停止运行的状态下进行检测，在检测期间由于高温炼钢转炉的停工不仅会造成工厂内部其他的产业链也被迫停产，还会使工厂造成一定的经济财产损失的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于边界元法的高温炼钢转炉内壁缺陷在线检测方法，其特征在于，所述基于边界元法的高温炼钢转炉内壁缺陷在线检测依次是通过利用热电偶测得温度、建立数学模型、运用数值转化问题和通过求解得到答案的方法实现高温炼钢转炉内壁缺陷形态的实时诊断。

优选的，所述通过利用热电偶测得温度具体是利用热电偶测得高温炼钢转炉外壁温度分布。

优选的，所述建立数学模型具体是指建立导热反问题机理的高温炼钢转炉内壁形状辨识的数学模型。

优选的，所述运用数值转化问题具体是运用边界元法和共轭梯度法，将反问题转化为正问题、灵敏度问题、伴随问题三个问题的求解。

优选的，一种基于边界元法的高温炼钢转炉内壁缺陷在线检测方法，包括以下步骤：

S1：通过热电偶测得高温炼钢转炉测量点外壁的温度分布K_i。

S2：建立高温炼钢转炉内壁缺陷检测的数学模型在域Ω内给定边界条件、初始条件。

S3：选择一个高温炼钢转炉内壁猜想形状y＝f(x)，代入步骤二中数学模型求解正问题，得到测量点温度的计算值T_i。

S4：导热反问题的求解在数学上转化为泛函变分的最优控制问题，根据高温炼钢转炉外壁测温点温度分布的实测值K_i和计算值T_i计算最优控制目标函数，具体为：式中：m为测量数据的数量。

S5：根据上式的计算结果，判断是否满足收敛停止标准式，J[f^k+1(x)]<ε式中：ε为一个较小的数，根据具体的收敛情况确定，如果满足则迭代停止，输出高温炼钢转炉内壁形状函数，否则进行下一步，采用共轭梯度法继续进行迭代搜索。