一种分区调节燃气喷吹量控制烧结终点方法及系统
本发明提供一种分区调节燃气喷吹量控制烧结终点方法及系统，通过获取当前烧结矿机尾断面的可见光成像图，将可见光成像图沿烧结机台车的宽度方向均匀划分形成i个可见光分区Ki，在可见光分区Ki存在高亮燃烧带区域Si时，根据高亮燃烧带区域Si获取可见光分区Ki的燃烧带拟合中线bi，在燃烧带拟合中线bi和理想燃烧带中线b0之间的竖向距离偏移值Δbi大于预设阈值时，从预先建立的距离流量增加神经网络模型中获取对应的流量增加步长ΔQ，以将当前燃气喷吹流量Qi增加流量增加步长ΔQ。本发明通过分区分析机尾烧结矿断面燃烧带分布来判断烧结状态，通过深度学习方式快速得到烧结分区的燃气喷吹量来调节烧结终点，减少盲目调节次数，且提高了烧结矿的均匀性。
发明专利
CN202310087961.X
2023-01-28
CN118408372A
2024-07-29
F27B9/24(2006.01)
中冶长天国际工程有限责任公司%湖南中冶长天节能环保技术有限公司
刘雁飞;周浩宇
410000 湖南省长沙市高新区麓松路480号;
长沙知行亦创知识产权代理事务所(普通合伙)
李杰
湖南;43
1.一种分区调节燃气喷吹量控制烧结终点方法，其特征在于，包括步骤： S1，获取当前烧结矿机尾断面的可见光成像图，将所述可见光成像图沿烧结机台车的宽度方向均匀划分形成i个可见光分区Ki，i为大于1的正整数；其中，每一个所述可见光分区Ki对应一个燃气喷吹管Gi，所述燃气喷吹管Gi设于燃气喷吹区，多个所述燃气喷吹管Gi沿烧结机台车的宽度方向均匀间隔排布，每一个所述燃气喷吹管Gi上均设有用于调控流量的燃气调节阀Fi； S2，判断所述可见光分区Ki是否存在高亮燃烧带区域Si，在所述可见光分区Ki存在所述高亮燃烧带区域Si时，执行步骤S3～S6；在所述可见光分区Ki未存在所述高亮燃烧带区域Si时，执行步骤S7； S3，根据所述高亮燃烧带区域Si获取可见光分区Ki的燃烧带拟合中线bi；其中，所述燃烧带拟合中线bi平行于台车铺底料的顶面； S4，确定所述燃烧带拟合中线bi和理想燃烧带中线b0之间的竖向距离偏移值Δbi是否大于预设阈值，在所述竖向距离偏移值Δbi大于预设阈值时，执行步骤S5，在所述竖向距离偏移值Δbi小于或等于预设阈值时，执行步骤S6；其中，所述理想燃烧带中线b0为烧结混合料的底面与铺底料的顶面之间的交界线； S5，根据所述竖向偏离距离Δbi从预先建立的距离流量增加神经网络模型中获取对应的流量增加步长ΔQ，调大燃气调节阀的阀门开度，以将当前燃气喷吹流量Qi增加所述流量增加步长ΔQ；等待预设时长；然后返回步骤S1；其中，所述距离流量增加神经网络模型包含竖向偏离距离和流量增加步长ΔQ的映射关系； S6，判定可见光分区Ki的当前实际烧结终点处于目标烧结终点的允差范围内，并维持当前状态继续生产； S7，调小所述燃气调节阀Fi的阀门开度，以将燃气调节阀Fi的当前燃气喷吹流量Qi减少预设燃气喷吹调整量Ti；等待预设时长；然后返回步骤S1。 2.根据权利要求1所述的分区调节燃气喷吹量控制烧结终点方法，其特征在于，所述步骤S4中的“距离流量增加神经网络模型”，通过如下步骤得到： S41，获取N个满足训练与测试用的历史样本数据；所述历史样本数据包括历史样本输入数据和历史样本输出数据；所述历史样本输入数据包括主抽频率历史值、主抽风门开度历史值、料层厚度历史值、烧结机台车速度历史值、竖向偏离距离历史值，所述历史样本输出数据包括流量增加步长ΔQ历史值； S42，对所述历史样本数据进行预处理；其中，所述预处理包括平滑处理和归一化处理； S43，将N1个历史样本输入数据作为初步神经网络模型的输入值，将N1个对应的历史样本输出数据作为初步神经网络模型的输出值，对初步神经网络模型进行训练； S44，将N2个历史样本输入数据输入至所述初步神经网络模型进行测试，并输出N2个网络预测值； S45，计算N2个网络预测值和所述N2个历史样本输入数据对应的N2个历史样本输出数据之间的误差，并判断所述误差是否处于预设范围内； S46，在所述误差处于预设范围内时，将所述初步神经网络模型作为所述距离流量增加神经网络模型；在所述误差未处于预设范围内时，将N2个历史样本数据重新输入至所述初步神经网络模型进行训练。 3.