專利名稱：高爐噴煤中速磨制粉系統(tǒng)煤粉粒度的測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種高爐噴煤中速磨制粉系統(tǒng)煤粉粒度的測量方法。
背景技術(shù)：
高爐噴煤制粉系統(tǒng)是高爐生產(chǎn)過程的重要關(guān)鍵工藝，有利于高爐以煤代焦、節(jié)約能源、降低成本。其重要的工藝指標(biāo)即煤粉粒度與后續(xù)工藝過程煤粉噴吹及高爐生產(chǎn)密切相關(guān)，直接制約著高爐噴煤的燃燒性能。煤粉粒度對燃燒速度有很大影響，合適范圍的煤粉粒度，有利于提高燃燒率，提高煤焦置換比。因此，將煤粉粒度控制在最優(yōu)范圍內(nèi)具有重要意義，這也是提高煤粉燃燒率、節(jié)能降耗的重要前提條件。目前煤粉粒度主要檢測方法均為人工化驗，難以連續(xù)在線測量，而人工化驗測量時間長，無法根據(jù)煤粉粒度的反饋實現(xiàn)對制粉生產(chǎn)過程控制變量的實時調(diào)整。高爐噴煤制粉生產(chǎn)過程具有典型的非線性、多變量及工況時變等特性，煤粉粒度與其控制變量(中速磨進(jìn)出口壓差、出口溫度、中速磨給煤量、中速磨電機(jī)電流、中速磨碾壓力及礦石性質(zhì))存在復(fù)雜非線性的關(guān)系，其關(guān)系很難用精確的數(shù)學(xué)模型表示。因此，現(xiàn)有技術(shù)中很難實現(xiàn)對煤粉粒度精確測量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種不需要校正，可以實現(xiàn)自學(xué)習(xí)的高爐噴煤中速磨制粉系統(tǒng)煤粉粒度的測量方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種高爐噴煤中速磨制粉系統(tǒng)煤粉粒度的測量方法，包括A、建立案例庫，所述案例庫中包括多個案例，所述案例為煤粉粒度與影響煤粉粒度的輔助變量之間的對應(yīng)關(guān)系；B、在高爐中速磨制粉生產(chǎn)過程中，根據(jù)當(dāng)前生產(chǎn)工況在所述案例庫中進(jìn)行檢索，找出輔助變量與當(dāng)前生產(chǎn)工況最相近的案例；C、根據(jù)檢索到的最相近的案例的輔助變量和當(dāng)前的生產(chǎn)工況的差值對煤粉料度進(jìn)行修正，得到當(dāng)前工況下的煤粉粒度。進(jìn)一步地，所述輔助變量包括中速磨進(jìn)出口壓差P、中速磨出口溫度T、中速磨給煤量W、中速磨碾壓力F、中速磨電機(jī)電流C、原煤可磨性V、原煤塊粒大小S和原煤的濕度M。進(jìn)一步地，所述案例通過以下方式表示Gk = {Dk, Xk, YJ式中Gk表示第k條案例；Dk為案例Gk的產(chǎn)生時間；Xk= Ix1, k，…，X8, J為案例Gk的案例描述特征，其中Xi, k(i = I…8)分別表示軟測量模型的輔助變量中速磨進(jìn)出口壓差P、中速磨出口溫度T、中速磨給煤量W、中速磨碾壓力F、中速磨電機(jī)電流C、原煤可磨性V、原煤塊粒大小S、原煤的濕度M ；Yk為案例Gk的解特征，即煤粉粒度測量值。進(jìn)一步地，所述步驟C之后還包括
D、將當(dāng)前工況下的煤粉粒度及對應(yīng)的輔助變量作為新的案例儲存到安全庫中。本發(fā)明的高爐噴煤中速磨制粉系統(tǒng)煤粉粒度的測量方法，可實現(xiàn)對煤粉粒度的在線檢測，從而根據(jù)煤粉粒度對中速磨制粉生產(chǎn)過程的控制變量進(jìn)行實時調(diào)整，以保證制粉生產(chǎn)指標(biāo)煤粉粒度滿足工藝要求，為后續(xù)煤粉噴吹以及高爐生產(chǎn)創(chuàng)造有利生產(chǎn)條件。本發(fā)明的方法簡單有效，且應(yīng)用和維護(hù)方便，可靠性強，并且可以實現(xiàn)自學(xué)習(xí)，煤粉粒度預(yù)測精度隨時間推移會不斷提高。


