CN112458225A - 一种高炉炉缸液位的在线监测系统 - Google Patents

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CN112458225A CN202011345657.3A CN202011345657A CN112458225A CN 112458225 A CN112458225 A CN 112458225A CN 202011345657 A CN202011345657 A CN 202011345657A CN 112458225 A CN112458225 A CN 112458225A
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李鹏
叶理德
秦涔
欧燕
崔伟
吴映江
李菊艳
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/24—Test rods or other checking devices

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Abstract

本发明公开了一种高炉炉缸液位的在线监测系统，涉及高炉炼铁智能监控领域，包括数据采集模块、液位计算模块、图形显示模块和存储模块，所述数据采集模块用于采集高炉的实时数据，并对所述实时数据进行数据预处理；所述液位计算模块则根据数据采集模块处理的数据进行炉缸液位的计算；所述图形显示模块将计算的结果转换为图形，并提供相应的状态显示；存储模块负责将计算结果存储在固定的表格，用于历史情况的查询以及模型进一步的优化。本发明的高炉炉缸液位的在线监测系统，可帮助操作者直观地了解炉缸的液位状态，及查询炉缸液位的历史信息，有利于高炉长期的稳定高效生产。

Description

一种高炉炉缸液位的在线监测系统
技术领域
本发明涉及高炉炼铁智能监控领域，具体涉及一种高炉炉缸液位的在线监测系统。
背景技术
炉缸液位是一种重要的高炉状态，对高炉的稳定高效生产有着重要的影响。炉缸液位升高使作用在死料柱上的浮力增大，进而造成炉料下降缓慢或不规律，当炉缸液位超过一定的临界值时，还会使高炉下部的压降增大，导致炉缸的透气性下降，影响风量进入高炉。此外，由于铁水和炉渣都对炉缸的耐火材料有很强的化学侵蚀和热冲击，若不及时排放，将会导致耐火材料侵蚀，影响高炉长寿。因此，生产者需要在操作中实时了解炉缸的液位状态，以便及时采取相应的操作。
但是，由于高温高压等恶劣条件，渣铁液位无法直接测量，而现在的一些间接的测量手段也因为受到炉缸环境多变的影响，不能准确判断高炉的液位状态，因而高炉炉缸的出铁过程一般是基于操作者的操作经验，这种方式包含了高度的不确定性，不利于高炉的稳定生产。
发明内容
基于上述问题，本发明提出了一种高炉炉缸液位的在线监测系统，该系统可根据高炉的生产操作数据，通过计算获得炉缸液位，并将计算结果转换为图像，帮助操作者直观地了解炉缸的液位状态，有利于高炉长期的稳定高效生产。
本发明的技术方案：
一种高炉炉缸液位的在线监测系统，包括数据采集模块、液位计算模块、图形显示模块和存储模块，其中，所述数据采集模块用于采集高炉的实时数据，并对所述实时数据进行数据预处理；所述液位计算模块则根据数据采集模块处理的数据进行炉缸液位的计算；所述图形显示模块将计算的结果转换为图形，并提供相应的状态显示；存储模块负责将计算结果存储在固定的表格，用于历史情况的查询以及所述液位计算模块算法的优化。
