CN108446845B - 一种烧结过程透气性分段评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烧结过程透气性分段评价方法，经过收集整理烧结生产参数，利用偏最小二乘回归方法，用变量投影重要性指标VIPj来确定风箱负压在解释因变量——烧结经济技术指标的重要性，按照头部、中部、尾部对风箱进行分段，分别按照VIPj加权求和计算风箱负压，以此负压做为烧结头部、中部、尾部透气性分段评价指标，该方法能准确找到头部烧结原始料层透气性、中部燃烧带透气性、尾部烧结矿带透气性影响因素，为有针对性地对这三种透气性调整提供依据。
Description
技术领域
本发明涉及烧结透气性评价技术领域，具体涉及一种烧结过程透气性分段评价方法。
背景技术
烧结是将散料通过高温烧结成块的过程，此工艺特点决定了透气性是生产过程最重要的影响因素。烧结过程从解剖来看，自上而下分烧结矿带、燃烧带、干燥预热带、水分冷凝带四个带，每个带的透气性影响因素复杂而且完全不同。分别评价烧结各带透气性很有必要。经典的沃伊斯料层透气性指数公式给出了综合的理论计算公式。另外一些学者给出了料层各带的阻力损失理论计算公式，但由于都是基于试验室检测或理论计算的结果，跟生产实际差距甚远。目前各行业普遍将主成分做为综合指标的提取依据，主成分只是提取了自变量的方差信息，方差的信息只代表自变量因素变动的程度，并未与因变量联系起来，实际上是一个普遍认识上的重大误区。基于上述原因，需要一种科学准确的方法分段评价烧结过程透气性。
发明内容
本发明利用偏最小二乘回归方法，通过对生产实际数据进行处理，按照头部、中部、尾部对烧结风箱进行分段，分别按照变量投影重要性指标加权求和计算负压，以此负压做为烧结过程透气性分段评价得分值，能准确找到头部烧结原始料层透气性、中部燃烧带透气性、尾部烧结矿带透气性影响因素。
一种烧结过程透气性分段评价方法具体的技术方案包括：
步骤1、收集完整准确的烧结生产参数，自变量X包括：原料品种参数、生产过程的工艺参数，因变量Y包括：各种经济技术指标，并按照时效对应。
步骤2、利用偏最小二乘回归方法对数据进行处理，按照交叉有效性去一预测误差最小原则确定主成分和对应的模型，用变量投影重要性指标VIPj来确定哪个风箱在解释因变量——经济技术指标有重要作用。
步骤3、选取风箱负压VIPj>1的变量，去除头、尾漏风的影响，按照头部、中部、尾部对风箱进行分段，分别按照VIPj加权求和计算负压，某段风箱负压评价得分值＝某段起始风箱VIPj权值×某段起始风箱负压+…+某段结束风箱VIPj权值×某段结束风箱负压。以此负压做为烧结过程透气性分段评价指标。
本发明所带来的有益技术效果：
透气性指数按照烧结工艺特点分为头部、中部、尾部三段分别进行评价，克服了传统的烧结综合透气性指数的弊端，克服了主成分作为指标的误区，以生产过程数据做为模型的样本，更准确更接近实际生产。为进一步准确找到头部烧结原始料层透气性、中部燃烧带透气性、尾部烧结矿带透气性影响因素提供科学依据，从而有针对性分别对这三种透气性进行调整。
具体实施方式
为了更好理解本发明的技术方案及优点，现结合具体实施例对本发明做进一步清楚、完整的说明。
步骤1：尽可能收集完整准确的烧结生产参数，自变量X包括：原料品种参数、生产过程的工艺参数，因变量Y包括：各种经济技术指标，并按照时效对应,如表(1)。
步骤2：利用偏最小二乘回归方法对数据进行处理，首先将数据做标准化处理。X经标准化处理后的数据矩阵记为E0＝(E01,…,E0p)n×p，Y的相应矩阵记为F0＝(F01,…,F0q)n×q。
(1)求矩阵E0'F0F0'E0最大特征值所对应的单位特征向量w1，求成分t1，
t1＝E0w1
E1＝E0-t1p1'
式中，p1＝E0't1/||t1||2
(2)求矩阵E1'F0F0'E1最大特征值所对应的单位特征向量w2，求成分t2，
t2＝E1w2
E2＝E1-t2p2'
式中，p2＝E1't2/||t2||2
……
(m)至第m步，求成分tm＝Em-1wm，wm是矩阵Em-1'F0F0'Em-1最大特征值所对应的单位特征向量。
根据交叉有效性去一预测误差最小原则，确定共抽取m个成分t1，…，tm可以得到一个满意的观测模型，则求F0在t1，…，tm上的普通最小二乘回归方程为F0＝t1r1'+…+tmrm'+Fm，最后还原成原始变量的回归方程
yi＝ai0+ai1xi1+…+aijxij。
xj在解释y时作用的重要性，可以用变量投影重要性指标VIPj来测度：
VIPj＝p[Rd(Y；t1)w1j+…+Rd(Y；tm)wmj]/[Rd(Y；t1)+…+Rd(Y；tm)]
式中，whj是轴wh的第j个分量。VIPj>1即认为xj在解释因变量时具有重要作用，如表(2)。
