基于最小二乘的漏鋼預(yù)報(bào)方法及系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種基于最小二乘的漏鋼預(yù)報(bào)方法及系統(tǒng)，其中的方法包括：通過(guò)設(shè)置在板坯結(jié)晶器銅板上的熱電偶測(cè)量獲得銅板上各采樣點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，并將溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)輸入模型計(jì)算機(jī)；模型計(jì)算機(jī)根據(jù)所接收到的每個(gè)采樣點(diǎn)的當(dāng)前溫度數(shù)據(jù)和歷史溫度數(shù)據(jù)構(gòu)建一個(gè)溫度時(shí)間序列；對(duì)每個(gè)溫度時(shí)間序列進(jìn)行最小二乘擬合，獲得溫度時(shí)間序列的擬合曲線，擬合曲線為二次曲線，根據(jù)二次曲線獲得溫度時(shí)間序列的特征值；根據(jù)溫度時(shí)間序列的特征值和預(yù)設(shè)閾值，判斷銅板上的采樣點(diǎn)是否產(chǎn)生粘結(jié)，并予以報(bào)警。利用本發(fā)明，能夠解決在粘結(jié)產(chǎn)生初期捕捉到粘結(jié)時(shí)溫度曲線的特征，使漏鋼報(bào)警提前的問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于最小二乘的漏鋼預(yù)報(bào)方法及系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域的板坯連鑄結(jié)晶器智能漏鋼預(yù)報(bào)【技術(shù)領(lǐng)域】，更為具體地，涉及一種基于最小二乘的漏鋼預(yù)報(bào)方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]漏鋼事故是連鑄生產(chǎn)中危害性很大的生產(chǎn)事故。漏鋼事故的發(fā)生，不僅會(huì)影響連鑄生產(chǎn)，而且還會(huì)嚴(yán)重?fù)p害結(jié)晶器、輥道，增加連鑄設(shè)備的維修量和維修成本，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也會(huì)帶來(lái)很大的安全隱患。特別是對(duì)于板坯連鑄機(jī)，由于結(jié)晶器下方的足輥和扇形段結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備昂貴，而且更換費(fèi)時(shí)間，漏鋼損失大。據(jù)估計(jì)，一次“常規(guī)”的漏鋼事故直接或間接導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失將達(dá)到200000美元。
[0003]為了減少漏鋼的發(fā)生，研究人員一直致力于漏鋼預(yù)報(bào)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。比較成熟的方法是在結(jié)晶器銅板內(nèi)安裝測(cè)量溫度的熱電偶，根據(jù)銅板溫度的變化規(guī)律來(lái)判斷鑄坯與銅板之間是否有粘結(jié)產(chǎn)生，這也是粘結(jié)漏鋼預(yù)報(bào)的常用方法。多年來(lái)隨著漏鋼預(yù)報(bào)技術(shù)的發(fā)展，粘結(jié)漏鋼的判斷方法主要包括以下幾種:
[0004]1.邏輯判斷方法
[0005]粘結(jié)漏鋼發(fā)生時(shí)，主要表現(xiàn)為熱電偶溫度梯度和溫差的變化；因此可以通過(guò)設(shè)定限值，一旦溫度梯度以及溫差的變化超過(guò)限值，就判定粘結(jié)發(fā)生，存在漏鋼風(fēng)險(xiǎn)。
[0006]圖1示出了粘結(jié)漏鋼時(shí)邏輯判斷方法的熱電偶溫度變化。如圖1所示，在判斷是否發(fā)生粘結(jié)漏鋼時(shí)，設(shè)定溫度限制，當(dāng)熱電偶測(cè)得的溫度梯度以及溫差的變化超過(guò)設(shè)定的溫度限值時(shí)，就判定粘結(jié)發(fā)生，存在漏鋼風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)出預(yù)報(bào)警告。
[0007]近年我國(guó)大多鋼廠新建鑄機(jī)采用的漏鋼預(yù)報(bào)系統(tǒng)就是基于邏輯判斷方法。該預(yù)報(bào)方法的實(shí)現(xiàn)不需要大量的原始數(shù)據(jù)，特別適合新建鑄機(jī)。但是這種方法的邏輯條件參數(shù)的設(shè)定與鋼的種類(lèi)、工藝和環(huán)境有很大的關(guān)系，模型有一定局限性。
[0008]2.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法
