[發明專利]一種基于公共子空間分離的電熔鎂爐運行故障檢測方法

有效

• 申請號: 201410232334.1
• 申請日: 2014-05-27
• 公開（公告）號: CN103995515A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 張穎偉;張傳放;樊云鵬
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發明屬于故障檢測與診斷技術領域，具體涉及一種基于公共子空間分離的電熔鎂爐運行故障檢測方法。

背景技術

電熔鎂爐屬于埋弧電弧爐設備，如圖1所示，主要包括電熔鎂爐本體，主電路設備和控制設備三部分。其中，電熔鎂爐的本體主要由爐體、電極夾持器、電極升降機構等組成。爐體由爐殼和爐底鋼板組成，爐殼一般為圓形，稍有錐形，為便于熔砣脫殼，在爐殼壁上焊有吊環。電極夾持器能夠夾持電極，便于電纜傳輸電流。在熔煉過程中，隨著爐料的熔化，爐池液位會不斷上漲，操作工人要隨時升降電極達到調整電弧長度的目的。電極升降機構可使電極沿導軌上下垂直移動，減少電極晃動的情況，保持爐內熱功率分配平衡，從而降低漏爐事故的發生。變壓器和斷網屬于主電路設備，而在爐子邊設有控制室，控制電極升降。爐下設有移動小車，作用是將熔化完成的熔塊移到固定工位，冷卻出爐。

電熔鎂爐的主要產品是電熔鎂砂，而電熔鎂砂的熔煉過程是一個十分復雜的過程，受很多因素的影響。在電熔鎂砂的生產過程中，會經歷熔融、排析、提純、結晶等主要階段，包含了多種物理和化學變化。由于冶煉過程中爐料的不斷熔化，熔池中會同時存在固態、氣態、熔融態等多種形態，同時氧化鎂粉在熔化是會產生大量氣體，容易造成噴爐現象。

由于目前我國多數電熔鎂爐冶煉過程自動化程度還比較低，往往在生產過程中會出現故障和異常情況頻繁發生的情況。其中，由于電極執行器在移動電極過程中出現故障或者左右晃動不穩等原因導致電極距離電熔鎂爐的爐壁過近，可以導致電熔鎂爐的爐體熔化，即發生漏爐事故，

另外，由于加熱過程中爐料下面產生的大量氣體萬一得不到迅速的釋放，會導致爐體內爐料噴發，輕則嚴重影響產品產量和質量，給企業帶來經濟損失，重則威脅人們的生命安全。這就需要及時地檢測電熔鎂爐冶煉過程中出現的異常和故障。

在比較復雜系統中，生產的進行不會按照某一標準的條件而確定某一個單一的運行模式，往往需要根據不同的工況和負載，提供不同的運行模式及運行點。因此，需要采用多模式的數據模型，并提出相應的故障檢測方法。

常見的多模式過程監測方法有全局建模方法，以及局部分別建模方法等。

所謂全局建模方法就是把從多個模式采集到的過程數據聚集在一起，建立一個全局統一的數學模型。這種建模方法優點是能夠涵蓋每個模式的統計信息，缺點是雖然可以利用這種方法對不同模式進行監測，但是由于沒有對不同的模式進行區分，因此一般對各個模式的數據的監測效果不佳。

局部分別建模方法采用對不同的運行模式下采集的數據分別進行建模監測，這種方法可以提高每個模式的分解率，充分利用了每個模式獨具的信息。但是由于忽略了模式之間的相似性，因此難以確定新的采樣所在的運行模式。另外，這種方法在建模和模式切換時運行量較大。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提供一種基于公共子空間分離的電熔鎂爐運行故障檢測方法。

本發明的技術方案：

一種基于公共子空間分離的電熔鎂爐運行故障檢測方法，按如下步驟進行：

步驟1：采集離線歷史數據，按其屬性形成數據集合；

在電熔鎂爐運行過程中，設定有M個運行模式，當電熔鎂爐穩定運行在不同模式時分別采集M個模式下三相電壓值U_A、U_B、U_C、三相電流值I_A、I_B、I_C、三個電極位置P_A、P_B、P_C及爐溫T；得到電熔鎂爐運行過程離線歷史數據集Χ_m＝[x₁^m,…,x_N^m]^T∈(N×J)及電熔鎂爐產品質量離線歷史數據集Y_m＝[y₁^m,…,y_N^m]^T∈(N×J)，其中，m＝1,2,…,M，上標m代表第m個運行模式；下標N為第m個運行模式下數據采樣的個數；J為變量個數；

步驟2：對數據進行處理，建立電熔鎂爐運行過程的監測模型；