焦炉碳化室标准温度的获取方法、装置及存储介质

技术领域

本发明属于焦炉控制的技术领域，尤其涉及一种焦炉碳化室标准温度的获取方法、装置及存储介质。

背景技术

焦炉的加热是单个碳化室间歇、全炉连续、同时受多种因素干扰的热工过程。既有确定的因素：如周期性装煤出焦、水分变化、煤种煤质热值变化等可测量的因素；也有在加热过程中的温度特性：如滞后、非线性、时变等特点。

目前绝大多数企业采用人工间歇测温的方法，根据操作经验修改煤气压力控制焦炉炉温。这种方式存在劳动强度大，测量控制不及时等缺点；而且经验性的判断因人而异，很难做到及时准确，同时为了避免生焦，往往设定温度压力较高，产生了不必要的浪费。

如，现有的在人工经验值基础上加上水分、煤种热值等修正形成标准温度，对于焦炉标准温度设定仍旧是依赖人工经验；导致最终的效果因人，因环境而异，适应性不强，投入率低。

其他类似方案，对于焦炉碳化室温度拟合只是简单的温度汇总平均，没有根据焦炉的上升下降火道、装煤串序、火落时间及炼焦指数形成函数关系；个别测温元件的损坏及焦炉换向等均会造成拟合出的温度失真。

发明内容

本发明的目的是提供一种焦炉碳化室标准温度的获取方法、装置及存储介质，根据结焦时间经数学模型形成初步的标准温度，经人工偏置校准后，不再进行干预，保证高可靠性；同时数学模型计算的标准温度可以更好的表证出焦炉生产过程中各碳化室对温度的实际需求，拥有更好的动态响应能力，更为准确。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种焦炉碳化室标准温度的获取方法，包括：

在焦炉碳化室中布置编码电缆，在编码电缆上设置可识别碳化室编号；

在装煤车或推焦车上安装数据采集装置，所述数据采集装置用于采集装煤车或推焦车所处的碳化室编号、装煤动作信号及推焦动作信号数据，并将采集的数据传输至控制装置；

控制装置根据碳化室编号、装煤动作信号及推焦动作信号数据，计算结焦时间；

根据结焦时间，通过多阶高斯函数对标准碳化室温度曲线进行拟合，得到焦炉碳化室标准温度。

根据本发明一实施例，所述根据结焦时间，通过多阶高斯函数对标准碳化室温度曲线进行拟合进一步包括：

对焦炉的边炉碳化室及其他碳化室分别进行标准温度曲线拟合。

根据本发明一实施例，对焦炉的边炉碳化室进行标准温度曲线拟合如下：

Y＝a11*EXP(-((x-b11)/c11)*((x-b11)/c11))

+a12*EXP(-(((x-b12)/c12)*(x-b12)/c12))

+a13*EXP(-(((x-b13)/c13)*(x-b13)/c13))

+a14*EXP(-(((x-b14)/c14)*(x-b14)/c14))

其中，x为结焦时间，a11～a14、b11～b14、c11～c14为多阶高斯函数迭代计算得到的系数。

根据本发明一实施例，对焦炉中除边炉碳化室外的碳化室进行标准温度曲线拟合如下：

y＝a1*EXP(-((x-b1)/c1)*((x-b1)/c1))

+a2*EXP(-(((x-b2)/c2)*(x-b2)/c2))

+a3*EXP(-(((x-b3)/c3)*(x-b3)/c3))

+a4*EXP(-(((x-b4)/c4)*(x-b4)/c4))

其中，x为结焦时间，a1～a4、b1～b4、c1～c4为多阶高斯函数迭代计算得到的系数。

根据本发明一实施例，焦炉碳化室标准温度的获取方法还包括获取焦炉整炉温度：

实时采集碳化室温度数据，判断火道气流方向，得到当前火道类型；

根据采集的碳化室温度数据，对温度采集设备进行品质分析，得到有效温度数据；

按装煤串序对有效温度数据进行汇总，计算各个串序的拟合温度；

对所有串序的拟合温度取平均值，得到整炉温度。

根据本发明一实施例，按时间对得到的整炉温度进行筛选，选取火道换向后预设时间的温度，作为整炉的拟合温度。

根据本发明一实施例，所述预设时间的范围为5min～10min。

根据本发明一实施例，采用煤种水分、燃气热值、煤气流量、环境温度及装煤量的补偿控制，对整炉的拟合温度进行调节，输出回炉煤气压力增量，对回炉煤气压力调节系统进行实时补偿。