[0009]神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)漏鋼預(yù)報(bào)方法利用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的漏鋼數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，再加上必要的工藝條件，用于辨別具有漏鋼特征的熱電偶溫度變化曲線，進(jìn)而做出漏鋼預(yù)報(bào)。國(guó)內(nèi)外均有開(kāi)發(fā)連鑄神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)漏鋼預(yù)報(bào)系統(tǒng)的應(yīng)用案例。
[0010]完善的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)必然能顯著增加漏鋼預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率，但是神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)在漏鋼預(yù)報(bào)中的存在它的局限性。首先，完善的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)必需大量的訓(xùn)練樣本，樣本不全面將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)功能不全。其次，由于連鑄機(jī)工作條件復(fù)雜，影響因素很多，對(duì)獲取的樣本數(shù)據(jù)有嚴(yán)重的干擾，因此要想得到完全排除含有噪音的樣本幾乎是不可能的。連鑄還存在一些特殊的情況，比如開(kāi)澆、換包和終澆等異常情況下，神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)變得極不穩(wěn)定。故對(duì)于新建連鑄機(jī)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法不可行，必須與其它方式結(jié)合。
[0011]3.統(tǒng)計(jì)分析方法 [0012]多兀統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制(MultivariateStatistical Process Control,簡(jiǎn)稱(chēng) MSPC)方法是基于主元分析(Principal Component Analysis,簡(jiǎn)稱(chēng)PCA)和偏最小二乘(PartialLeast Squares，簡(jiǎn)稱(chēng)PLS)方法對(duì)連續(xù)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控控制的方法。在連鑄過(guò)程中，特別是在漏鋼預(yù)報(bào)過(guò)程中，MSPC方法應(yīng)用極少。北美Dofasco公司分別與1997年和2003年在它的I號(hào)機(jī)、2號(hào)機(jī)上裝上基于該技術(shù)的漏鋼預(yù)報(bào)系統(tǒng)。
[0013]申請(qǐng)?zhí)枮镃N201791938U的中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種連鑄結(jié)晶器漏鋼預(yù)報(bào)系統(tǒng)，在該披露的漏鋼預(yù)報(bào)系統(tǒng)中，在振動(dòng)電機(jī)上連接有電流傳感器，結(jié)晶器PLC中加入漏鋼預(yù)報(bào)模型，電流傳感器與結(jié)晶器PLC漏鋼預(yù)報(bào)模型通訊，結(jié)晶器PLC還與人機(jī)界面連接。結(jié)晶器PLC內(nèi)的漏鋼預(yù)報(bào)模型將收集到的電機(jī)實(shí)時(shí)電流信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)模塊歸類(lèi)整理和模型數(shù)據(jù)庫(kù)搜索，再由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊進(jìn)行學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化。同時(shí)，遺傳算法模塊進(jìn)行對(duì)比和判定，將結(jié)果顯示在人機(jī)界面，對(duì)超出規(guī)定的則予以報(bào)警和記錄。此方法的不足之處在于在模型投入初期很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)不完善，訓(xùn)練樣本不充足時(shí)，漏鋼預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率會(huì)低很多，而且報(bào)警的時(shí)間相對(duì)滯后。
[0014]隨著板坯拉速越來(lái)越高，漏鋼預(yù)報(bào)對(duì)報(bào)警時(shí)間越來(lái)越要求靠前，越及時(shí)，以便留出足夠的反應(yīng)時(shí)間。因此，需要一種新的漏鋼預(yù)報(bào)技術(shù)解決以上提到的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種基于最小二乘的漏鋼預(yù)報(bào)方法及系統(tǒng)，以解決在粘結(jié)產(chǎn)生初期能捕捉到粘結(jié)時(shí)溫度曲線的特征，使漏鋼報(bào)警提前的問(wèn)題。
[0016]本發(fā)明提供一種基于最小二乘的漏鋼預(yù)報(bào)方法，包括:
