智能控制高炉冶炼的系统技术方案

本发明专利技术的智能控制高炉冶炼的系统，包括在高炉主控室设置的１号、２号两个优化站，它们与若干个操作站组成主控室局域网，作为工长操作平台；在炼铁厂设置服务器与各控制工序终端联网，组成炼铁厂局域网，并将其与主控室局域网联网形成炼铁过程信息实时采集、自动传送与处理的网络系统；在１号优化站设置智能控制软件模块，在２号优化站设置按冶炼程序流程自动显示智能控制图表和故障指示图表的模块；在高炉冶炼进程中，通过智能控制系统软件模块，以人机会话和简明模型图表的方式输出结果，向高炉工长提供操作，提示工长采取适当措施，可有效避免发生炉况故障，保持高炉在最佳热状态下运行，达到优化控制的目标。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

Intelligent control system for blast furnace smelting

The invention of the intelligent control system of blast furnace, including No. 1, No. 2, two optimization stations set up in BF main control room, they constitute a LAN main control room and a plurality of operation station, as chief operating platform; setting the server and the terminal network control process in the ironmaking plant, composed of iron and LAN. With the main control room of LAN network formation of ironmaking process real time information collection, automatic transmission and processing network system; in the 1 station optimization intelligent control software module in the No. 2 station set up according to the smelting process optimization of automatic display intelligent control chart and fault indicator chart module; in the blast furnace smelting process, through the intelligent the control system software module, man-machine conversation and concise model output to chart the way the operation to foreman, foreman suggested to take appropriate measures to Effectively avoid the furnace condition failure, keep the blast furnace running in the best thermal state, and achieve the goal of optimization control.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及智能控制高炉冶炼的系统。
技术介绍
在钢铁联合企业的各种生产工艺流程中，高炉炼铁工艺流程是最复杂的。现有的高炉冶炼控制系统包括在线动态采集高炉数据的传感器，装备在高炉主控制室用于判断高炉本体工作状态、高炉热状态和高炉冶炼进程顺行状态的若干个操作站组成的微机监控系统，炼铁工艺的各个控制子工序及信息传递流程如图1所示值班工长在高炉主控室组织高炉炼铁的生产进程要求槽下配料称量系统按照配料单称量各种原燃料，装到料车中；要求卷扬上料布料系统按照确定的装料制度把炉料装到高炉里；要求热风炉车间按照确定的数量向高炉供风、富氧与加湿；要求喷煤车间按照给定的喷煤速率向高炉喷吹煤粉。这些复杂的调控是工长通过脑力劳动，根据自己的经验和简单的工艺计算作出的。而每一个控制子工序都有自己的数据采集与控制子系统实施工长要求的控制，它们简称为子工序的基础自动化。值班工长在高炉主控室通过观察仪表或微机监测的画面，把握高炉本体温度压力流量检测的数百项参数的变化情况；在高炉作业日志上记录各种数据，包括炉顶混合煤气自动分析数据以及由化验室电话报来的铁水、炉渣、入炉原燃料化学成分数据；铁水过磅站电话报来的铁水称量数据；炉前出渣出铁的现场数据、铁水测温与铁水在线称量数据等。在每一炉生铁冶炼进程中，工长凭个人经验对炉况和炉温作出综合判断与调控决定，然后用电话通知相关的子工序进行调控。炼铁专家称这种“看仪表、抄数据、凭经验”的作业方式为第二代高炉操作技术。显然，由于炼铁过程影响因素众多，情况错综复杂，对炉温的判断和控制复杂多样，因此凭经验操作难免发生疏忽和失误，导致炉况不顺，产量下降、能耗增高、质量波动的情况发生。而且，各班工长的经验也不一致，操作水平也有差别，导致高炉冶炼过程不能保持在最佳状态下。由上可知已有的高炉生产工艺流程虽然已经实现了各子工序的局部自动化控制，但是，在高炉主控室的工长对高炉冶炼进程的整体运筹控制方面存在着2个重要缺陷1)数据信息传递手段落后；2)冶炼过程数据信息加工方式落后，凭个人经验操作。因此高炉生产潜力不能充分发挥。从20世纪70年代起，国内外冶金界就开始研究高炉冶炼过程的自动化控制。但是，由于高炉过程自动化涉及炼铁工艺技术、计算机信息技术、自动控制技术和数学模型技术等方面多学科交叉研究，技术难度大，因此，迄今高炉冶炼过程完全自动化控制并没有实现。目前国际先进的大型高炉过程控制采用“高炉专家系统”，把工长操作统一在专家系统平台上。中国专利局1987年12月23日公布的日本钢管公司申请的专利《控制高炉运行的方法》(CN87103633A)、1990年7月11日公布的新日铁公司申请的专利《高炉操作管理方法和装置》(CN1043745A)和1998年4月22日公布的首钢总公司申请的专利《利用人工智能专家系统高炉冶炼的方法》，可以看到这些专家系统各自从不同的角度建立专家知识库和推理机，用大型计算机来帮助高炉工长加强高炉的运行管理与控制，进行炉况诊断，及时提示工长采取适当的措施，控制炉温的发展，避免高炉故障和保障生产的正常进行。以上3个