一种焦炉碳化室标准温度的获取装置，包括：

数据采集模块，用于采集装煤车或推焦车所处的碳化室编号、装煤动作信号及推焦动作信号数据，并将采集的数据传输至控制模块；

控制模块，根据碳化室编号、装煤动作信号及推焦动作信号数据，计算结焦时间；

温度拟合模块，根据结焦时间，通过多阶高斯函数对标准碳化室温度曲线进行拟合，得到焦炉碳化室标准温度。

一种存储有计算机可读指令的存储介质，所述计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行本发明一实施例中的焦炉碳化室标准温度的获取方法中的步骤。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

本发明一实施例中的焦炉碳化室标准温度的获取方法，根据结焦时间经数学模型形成初步的标准温度，经人工偏置校准后，不再进行干预，保证高可靠性；同时数学模型计算的标准温度可以更好的表证出焦炉生产过程中各碳化室对温度的实际需求，拥有更好的动态响应能力，更为准确。整炉拟合温度参考焦炉的上升下降火道、装煤串序、火落时间及炼焦指数形成最终数学函数，拟合出实际温度。将煤种水分、热值、煤气流量、环境温度、每个碳化室实际装煤量等因素作为前馈补偿进行修正，保证调节过程中的实时性和准确性。

附图说明

图1为本发明一实施例中的焦炉碳化室标准温度的获取方法流图；

图2为本发明一实施例中的焦炉温度控制的逻辑框图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种焦炉碳化室标准温度的获取方法、装置及存储介质作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。

本发明一实施例提供了一种焦炉碳化室标准温度的获取方法，将焦炉本体燃烧过程中温度的动态变化模拟为动态的温度目标，有别于其它方案固定温度目标，更准确，更节能高效。其中，焦炉拟合温度的计算方法，分析采集信号的各种故障因素，统计正常及故障信号数量纳入温度统计，根据焦炉装煤串序的温度统计方法，可允许同一串序内多个温度点故障，容错性更高；根据火道气流方向选取换向后相对稳定区间进行计算，可以排除焦炉换向产生的扰动，比其他方案更准确；同时测温元件的实时监测也较人工测温实时性更高，更可靠。

请参看图1，该焦炉碳化室标准温度的获取方法包括以下步骤：

S1：在焦炉碳化室中布置编码电缆，在编码电缆上设置可识别碳化室编号；

S2：在装煤车或推焦车上安装数据采集装置，所述数据采集装置用于采集装煤车或推焦车所处的碳化室编号、装煤动作信号及推焦动作信号数据，并将采集的数据传输至控制装置；

S3：控制装置根据碳化室编号、装煤动作信号及推焦动作信号数据，计算结焦时间；

S4：根据结焦时间，通过多阶高斯函数对标准碳化室温度曲线进行拟合，得到焦炉碳化室标准温度。

具体的，单个碳化室标准温度是通过数学建模计算出当前结焦时间所对应的碳化室温度，经人工校正后作为当前碳化室的标准温度。碳化室的结焦时间(x)测定：自装煤开始，至推焦结束。

1)首先通过车载无线电台的方式采集装煤车装煤信号、推焦车推焦信号；

2)通过编码电缆精确定位当前时刻装煤的碳化室编号或当前时刻推焦的碳化室编号；

3)经无线传输至控制室APC计算机控制系统。APC计算机控制系统根据碳化室编号，结合该碳化室装煤、推焦动作来计算出整个炼焦过程所用的时间，即结焦时间(x)。

全炉的标准温度是结合各个碳化室的标准温度平均计算得出，由于边炉和其它碳化室的温度曲线截然不同，所以对边炉和其它碳化室温度分开进行数学模型计算，用Matlab软件通过多阶高斯函数对实验室的标准碳化室温度曲线进行拟合，得出最终拟合公式。不同炉型可根据实验数据拟合出不同的公式系数，以下以5.5米捣固焦炉为例：

1)标准碳化室温度(y)：

y＝a1*EXP(-((x-b1)/c1)*((x-b1)/c1))+a2*EXP(-(((x-b2)/c2)*(x-b2)/c2))+

a3*EXP(-(((x-b3)/c3)*(x-b3)/c3))+a4*EXP(-(((x-b4)/c4)*(x-b4)/c4))；

x为结焦时间；EXP：以自然常数e为底的指数函数。

2)边炉碳化室温度(y)：

Y＝a11*EXP(-((x-b11)/c11)*((x-b11)/c11))+a12*EXP(-(((x-b12)/c12)*(x-b1

2)/c12))+a13*EXP(-(((x-b13)/c13)*(x-b13)/c13))+a14*EXP(-(((x-b14)/c14)*(x-b14)/c14))；

x为结焦时间；

3)单孔碳化室标准温度(TV):