[0017]通過(guò)設(shè)置在板坯結(jié)晶器銅板上的熱電偶測(cè)量獲得板坯結(jié)晶器銅板上各采樣點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，并將溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)輸入模型計(jì)算機(jī)；
[0018]模型計(jì)算機(jī)根據(jù)所接收到的每個(gè)采樣點(diǎn)的當(dāng)前溫度數(shù)據(jù)和歷史溫度數(shù)據(jù)構(gòu)建一個(gè)溫度時(shí)間序列；
[0019]對(duì)每個(gè)溫度時(shí)間序列進(jìn)行最小二乘擬合，獲得溫度時(shí)間序列的擬合曲線，擬合曲線為二次曲線，根據(jù)二次曲線獲得溫度時(shí)間序列的特征值；
[0020]根據(jù)溫度時(shí)間序列的特征值和預(yù)設(shè)閾值，判斷板坯結(jié)晶器銅板上的采樣點(diǎn)是否產(chǎn)生粘結(jié)，并予以報(bào)警。
[0021]此外，優(yōu)選的方案是，熱電偶按照預(yù)定的行和列的排列方式設(shè)置在板坯結(jié)晶器銅板上。
[0022]此外，優(yōu)選的方案是，對(duì)溫度時(shí)間序列進(jìn)行最小二乘擬合的方法為:
n
[0023]最小二乘曲線擬合公式為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于最小二乘的漏鋼預(yù)報(bào)方法，包括: 通過(guò)設(shè)置在板坯結(jié)晶器銅板上的熱電偶測(cè)量獲得所述板坯結(jié)晶器銅板上各采樣點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，并將所述溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)輸入模型計(jì)算機(jī)； 所述模型計(jì)算機(jī)根據(jù)所接收到的每個(gè)采樣點(diǎn)的當(dāng)前溫度數(shù)據(jù)和歷史溫度數(shù)據(jù)構(gòu)建一個(gè)溫度時(shí)間序列； 對(duì)每個(gè)溫度時(shí)間序列進(jìn)行最小二乘擬合，獲得所述溫度時(shí)間序列的擬合曲線，所述擬合曲線為二次曲線，根據(jù)所述二次曲線獲得所述溫度時(shí)間序列的特征值； 根據(jù)所述溫度時(shí)間序列的特征值和預(yù)設(shè)閾值，判斷所述板坯結(jié)晶器銅板上的采樣點(diǎn)是否產(chǎn)生粘結(jié)，并予以報(bào)警。
2.如權(quán)利要求1所述的基于最小二乘的漏鋼預(yù)報(bào)方法，其中， 所述熱電偶按照預(yù)定的行和列的排列方式設(shè)置在所述板坯結(jié)晶器銅板上。
3.如權(quán)利要求1所述的基于最小二乘的漏鋼預(yù)報(bào)方法， 對(duì)所述溫度時(shí)間序列進(jìn)行最小二乘擬合的方法為: 最小二乘曲線擬合公式為
4.一種基于最小二乘的漏鋼預(yù)報(bào)系統(tǒng)，包括: 溫度數(shù)據(jù)獲取單元，用于通過(guò)設(shè)置在板坯結(jié)晶器銅板上的熱電偶測(cè)量獲得所述板坯結(jié)晶器銅板上各采樣點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)； 溫度數(shù)據(jù)傳輸單元，用于將所述溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)輸入模型計(jì)算機(jī)； 溫度時(shí)間序列構(gòu)建單元，用于在所述模型計(jì)算機(jī)中根據(jù)所接收到的每個(gè)采樣點(diǎn)的當(dāng)前溫度數(shù)據(jù)和歷史溫度數(shù)據(jù)構(gòu)建一個(gè)溫度時(shí)間序列；特征值獲取單元，用于對(duì)每個(gè)所述溫度時(shí)間序列進(jìn)行最小二乘擬合，獲得所述溫度時(shí)間序列的擬合曲線，所述擬合曲線為二次曲線，根據(jù)所述二次曲線獲得所述溫度時(shí)間序列的特征值； 粘結(jié)判斷單元，用于根據(jù)所述溫度時(shí)間序列的特征值和預(yù)設(shè)閾值，判斷板坯結(jié)晶器銅板上的采樣點(diǎn)是否產(chǎn)生粘結(jié)，并予以報(bào)警。
5.如權(quán)利要求4所述的基于最小二乘的漏鋼預(yù)報(bào)系統(tǒng)，其中， 在所述溫度數(shù)據(jù)獲取單元中，所述熱電偶按照預(yù)定的行和列的排列方式設(shè)置在板坯結(jié)晶器銅板上。
6.如權(quán)利要求4所述的基于最小二乘的漏鋼預(yù)報(bào)方法，其中， 在所述特征值獲取單元中，對(duì)所述溫度時(shí)間序列進(jìn)行最小二乘擬合的方法為:最小二乘曲線擬合公式為
【文檔編號(hào)】B22D11/16GK103639385SQ201310652803
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】倪賽珍, 羅佳, 白居冰, 蔡娥, 許軍, 孫麗娟, 張愛(ài)霞, 吳鵬, 趙加江 申請(qǐng)人:中冶連鑄技術(shù)工程股份有限公司