[發明專利]一種基于溫度趨勢特征提取的焙燒爐實時爐況評估方法

有效

• 申請號: 202110147686.7
• 申請日: 2021-02-03
• 公開（公告）號: CN112923727B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 陽春華;蔣夢軒;李勇剛;孫備;桂衛華;朱紅求;馮振湘;黃科科;龍雙
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: F27B15/18
• 分類號: F27B15/18;G06F30/20
• 代理公司: 長沙啟昊知識產權代理事務所(普通合伙) 43266
• 代理人: 謝珍貴

本發明公開了一種基于溫度趨勢特征提取的焙燒爐實時爐況評估方法，用最小二乘法來對輸入的實時溫度信號進行一次和二次擬合，然后通過閾值來對該擬合信號的一次和二次擬合信號的最大誤差以及累積誤差進行判斷，將實時溫度信號進行自適應分段處理，然后根據趨勢劃分判斷依據得到當前溫度信號的定性趨勢類別，結合當前溫度信號值及專家規則來評估當前爐況，能有效判斷當前焙燒爐沸騰層的正常與異常狀態及提前提醒異常狀態，從而有效保證焙燒爐的穩定運行。

技術領域

本發明涉及過程控制技術領域，尤其涉及一種基于溫度趨勢特征提取的焙燒爐實時爐況評估方法。

背景技術

焙燒過程的主要目標是提高焙燒產物的可溶鋅率，在這過程中起到關鍵影響因素的有溫度、氧氣系數和雜質含量，其中氧氣系數和雜質含量都是確定的，所以現場通常以溫度的穩定控制作為焙燒狀態的主要評價標準。在實際操作中，一般以沸騰層的溫度作為對焙燒狀態好壞的判斷條件。當沸騰層溫度過高或過低時，需要相應地調節進料量與鼓風量來將溫度控制在一個合理的范圍內；當沸騰層溫度分布不均時，也可以反映出沸騰焙燒爐內是否可能已經出現燒結等異常工況。但在實際控制中，為了方便現場的生產管理，一般以沸騰層標溫作為對焙燒爐沸騰層的評價指標，現場操作人員主要負責判斷當前沸騰層標溫是否在合理區間內，而對于沸騰層溫度變化趨勢沒有一個定性的評價標準，在溫度發生劇烈變化時不能及時發現。因此，研究對焙燒過程沸騰層溫度變化趨勢，對于焙燒過程穩定控制、焙燒爐的設備維護和提高焙燒產物可溶鋅率等有著十分重要的意義。

在工業生產現場主要通過人工監測焙燒爐沸騰層標溫的實時溫度。沸騰層標溫由焙燒爐沸騰層上層五個測溫點經過特殊加權算法得到，可以一定程度反映焙燒爐沸騰層的標溫狀態。當沸騰層標溫過低時通過調高進料量來提高沸騰層標溫，沸騰層標溫過高時調低進料量來降低沸騰層標溫，使焙燒爐焙燒氛圍穩定在一個合理的區間。由于焙燒爐沸騰層溫度主要基于進料量與進料組分而發生變化，而焙燒爐存在著大時滯問題，進料量的變化通常需要10-20分鐘的時間才能反映到沸騰層標溫變化上。現場人工調節方式主要通過觀察當前焙燒爐沸騰層標溫值的高低來調節進料量，而忽視溫度的變化趨勢信息，這使得現場在沸騰層標溫穩定控制上存在著一定的過調節、欠調節和調整不及時現象。

發明內容

(一)要解決的技術問題

基于上述問題，本發明提供一種基于溫度趨勢特征提取的焙燒爐實時爐況評估方法，解決焙燒爐存在著大時滯，影響沸騰層標溫穩定控制的問題。

(二)技術方案

基于上述的技術問題，本發明提供一種基于溫度趨勢特征提取的焙燒爐實時爐況評估方法，包括以下步驟：

S1、獲取傳感器采樣的沸騰層標溫檢測值，即長度為n的時間序列s，擬合為m階多項式；

S2、根據所述多項式構建溫度趨勢模型，提取新趨勢，得到每一段新趨勢對應的二次擬合模型的系數；

S3、根據所述每一段新趨勢對應的二次擬合模型中的系數求得每一段新趨勢的一階導數初始值、一階導數最終值和二階導數值，從而為每一段新趨勢分配基元，即溫度趨勢；

步驟S2中提取新趨勢的方法為：

S2.1、構建趨勢模型；

S2.2、計算一次最大誤差及其第一閾值th_1,i，一次累計誤差cusum(t_1,i+1)及其第二閾值th_2,i，判斷是否且|cusum(t_1,i+1)|≤th_2,i，若是，則令i＝i+1，進入步驟S2.1，否則進入步驟S2.3；

S2.3、計算二次最大誤差及其第三閾值th_3,i，判斷是否若是，則進入步驟S2.5，否則，進入步驟S2.4；