JPH0559415A - Apparatus for estimating furnace heat variation in blast furnace - Google Patents
Apparatus for estimating furnace heat variation in blast furnaceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は,高炉の炉熱の変化を推
定する高炉炉熱変化推定装置に係り,特に上記炉熱の変
化の推定に教師データを必要とすることなく学習を行う
ことのできる自己組織化特徴マッピングアルゴリズムを
用いたニューラルネットワークを適用した高炉炉熱変化
推定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a blast furnace furnace heat change estimating device for estimating a change in furnace heat of a blast furnace, and in particular, to perform learning without needing teacher data for estimating the change in furnace heat. The present invention relates to a thermal change estimation device for blast furnaces using a neural network that uses a self-organizing feature mapping algorithm.
【0002】[0002]
【従来の技術】高炉の炉壁付着物が何らかの原因で剥離
し落下する,いわゆる(壁落ち)が発生した場合,上記
炉壁付着物が炉熱,例えば溶銑温度の低下を誘発し操業
上の悪影響をおよぼすことがある。このような場合,従
来においては,熟練オペレータが高炉に配備された各種
のセンサからの情報に基づいて炉熱の低下を予測し,こ
の予測結果に応じて適切な操業アクションを炉熱の低下
に先立って実行するといった方法をとっていた。そこ
で,本発明者らは,上記炉熱の低下を熟練オペレータに
よらず自動的に推定する高炉操業状態推定装置を開発
し,特願平3−179275号として出願した。この高
炉操業状態推定装置は,上記自己組織化特徴マッピング
アルゴリズムを適用したいわゆるコホーネン型のニュー
ラルネットワークを備えている。また,上記高炉操業状
態推定装置は,高炉の炉壁に設けられた複数の温度セン
サからの各炉壁温度データを監視し,過去所定期間内の
上記炉壁温度データの変化に基づいて当該温度センサ位
置における壁落を判定し,すべての温度センサ位置に付
いての壁落の有無を示す壁落位置分布データを作成す
る。そこで,上記ニューラルネットワークの学習時に
は,予め用意された学習用の壁落位置分布データが上記
ニューラルネットワークに入力されてあるニューロンが
特定され,主としてこのニューロンおよび近隣のニュー
ロンに付随する重みの学習が自動的に行われ学習済の重
みが最終的にメモリに格納される。同時に,上記学習用
の壁落位置分布データに対応し,経験上将来的な炉熱の
低下を表す炉熱低下指数が上記特定されたニューロンに
割付られる。各ニューロンに割りつけられた炉熱低下指
数は平均化されその平均値がメモリに格納される。そこ
で,炉熱低下の推定時には,上記学習済のニューラルネ
ットワークに,新たな壁落位置分布データが入力され
て,この新たな壁落位置分布データに最も近似した重み
を持つニューロンが特定される。そして,上記特定され
たニューロンに割りつけられている炉熱低下指数の平均
値が上記高炉の炉熱低下の度合いとして推定されるよう
になっている。2. Description of the Related Art When a so-called (wall drop) occurs, in which a deposit on a furnace wall of a blast furnace separates and falls for some reason, the deposit on the furnace wall induces a decrease in furnace heat, for example, a hot metal temperature, which causes a problem in operation. May have adverse effects. In such a case, conventionally, a skilled operator predicts a decrease in furnace heat based on information from various sensors arranged in the blast furnace, and takes an appropriate operation action to decrease the furnace heat according to the prediction result. I had to do it in advance. Therefore, the inventors of the present invention developed a blast furnace operating state estimating device that automatically estimates the decrease in the furnace heat without using a skilled operator, and filed an application as Japanese Patent Application No. 3-179275. This blast furnace operation state estimation device is provided with a so-called Kohonen type neural network to which the self-organizing feature mapping algorithm is applied. Further, the blast furnace operating state estimation device monitors each furnace wall temperature data from a plurality of temperature sensors provided on the furnace wall of the blast furnace, and based on a change in the furnace wall temperature data within a predetermined period in the past, the temperature concerned is monitored. Wall drops at the sensor positions are determined, and wall drop position distribution data indicating the presence or absence of wall drops at all temperature sensor positions is created. Therefore, at the time of learning of the neural network, a neuron to which the prepared wall drop position distribution data for learning is input to the neural network is specified, and the learning of the weight mainly associated with this