进一步的，所述数据采集模块采集的数据包括：炉料成分分析数据、高炉料批信息数据、炉顶机械探尺数据、高炉整体炉型设计数据、炉缸设计及耐火材料的物性参数、炉缸热电偶温度数据、风量数据、出铁数据以及出渣数据；所述数据预处理包括：对炉顶机械探尺数据的平均处理、炉缸热电偶温度数据有效性的确认以及风量数据的过滤与平均处理。
进一步的，所述液位计算模块的包括：炉内料批信息计算模块、渣铁平衡计算模块、炉缸内型计算模块和渣铁液位计算模块；
所述炉内料批信息计算模块用于根据高炉整体炉型设计数据、高炉料批信息数据以及炉顶机械探尺数据计算炉料在炉内的分布情况；
所述渣铁平衡计算模块用于利用炉内料批信息计算模块的计算结果以及炉料成分分析数据计算，或是根据风量数据计算炉内渣铁生成信息，并结合出铁数据和出渣数据实时计算炉内的实际铁量；
炉缸内型计算模块用于根据炉缸设计及耐火材料的物性参数计算高炉炉缸的实际内部形状；
渣铁液位计算模块是根据渣铁平衡计算模块的计算结果、渣铁密度计算渣铁体积，并结合死料柱的信息以及炉缸内型计算模块的计算结果计算炉缸中实际的渣铁液位。
进一步的，将死料柱漂浮信息与炉缸内的渣铁体积进行迭代获取准确的死料柱漂浮状态及炉缸液位信息。
进一步的，所述图形显示模块用于将计算结果转换为图形显示，并直观地提供相关状态的提示信息；所述图形显示的内容包括：炉缸实际内型图形、死料柱示意图形、铁水液位显示、炉渣液位显示、渣铁液位状态显示及提醒。
进一步的，所述数据存储模块用于将计算结果及相应地状态信息存储在结构化数据表中。
本发明的高炉炉缸液位的在线监测系统，实时采集高炉的生产操作数据，通过平衡计算获得炉缸液位，并将计算结果转换为图像和结构化数据表，帮助操作者直观地了解炉缸的液位状态，及查询炉缸液位的历史信息，有利于高炉长期的稳定高效生产。
附图说明
附图1为本发明提供的一种高炉炉缸液位的在线监测系统的结构图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种高炉炉缸液位的在线监测系统，该系统包括数据采集模块101、液位计算模块102、图形显示模块103和数据存储模块104，其中，数据采集模块101用于采集高炉的实时数据，并对其进行数据预处理，液位计算模块102则根据数据采集模块101处理的数据进行炉缸液位的计算，图形显示模块103用于将计算的结果转换为图形，并提供相应的状态显示，数据存储模块负责将计算结果存储在结构化数据表中，用于历史情况的查询以及模型进一步的优化。
1、数据采集模块101
数据采集模块101主要用于高炉的生产操作数据采集及预处理，采集的数据包括炉料成分分析数据、高炉料批信息数据(重量、种类、比重)、炉顶机械探尺数据、高炉整体炉型设计数据、炉缸设计及耐火材料的物性参数(炉缸设计数据、耐火材料及热电偶的布置、耐火材料的导热系数)、炉缸热电偶温度数据、风量数据、出铁数据以及出渣数据。
数据的预处理包括对炉顶机械探尺数据的平均处理、炉缸热电偶温度数据有效性的确认以及风量数据的过滤与平均处理。
2、液位计算模块102
液位计算模块102主要用于高炉炉缸液位的计算，包括炉内料批信息计算模块1021、渣铁平衡计算模块1022、炉缸内型计算模块1023、渣铁液位计算模块1024等功能模块。
炉内料批信息计算模块1021主要是根据高炉整体炉型设计数据、高炉料批信息数据以及炉顶机械探尺数据计算炉料在炉内的分布情况。
渣铁平衡计算模块1022主要是利用炉内料批信息计算模块1021的计算结果以及炉料成分分析数据/风量数据计算炉内渣铁生成信息，并结合出铁数据和出渣数据实时计算炉内的实际铁量。
炉缸内型计算模块1023主要是根据炉缸设计及耐火材料的物性参数计算高炉炉缸的实际内部形状。
渣铁液位计算模块1024是根据渣铁平衡计算模块1022的计算结果和渣铁密度计算渣铁体积，并结合死料柱的信息(包括体积、空隙度等)以及炉缸内型计算模块1023的计算结果，计算炉缸中实际的渣铁液位。