圖I是本發(fā)明的方法所應(yīng)用的高爐噴煤制粉系統(tǒng)的示意圖。圖2是本發(fā)明的高爐噴煤中速磨制粉系統(tǒng)煤粉粒度的測量方法的原理框圖。
具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實施，但所舉實施例不作為對本發(fā)明的限定。如圖I所示，高爐噴煤制粉系統(tǒng)是高爐噴煤系統(tǒng)的重要關(guān)鍵，其重要工藝指標(biāo)煤粉粒度關(guān)系到后續(xù)工藝煤粉噴吹的連續(xù)性與高爐生產(chǎn)的穩(wěn)定性。它的任務(wù)是將原煤倉I的原煤通過皮帶給煤機(jī)2可控的送入中速磨煤機(jī)4中研磨成煤粉，由干燥氣發(fā)生器3產(chǎn)生熱風(fēng)，由冷風(fēng)閥8和熱風(fēng)閥9調(diào)節(jié)干燥氣體的溫度，再由干燥氣體(熱風(fēng))將煤粉輸送到袋式收粉器5中，煤粉經(jīng)過濾收集后送入煤粉倉7，輸送并干燥煤粉的氣體由排風(fēng)機(jī)6牽引。該生產(chǎn)過程的控制主要是通過調(diào)節(jié)中速磨給煤量、中速磨進(jìn)出口差壓、中速磨出口溫度、中速磨碾壓力等控制變量以保持磨礦的穩(wěn)定運行，從而提高磨機(jī)效率，間接實現(xiàn)對煤粉粒度的控制，以保證煤粉粒度在工藝要求的范圍內(nèi)。從高爐噴煤制粉生產(chǎn)過程的特性上看，影響煤粉粒度的主要變量有中速磨進(jìn)出口壓力、中速磨出口溫度、中速磨給煤量、中速磨碾壓力以及中速磨電機(jī)電流。此外，原煤性質(zhì)(主要為原煤可磨性、塊粒大小、原煤的濕度等)對煤粉粒度也具有直接影響關(guān)系，由于煤粉粒度難以檢測，且與這些量的關(guān)系難以用精確的數(shù)學(xué)關(guān)系描述，如圖2所示，本發(fā)明提出了基于案例推理技術(shù)的煤粉粒度測量方法。案例式推理技術(shù)，即CBR(CASE-BASEDREASONING)是人工智能領(lǐng)域新崛起的一種重要的基于知識的問題求解和學(xué)習(xí)方法，利用相似案例的推理法，尋找解決與新問題相似舊問題的方法來適用于解決新問題。因此它是一種接近真實人類決策的過程，通過把過去的成功經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為案例，然后通過案例的匹配，檢索出與新問題相近的案例，再進(jìn)行修正，以滿足求解新問題的需要。測量模型首先讀取當(dāng)前運行的工況特征，根據(jù)工況特征在案例庫中檢索出相似案例，根據(jù)相似度閾值進(jìn)行匹配和重用，得到當(dāng)前工況描述的案例解即待估計的粒度測量值。然后通過粒度的實際測量值與軟測量值進(jìn)行誤差分析，對模型精度進(jìn)行評價，如達(dá)不到預(yù)期的精度，就進(jìn)行案例修正，精度符合要求的則根據(jù)相應(yīng)規(guī)則進(jìn)行案例存儲?？傮w而言，CBR技術(shù)的粒度測量建模主要包括案例構(gòu)造、案例檢索與匹配、案例重用、案例修正與存儲等過程。具體地，本發(fā)明的高爐噴煤中速磨制粉系統(tǒng)煤粉粒度的測量方法如下I.案例的構(gòu)造。建立案例庫，所述案例庫中包括多個案例，所述案例為煤粉粒度與影響煤粉粒度的輔助變量之間的對應(yīng)關(guān)系。