步骤3：选取风箱负压VIPj>1的变量，去除头(1号)尾(20号)漏风的影响，按照头部(2号、3号)、中部(13号、14号)、尾部(18号、19号)对风箱进行分段，分别按照VIPj加权求和计算负压，某段风箱负压评价得分值＝某段起始风箱VIPj权值×某段起始风箱负压+…+某段结束风箱VIPj权值×某段结束风箱负压。以此负压做为烧结过程透气性分段评价指标，如表(3)、表(4)。
该评价方法的特点是将笼统的透气性指数按照烧结工艺特点分为头部、中部、尾部三段分别进行评价，为进一步准确找到头部烧结原始料层透气性、中部燃烧带透气性、尾部烧结矿带透气性影响因素提供科学依据，从而有针对性分别对这三种透气性进行调整。
表1统计描述
表2变量投影重要性指标VIPj
表3变量投影重要性指标VIPj权值
表4透气性分段评价得分值
| N | 头部负压(KPa) | 中部负压(KPa) | 尾部负压(KPa) |
| 1 | 7.72518 | 16.3809 | 15.0939 |
| 2 | 7.64847 | 16.2419 | 14.9516 |
| 3 | 5.67935 | 8.75743 | 6.89505 |
| 4 | 9.55396 | 16.8998 | 15.4886 |
| 5 | 8.66518 | 15.8898 | 14.3767 |
| 6 | 8.79235 | 16.4388 | 15.2097 |
| 7 | 8.24477 | 17.4574 | 16.1763 |
| 8 | 7.71051 | 17.7152 | 16.6166 |
| 9 | 7.28658 | 17.4082 | 16.0811 |
| 10 | 7.5318 | 16.2798 | 14.8682 |
| 11 | 8.07595 | 16.5222 | 15.3763 |
| 12 | 8.67964 | 16.3758 | 14.9484 |
| 13 | 8.43974 | 16.2258 | 14.8031 |
| 14 | 8.08432 | 16.921 | 15.5762 |
| 15 | 7.9804 | 16.9788 | 15.5721 |
| 16 | 8.45046 | 17.5283 | 16.3949 |
| 17 | 8.37428 | 17.379 | 15.9863 |
Claims (1)
1.一种烧结过程透气性分段评价方法,其特征在于：依次包括以下步骤：
步骤1、收集完整准确的烧结生产参数，自变量X包括：原料品种参数、生产过程的工艺参数，因变量Y包括：各种经济技术指标，并按照时效对应；
步骤2、利用偏最小二乘回归方法对数据进行处理，首先将数据做标准化处理，X经标准化处理后的数据矩阵记为E0＝(E01,…,E0p)n×p，Y的相应矩阵记为F0＝(F01,…,F0q)n×q，求矩阵E0'F0F0'E0最大特征值所对应的单位特征向量w1，求成分t1，t1＝E0w1，E1＝E0-t1p1'，p1＝E0't1/||t1||2，求矩阵E1'F0F0'E1最大特征值所对应的单位特征向量w2，求成分t2，t2＝E1w2，E2＝E1-t2p2'，p2＝E1't2/||t2||2，……，至第m步，求成分tm＝Em-1wm，wm是矩阵Em-1'F0F0'Em-1最大特征值所对应的单位特征向量，根据交叉有效性去一预测误差最小原则，确定共抽取m个成分t1，…，tm可以得到一个满意的观测模型，则求F0在t1，…，tm上的普通最小二乘回归方程为F0＝t1r1'+…+tmrm'+Fm，最后还原成原始变量的回归方程yi＝ai0+ai1xi1+…+aijxij，按照交叉有效性去一预测误差最小原则确定主成分和对应的模型，用变量投影重要性指标VIPj来确定风箱负压在解释因变量——经济技术指标的重要性；
步骤3、选取风箱负压VIPj>1的变量，去除头、尾漏风的影响，按照头部、中部、尾部对风箱进行分段，分别按照VIPj加权求和计算风箱负压，某段风箱负压评价得分值＝某段起始风箱VIPj权值×某段起始风箱负压+…+某段结束风箱VIPj权值×某段结束风箱负压， 以此风箱负压做为烧结过程透气性分段评价指标。
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| 利用偏最小二乘回归方法解析、优化烧结生产过程;顾云松、阿中;《南方金属》;20120229;第11-17页 * |
| 烧结过程状态集成优化控制指导系统的研究;陈许玲;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(博士) 工程科技I辑》;20061215(第12期);正文第15-17页、第20页、图2-2 * |
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