特别的，将死料柱漂浮信息与炉缸内的渣铁体积进行迭代获取准确的死料柱漂浮状态及炉缸液位信息。
3、图形显示模块103
本模块的主要作用是将计算结果转换为图形显示，并直观地提供相关状态的提示信息。显示内容包括炉缸实际内型图形、死料柱示意图形、铁水液位显示、炉渣液位显示、渣铁液位状态显示及提醒。
渣铁液位状态是根据渣铁的液位及其与风口和铁口的关系进行判断，对液位状态进行提醒，特别地，当炉渣液位接近风口到一定距离、或渣铁液位低于铁口一定距离时进行状态提醒。
4、数据存储模块104
本模块的主要作用是将计算结果及相应地状态信息存储在结构化数据表(如数据库、带函数应用的表格等)中，通过结构化数据表，可以方便地查询高炉炉缸液位的历史信息，且可以方便地进行数据调用，以进行液位计算模块102算法的优化。
该系统可以准确、方便地对高炉炉缸的液位进行在线监控，为高炉的生产和操作提供帮助。
应当理解的是，本说明未详细阐述的部分均属于现有技术。
应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种高炉炉缸液位的在线监测系统，其特征在于：包括数据采集模块、液位计算模块、图形显示模块和数据存储模块，其中，所述数据采集模块用于采集高炉的实时数据，并对所述实时数据进行数据预处理；所述液位计算模块则根据数据采集模块的实时数据和预处理数据进行炉缸液位的计算；所述图形显示模块将计算的结果转换为图形，并提供相应的状态显示；所述数据存储模块负责将计算结果存储在格式化数据表中，用于历史情况的查询以及所述液位计算模块算法的优化。
2.如权利要求1所述的高炉炉缸液位的在线监测系统，其特征在于：所述数据采集模块采集的数据包括：炉料成分分析数据、高炉料批信息数据、炉顶机械探尺数据、高炉整体炉型设计数据、炉缸设计及耐火材料的物性参数、炉缸热电偶温度数据、风量数据、出铁数据以及出渣数据；所述数据预处理包括：对炉顶机械探尺数据的平均处理、炉缸热电偶温度数据有效性的确认以及风量数据的过滤与平均处理。
3.如权利要求2所述的高炉炉缸液位的在线监测系统，其特征在于：所述液位计算模块的包括：炉内料批信息计算模块、渣铁平衡计算模块、炉缸内型计算模块和渣铁液位计算模块；
所述炉内料批信息计算模块用于根据高炉整体炉型设计数据、高炉料批信息数据以及炉顶机械探尺数据计算炉料在炉内的分布情况；
所述渣铁平衡计算模块用于利用炉内料批信息计算模块的计算结果以及炉料成分分析数据/风量数据计算炉内渣铁生成信息，并结合出铁数据和出渣数据实时计算炉内的实际铁量；
所述炉缸内型计算模块用于根据炉缸设计及耐火材料的物性参数计算高炉炉缸的实际内部形状；
所述渣铁液位计算模块用于根据渣铁平衡计算模块的计算结果、渣铁密度计算渣铁体积，并结合死料柱信息以及炉缸内型计算模块的计算结果，计算炉缸中实际的渣铁液位。
4.如权利要求3所述的高炉炉缸液位的在线监测系统，其特征在于：所述渣铁液位计算模块还用于将死料柱信息与炉缸内的渣铁体积进行迭代获取准确的死料柱漂浮状态及炉缸液位信息。
5.如权利要求1所述的高炉炉缸液位的在线监测系统，其特征在于：所述图形显示模块用于将计算结果转换为图形显示，并直观地提供相关状态的提示信息；所述图形显示的内容包括：炉缸实际内型图形、死料柱示意图形、铁水液位显示、炉渣液位显示、渣铁液位状态显示及提醒。
6.如权利要求1所述的高炉炉缸液位的在线监测系统，其特征在于：所述数据存储模块用于将计算结果及相应地状态信息存储在结构化数据表中。
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