本發(fā)明選取中速磨進(jìn)出口壓差P、中速磨出口溫度T、中速磨給煤量W、中速磨碾壓力F、中速磨電機(jī)電流C、原煤可磨性V、原煤塊粒大小S、原煤的濕度M作為基于案例推理技術(shù)的粒度測量模型的輔助變量，建立煤粉粒度與以上輔助變量的非線性關(guān)系模型。CBR技術(shù)的粒度測量模型的案例表示如下Gk = {Dk, Xk, YJ式中Gk表示第k條案例(k= 1，...，n，n為案例庫中案例數(shù))；Dk為案例Gk的產(chǎn)生時間；Xk = (X1, k,…，x8, J為案例Gk的案例描述特征,其中Xi,k(i = 1---8)分別表示軟測量模型的輔助變量中速磨進(jìn)出口壓差P、中速磨出口溫度T、中速磨給煤量W、中速磨碾壓 力F、中速磨電機(jī)電流C、原煤可磨性V、原煤塊粒大小S、原煤的濕度M。Yk為案例Gk的解特征，即煤粉粒度測量值。2.案例的檢索與匹配。在高爐中速磨制粉生產(chǎn)過程中，根據(jù)當(dāng)前生產(chǎn)工況在所述案例庫中進(jìn)行檢索，找出輔助變量與當(dāng)前生產(chǎn)工況最相近的案例。根據(jù)高爐中速磨制粉生產(chǎn)過程工況描述來進(jìn)行案例檢索和匹配。在檢索過程中，計算相似度函數(shù)，檢索出滿足匹配閾值的所有案例。本方法采用最相鄰算法進(jìn)行案例的檢索與匹配，定義當(dāng)前中速磨制粉過程運行工況為Gm，其工況描述特征集為Xm= Ix1,m，…，x8,m，}，案例的解特征描述為Ym。根據(jù)最相鄰算法，當(dāng)前案例特征集Xm = (Xlj m,…，X8jm, }與案例庫中案例Gk = {Dk，Xk, YkKk= I,..., n,n為案例庫中案例數(shù))的案例描述特征集Xk
=...，y的相似度定義為萬
O當(dāng)前案例Gm與案例庫中的案例Gk的相似度定義為
SimiGm ,Gk) = * sim(x,,k ’ x,,m)
/=1其中a i為案例的特征集加權(quán)系數(shù)。定義當(dāng)前工況Gm與案例庫中案例Gk的相似度的最大值為電’腿=max{sim(Gm,Gk))
k=\-n
O定義當(dāng)前工況Gm與案例庫中案例Gk的相似度閾值為
丨 0.95 sim(Gm,Gk)> SimmaxSime = ^7
[Simmtmaxelse根據(jù)計算出的相似度，案例庫中與當(dāng)前工況Gm的相似度達(dá)到閾值Sime的所有案例都將被檢索出來，作為匹配案例.3.案例重用。一般來講，當(dāng)前工況的案例與案例庫中的案例不可能完全匹配，所以檢索出的匹配案例的解不能直接作為當(dāng)前案例的解，這就需要對檢索得到的匹配案例進(jìn)行重用。若在案例庫中共檢索到r個匹配案例工況描述特征集為，其對應(yīng)的案例解為Yf-
rr
I則當(dāng)前工況案例解為其中1為不同案例解加權(quán)系數(shù)，選取
Z=IZ=I，
—sim(GmJ Gi) o4.案例修正與存儲。
首先讀取煤粉粒度的實際化驗值Ypv及取樣時刻，然后在歷史記錄庫中檢索到對應(yīng)時刻的歷史記錄為Gj = (Dj, Xj, Y」}，如果，其中V7為根據(jù)實際條件所設(shè)定的預(yù)設(shè)值，可由現(xiàn)場工藝工程師確定，則說明該記錄為可信度較高的記錄，無需修正，可直接存儲進(jìn)入案例庫，成為新案例= {DpXpYj，如果-Yj^Y，則在案例庫中重新檢索
并重用，查找出與該案例相似度最高的案例G1 = (D1,X1, Y1Kgh無需將該記錄
存儲進(jìn)入案例庫，若I7/ -&|>V7，則說明兩個案例的描述相近而解相差甚遠(yuǎn)，案例G1已不