根据权利要求2所述的分区调节燃气喷吹量控制烧结终点方法，其特征在于，所述距离流量增加神经网络模型为ANN神经网络模型，具体为： 其中，Y0是目标输出，Xit为当前输入量，WHij为第i个输入和第j个隐藏之间的链接的权重神经元，m为输入神经元的数量，WOj为第j个隐藏神经元和输出神经元之间的连接权重，fh为隐藏神经元激活函数，fo为输出神经元激活函数，bj为第j个的偏置隐藏神经元，bo为输出神经元的偏置，HN为输出神经元中的隐藏神经元的数量。 4.根据权利要求2所述的分区调节燃气喷吹量控制烧结终点方法，其特征在于，所述步骤S43中“对初步神经网络模型进行训练”，具体包括如下步骤： S431，初始化或更新模型的网络参数，所述参数包括：WHij、m、WOj、fh、fo、bj、bo、HN； S432，输入层输入所述历史样本输入数据，且隐藏层输入各变量之间的权重； S433，判断输入的变量总数是否与数据点的数量是否相同，如果相同，计算均方误差误差函数MSE，如果不相同，输出提示警告信息，并重新输入历史样本输入数据； S434，判断MSE是否小于预设值，如果MSE大于或等于预设值，则通过目标自动校正算法计算输入层、隐藏层中的参数误差项以及计算隐藏神经元激活函数和输出神经元激活函数的偏置项； S435，根据所述参数误差项和所述偏置项计算得到待调整的模型网络参数并将待调整的模型网络参数返还给步骤S431进行更新网络参数； S436，如果MSE小于预设值，则模型训练结束。 5.根据权利要求2所述的分区调节燃气喷吹量控制烧结终点方法，其特征在于，所述步骤S5中“等待预设时长”之前还包括步骤： S51，获取可见光分区Ki的燃烧带拟合中线bi以及获取可见光分区Ki+1的燃烧带拟合中线bi+1； S52，确定燃烧带拟合中线bi和燃烧带拟合中线bi+1之间的垂向距离差是否大于距离差阈值； S53，在所述燃烧带拟合中线bi和所述燃烧带拟合中线bi+1之间的垂向距离差大于距离差阈值时，确定燃烧带拟合中线bi和所述燃烧带拟合中线bi+1之间的平均值作为可见光分区Ki和可见光分区Ki+1的燃烧带修正中线； S54，确定所述燃烧带修正中线和所述理想燃烧带中线b0之间的竖向距离差值作为竖向距离偏移平均值Δbi-12； S55，依据所述竖向距离偏移平均值Δbi-12和所述距离流量增加神经网络模型获取对应的流量增加步长ΔQ1-2； S56，确定流量增加步长ΔQ1-2和第一燃气喷吹调整量Ti之间的流量差值，并调整燃气调节阀的阀门开度，以将燃气调节阀Fi的当前燃气喷吹流量Qi调整所述流量差值。 6.根据权利要求1所述的分区调节燃气喷吹量控制烧结终点方法，其特征在于，所述步骤S3中的“燃烧带拟合中线bi”，具体通过如下步骤得到： S31，以烧结矿机尾断面的宽度方向为x轴，以烧结矿机尾断面高度且从烧结机台车的底部往料面方向为y轴，建立直角坐标系； S32，将所述高亮燃烧带区域Si中各有效点的y坐标值取算数平均，得到所述燃烧带拟合中线bi。 7.根据权利要求1所述的分区调节燃气喷吹量控制烧结终点方法，其特征在于，采用公式ST＝S1/SV确定所述预设时长，其中，S1为燃气喷吹起始点到目标烧结终点的距离，SV为烧结机台车的移动机速。 8.根据权利要求1所述的分区调节燃气喷吹量控制烧结终点方法，其特征在于，吹入烧结料面的燃气体积最高为进入烧结料面的空气体积的0.8％。 9.一种分区调节燃气喷吹量控制烧结终点系统，其特征在于，包括烧结机主体、燃气喷吹装置、可见光成像装置以及控制系统，所述烧结机主体包括布料区、点火炉区以及保温炉区，所述保温炉区的下游设有燃气喷吹区，所述燃气喷吹区内设有所述燃气喷吹装置，其中， 所述燃气喷吹装置包括燃气喷吹主管和多根沿烧结机台车的宽度方向均匀间隔排布的燃气喷吹支管；每根所述燃气喷吹支管均安装有用于调控流量的燃气调节阀；每根所述燃气喷吹支管均与所述燃气喷吹主管连通，每根燃气喷吹支管的底部均安装有多个用于朝烧结料层的顶面喷吹燃气的燃喷嘴，每根所述燃气喷吹支管的多个所述燃喷嘴沿所述燃气喷吹支管的长度方向均匀排布； 所述可见光成像装置包括用于检测烧结机台车在烧结机尾轮的倾斜角度的倾角传感器和用于拍摄烧结矿机尾断面的可见光成像图的可见光成像装置；所述倾角传感器与所述可见光成像装置信号连锁； 所述燃气喷吹装置和所述可见光成像装置均与所述控制系统连接，所述控制系统包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述的分区调节燃气喷吹量控制烧结终点方法的步骤。