TV＝y+JZWD；

JZWD:人工矫正温度；

4)整炉碳化室标准温度(TSV)由各碳化室的标准温度经平均计算得出。作为补偿调节的设定值，以单炉72孔为例：

TSV＝(TV1+TV2+……TV71+TV72)/72。

整炉碳化室拟合温度TSP即焦炉温度，是焦炉温度控制系统中的主要控制对象。通过分析焦炉的上升下降火道、装煤串序、焦炉换向等因素形成最终数学函数计算得出。

1)火道气流方向判断：换向后间隔30S进行碳化室温度采集，采集的数据存储在系统缓存变量区，经过持续判断3分钟的温度趋向判断，当检测温度持续下降，且下降总幅度大于判断幅度(默认5度)，即可认为该火道处于下降火道，反之若温度持续上升，则判断该火道为上升火道。

2)对温度采集信号进行品质分析，按工艺要求规定温度的允许上下限、最大变化速率；诊断断路、短路、温度突变等异常现象，对于异常温度进行报警提醒。温度正常则品质(DQ)输出为1，温度异常则品质(DQ)输出为0；以串序方式统计出温度采集设备正常与故障数量。以装煤92串序1#组串序为例，1#组的有效温度数量：

DQ＝DQ1+DQ11+DQ21+DQ31+DQ41+DQ51+DQ61+DQ71+DQ81。

3)按照装煤串序对温度信号进行汇总,计算该串序拟合温度：

TE1＝T1*DQ1+T11*DQ11+T21*DQ21+T31*DQ31+T41*DQ41+……T81*DQ81。

整炉的温度：

TS＝average(TE1:TE8).

4)对计算出的整炉温度进行选择，选择处于下降火道换向5-10分钟后的温度作为整炉的拟合温度TSP。换向时间的选择可根据焦炉的实际温度表现进行选择。

5)程序代码：

IF JL1AVG1100>JL1AVG100 THEN

JL1_UD:＝TRUE；(*机侧下降气流标志*)

ELSE

JL1_UD:＝FALSE；(*机侧上升气流标志*)

END_IF；

IF JL1_TIMER>＝300AND JL1_UD＝TRUE THEN TSP:＝JL1_AVG；END_IF；

煤种水分、燃气热值、煤气流量、环境温度及装煤量的补偿控制，按照每种因素对于温度的影响，形成折线函数进行修正补偿。

请参看图2，由标准温度TSV为设定温度，以拟合温度TSP作为调节对象，以煤种水分、燃气热值、煤气流量、环境温度及装煤量折算出温度补偿进行调节，输出回炉煤气压力增量，对回炉煤气压力调节系统进行实时补偿。

根据上述方法，本发明还提供了一种焦炉碳化室标准温度的获取装置，该装置包括：

数据采集模块，用于采集装煤车或推焦车所处的碳化室编号、装煤动作信号及推焦动作信号数据，并将采集的数据传输至控制模块；

控制模块，根据碳化室编号、装煤动作信号及推焦动作信号数据，计算结焦时间；

温度拟合模块，根据结焦时间，通过多阶高斯函数对标准碳化室温度曲线进行拟合，得到焦炉碳化室标准温度。

其中，温度拟合模块还用于根据上述焦炉碳化室标准温度的获取方法，拟合整炉温度。

该装置中的数据采集模块、控制模块及温度拟合模块的功能及实现方式均如上述焦炉碳化室标准温度的获取方法所述，在此不再赘述。

本发明的另一实施例还提供了一种计算机可读存储介质。

该计算机可读存储介质可以为非易失性计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质也可以为易失性计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质中存储有指令，当该指令在计算机上运行时，使得计算机执行实施例一中的物流订单打印设备方法的步骤。

焦炉碳化室标准温度的获取方法如果以程序指令的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件的形式体现出来，该计算机软件存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本公开各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-onlymemory，ROM)、随机存取存储器(Random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述得方便和简洁，上述描述的系统及设备的具体执行的识别内容，可以参考前述方法实施例中的对应过程。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。