適應(yīng)目前工況需進(jìn)行適當(dāng)刪減，直接在案例庫中刪除案例G1 = (D1, X1, YJ，然后使用新構(gòu)建的案例Gj = (Dj, Xj, Ypv}加入到案例庫中，成為新案例Gj = (Dj, Xj, YjI。本發(fā)明的測量方法是針對高爐制粉生產(chǎn)過程的關(guān)鍵工藝參數(shù)煤粉粒度難以在線測量的問題所提出的，該方法算法簡單有效，易于開發(fā)實用的軟件系統(tǒng)，且應(yīng)用和維護(hù)較為方便，可靠性較強，并且煤粉粒度預(yù)測精度隨時間推移會不斷提高。 以上所述實施例僅是為充分說明本發(fā)明而所舉的較佳的實施例，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明基礎(chǔ)上所作的等同替代或變換，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種高爐噴煤中速磨制粉系統(tǒng)煤粉粒度的測量方法，其特征在于，包括 A、建立案例庫，所述案例庫中包括多個案例，所述案例為煤粉粒度與影響煤粉粒度的輔助變量之間的對應(yīng)關(guān)系； B、在高爐中速磨制粉生產(chǎn)過程中，根據(jù)當(dāng)前生產(chǎn)工況在所述案例庫中進(jìn)行檢索，找出輔助變量與當(dāng)前生產(chǎn)工況最相近的案例； C、根據(jù)檢索到的最相近的案例的輔助變量和當(dāng)前的生產(chǎn)工況的差值對煤粉料度進(jìn)行修正，得到當(dāng)前工況下的煤粉粒度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高爐噴煤中速磨制粉系統(tǒng)煤粉粒度的測量方法，其特征在于，所述輔助變量包括中速磨進(jìn)出口壓差P、中速磨出口溫度T、中速磨給煤量W、中速磨碾壓力F、中速磨電機(jī)電流C、原煤可磨性V、原煤塊粒大小S和原煤的濕度M。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高爐噴煤中速磨制粉系統(tǒng)煤粉粒度的測量方法，其特征在于，所述案例通過以下方式表示Gk = {Dk，Xk, YJ 式中=Gk表示第k條案例；Dk為案例Gk的產(chǎn)生時間；Xk = Ix1, k，…，X8jJ為案例Gk的案例描述特征，其中= I…8)分別表示軟測量模型的輔助變量中速磨進(jìn)出口壓差P、中速磨出口溫度T、中速磨給煤量W、中速磨碾壓力F、中速磨電機(jī)電流C、原煤可磨性V、原煤塊粒大小S、原煤的濕度M ；Yk為案例Gk的解特征，即煤粉粒度測量值。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高爐噴煤中速磨制粉系統(tǒng)煤粉粒度的測量方法，其特征在于，所述步驟C之后還包括 D、將當(dāng)前工況下的煤粉粒度及對應(yīng)的輔助變量作為新的案例儲存到安全庫中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高爐噴煤中速磨制粉系統(tǒng)煤粉粒度的測量方法，包括A、建立案例庫，所述案例庫中包括多個案例，所述案例為煤粉粒度與影響煤粉粒度的輔助變量之間的對應(yīng)關(guān)系；B、在高爐中速磨制粉生產(chǎn)過程中，根據(jù)當(dāng)前生產(chǎn)工況在所述案例庫中進(jìn)行檢索，找出輔助變量與當(dāng)前生產(chǎn)工況最相近的案例；C、根據(jù)檢索到的最相近的案例的輔助變量和當(dāng)前的生產(chǎn)工況的差值對煤粉料度進(jìn)行修正，得到當(dāng)前工況下的煤粉粒度。本發(fā)明可實現(xiàn)對煤粉粒度的在線檢測，從而根據(jù)煤粉粒度對中速磨制粉生產(chǎn)過程的控制變量進(jìn)行實時調(diào)整，以保證制粉生產(chǎn)指標(biāo)煤粉粒度滿足工藝要求，為后續(xù)煤粉噴吹以及高爐生產(chǎn)創(chuàng)造有利生產(chǎn)條件。
文檔編號G01N15/02GK102654444SQ20121012591
公開日2012年9月5日 申請日期2012年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月26日
發(fā)明者李澤輝 申請人:中冶南方工程技術(shù)有限公司