技术介绍
文件都没有从现代控制论与智能控制论的原理角度建立高炉过程的最佳状态与随机最优控制模型，建立高炉过程多目标优化模型以及铁水含硅量智能控制偏微分方程；也没有建立起炼铁厂的微机局域网，实现信息网络化和“智能控制系统”在操作—技术—管理上的“三位一体”应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述
技术介绍
的不足，提供一种智能控制高炉冶炼的系统，以实现高炉冶炼在操作—技术—管理上的“三位一体”智能控制，达到提高产量，降低消耗，改善铁水质量和保持炉况稳定顺行、高炉长寿的目标。本专利技术的智能控制高炉冶炼的系统，包括在线动态采集高炉数据的传感器，装备在高炉主控制室用于判断高炉本体工作状态、高炉热状态和高炉冶炼进程顺行状态的若干个操作站组成的微机监控系统，其特征在于在高炉主控制室设置1号优化站和兼作服务器的2号优化站两台微机，该两台微机与若干个操作站组成主控室微机局域网，构成工长智能化操作的硬件平台；在炼铁厂设置服务器，与槽下配料子工序的终端，卷扬布料子工序的终端，富氧鼓风子工序的终端，喷煤子工序的终端，化验室终端，以及厂长办公室、技术科、机动科、生产统计科、调度室等管理部门的终端联网，组成炼铁厂局域网，并且与主控室局域网联网，形成炼铁过程信息实时采集与自动传送的网络系统；在1号优化站设有为工长控制冶炼进程提供操作的智能控制系统软件模块，所说的智能控制系统软件模块包括数据库模块，冷却系统设备诊断模块，炉况顺行故障诊断模块，配料优化计算模块，最佳热状态与随机最优控制计算模块，铁水含硅量与含硫量的智能控制模块，以及管理报表自动生成模块，在2号优化站设有按冶炼程序流程自动显示智能控制图表和冷却系统故障、炉况顺行故障指示图表的模块。上述设在1号优化站的智能控制系统软件模块具有数据库层、程序层和人机交互界面层的3层结构，数据库层包括由高炉可编程控制器PLC上自动采集的数据与作业点手工录入的数据，分50个数据表在服务器上建立起分钟级、小时级等不同层次的原始数据库，由炼铁工艺原理与经验建立的专家知识库和由数学模型计算得到的优化参数库；程序层包括各数学模型的数量计算程序、各逻辑判断程序和知识推理程序，人机交互界面层包括为工长提供操作数据及结果预测的各种简明智能化图表与数据画面；所说的服务器是工业用服务器，优化站、操作站与终端均采用奔腾III型以上微机。高炉冶炼应用本专利技术系统时，运行在1号优化站和2号优化站上的智能控制系统软件模块跟随着高炉冶炼进程实时在线自动采集的数据与微机局域网上自动传递的数据按照一定的时间要求自动运行，以人机会话和简明模型图表的方式输出结果，向高炉工长提供操作，提示工长采取适当措施，避免发生炉况故障，保持高炉在最佳热状态下运行。在1号优化站上，值班工长通过人机交互界面调用智能控制系统的各个软件模块，包括冷却设备故障诊断模块、炉况顺行故障诊断模块、配料优化计算模块、最佳炉热状态与随机最优控制模型计算模块、铁水含硅量与含硫量的智能控制模块以及作业管理报表自动生成模块；在2号优化站上，秒级进程对5秒周期自动采集的有关数据进行冷却设备故障自动诊断，如果诊断为故障状态，则自动显示诊断画面，提示工长采取措施消除故障，否则不显示；秒级进程也对风量、风压、透气性3项敏感参数进行判断，当判断出炉况故障征兆时会自动显示诊断画面，提示工长采取措施消除故障征兆；分钟级进程则以3分钟为周期对炉况故障的有关数据进行诊断，如果诊断为炉况故障征兆，则自动显示诊断画面，提示工长消除炉况故障征兆，否则不显示；30分钟进程在线显示铁水含硅量与含硫量的智能控制画面，对每炉铁冶炼期间进行3-4次控制预报，其输出数据是工长调控炉温的依据；在化验室终端，化验员录入铁水、炉渣的化学成分数据，烧结矿、球团矿、生矿和焦炭的化学成分与检验数据，并且通过网络系统自动传送到高炉主控室，成为配料校核单自动计算、铁水含硅量控制方程计算、含硫量预测计算、最佳炉热状态计算的最新数据源；如果根据最新的原燃料成分自动进行配料计算表明热平衡与碱度平衡偏离优化范围，则提示工长变料并做新的配料计算。本专利技术的优点有以下几方面(1)由于炼铁工艺的特殊性，生产过程涉及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能控制高炉冶炼的系统，包括在线动态采集高炉数据的传感器，装备在高炉主控制室用于判断高炉本体工作状态、高炉热状态和高炉冶炼进程顺行状态的若干个操作站组成的微机监控系统，其特征在于在高炉主控制室设置１号优化站和兼作服务器的２号优化站两台微机，该两台微机与若干个操作站组成主控室微机局域网，构成工长智能化操作的硬件平台；在炼铁厂设置服务器，与槽下配料子工序的终端，卷扬布料子工序的终端，富氧鼓风子工序的终端，喷煤子工序的终端，化验室终端，以及厂长办公室、技术科、机动科、生产统计科、调度室等管理部门的终端联网，组成炼铁厂局域网，并且与主控室局域网联网，形成炼铁过程信息实时采集与自动传送的网络系统；在１号优化站设有为工长控制冶炼进程提供操作的智能控制系统软件模块，所说的智能控制系统软件模块包括：数据库模块，冷却系统设备诊断模块，炉况顺行故障诊断模块，配料优化计算模块，最佳热状态与随机最优控制计算模块，铁水含硅量与含硫量的智能控制模块，以及管理报表自动生成模块，在２号优化站设有按冶炼程序流程自动显示智能控制图表和冷却系统故障、炉况顺行故障指示图表的模块。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘祥官，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]