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高炉炉喉煤气流分布检测方法的研究

张信  
【摘要】:高炉炼铁是钢铁生产中的重要环节。由于高炉炼铁技术经济指标良好,工艺简单,生产量大,劳动生产率高,能耗低,这种方法生产的生铁占世界生铁总产量的95%以上。高炉操作在很大程度上就是取得合理、适宜的煤气流分布。因此研究煤气流分布在线检测方法,对于协助操作人员判断高炉煤气流分布和炉况、指导高炉操作来获取合理煤气流分布,实现高炉冶炼优质、高产、低耗、长寿的生产目标,具有现实的经济和科学指导意义。本论文以首钢京唐钢铁厂5500m3高炉炉喉煤气流为研究对象,结合生产工艺要求、系统组成,针对十字测温只能取得几个离散的温度值、红外摄像机不能有效检测料面边缘温度和矿焦比需要假设条件,三种方法都存在局限性的情况,为了弥补单一信息的缺陷,提出了对三种不同的特征信息计算的温度结果进行融合的思想,最终实现了相对完整、准确的炉喉煤气流检测。本文研究的主要内容如下:(1)从工艺角度分析高炉炉喉煤气流检测信息的特点,确定相关的特征信息;(2)针对十字测温、红外图像灰度、矿焦比三类特征信息不能直接获得连续值,分别采用数据插值的方法对十字测温数据进行插值,提取连续温度值;运用时域和空域滤波技术对红外图像进行处理并提取灰度曲线;建立布料数学模型并提取矿焦比;(3)根据三类特征信息分别对料面温度进行计算,获得三种料面温度计算结果。建立温度融合模型,对三种料面温度结果进行加权融合计算,其中加权因子通过像素数统计方法和模糊推理算法进行调整,确定在一个测量周期中加权因子的取值,进而获得一种综合的炉喉煤气流分布的检测结果。本文提出的三种信息融合的高炉料面温度检测方法,对温度检测完整准确,能够较好地反映煤气流的分布情况,解决了单一检测方法不够全面准确的问题。根据首钢京唐钢铁公司高炉的实际运行数据,建立高炉检测实验仿真平台。仿真运行结果表明:本文提出的三种信息融合的料面温度检测方法,实现了料面煤气流分布的有效检测及直观显示,能够较好反映高炉煤气流分布,满足生产操作要求。


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