neuron and neighboring neurons is automatically performed. And the learned weights are finally stored in the memory. At the same time, a furnace heat decrease index, which corresponds to the above-mentioned wall fall position distribution data for learning and empirically indicates a future decrease in furnace heat, is assigned to the specified neuron. The furnace heat drop index assigned to each neuron is averaged and the average value is stored in the memory. Therefore, at the time of estimating the reactor heat drop, new wall drop position distribution data is input to the learned neural network, and the neuron having the weight most approximate to the new wall drop position distribution data is specified. Then, the average value of the furnace heat decrease index assigned to the specified neuron is estimated as the degree of the furnace heat decrease of the blast furnace.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら,上記し
たような高炉の炉熱の変化は,上記炉壁温度分布データ
に基づいて求められた壁落ちの有無のみを示す壁落位置
分布データのみによっては説明し得ない場合がある。こ
れは,上記炉熱の変化に対しては,様々な操業因子が複
雑に関与しているからである。上記壁落位置分布データ
以外の他の操業因子としては,例えば上記壁落位置にお
ける炉壁温度の変化や炉内におけるいわゆるソリューシ
ョンロス反応の変化が上げられる。上記ソリューション
ロス反応は,一旦炉内で生じた炭酸ガスによりコークス
が浪費される吸熱反応であって,次の反応式で示され
る。 CO2 +C→2CO+△H 但し,△Hは負の反応熱である。ところが,本発明者ら
による先の出願の発明においては,上記したような炉壁
の壁落位置に於ける炉壁温度の変化あるいはソリューシ
ョンロス反応の変化といった上記他の操業因子が考慮さ
れておらず,高炉の実状に,より即した炉熱変化の推定
を行いたいという要請があった。そこで,本発明の目的
とするところは,壁落位置分布データのみならず,上記
壁落位置に於ける炉壁温度変化や上記ソリューションロ
ス反応の変化を考慮することにより高炉の実状により即
した推定精度の良い高炉炉熱変化推定装置を提供するこ
とにある。However, the change in the furnace heat of the blast furnace as described above depends on only the wall fall position distribution data showing only the presence or absence of the wall fall obtained based on the furnace wall temperature distribution data. There are times when I cannot explain. This is because various operating factors are involved in the change in the furnace heat in a complicated manner. Other operating factors other than the wall drop position distribution data are, for example, changes in the furnace wall temperature at the wall drop position and changes in the so-called solution loss reaction in the furnace. The solution loss reaction is an endothermic reaction in which coke is wasted by carbon dioxide gas once generated in the furnace, and is represented by the following reaction formula. CO2 + C → 2CO + ΔH However, ΔH is negative reaction heat. However, in the invention of the previous application by the present inventors, the above-mentioned other operating factors such as the change of the furnace wall temperature or the change of the solution loss reaction at the falling position of the furnace wall as described above are not taken into consideration. Instead, there was a request to estimate the change in furnace heat more closely to the actual condition of the blast furnace. Therefore, the object of the present invention is to estimate not only the wall fall position distribution data but also the change in the furnace wall temperature at the wall fall position and the change in the solution loss reaction described above, which is more suitable for the actual condition of the blast furnace. An object of the present invention is to provide an accurate blast furnace heat change estimation device.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に,第1の発明が採用する主たる手段は,その要旨とす
るところが,高炉の所定期間内の炉壁温度分布データに
基づいて炉内温度の変化の推定を行う高炉炉熱変化推定
装置において,少なくとも,上記所定期間内に,上記高
炉の炉内に投入された炭素量,上記炉内で定常に使用さ
れた炭素量及び銑鉄生産量より上記炉内におけるソリュ
ーションロスの変化データを上記炉壁温度分布データ毎
に演算するソリューションロス変化演算手段と,上記炉
壁温度分布データを構成する入力データ毎に演算重みを
付与し上記入力データと演算重みの積の和に関する関数
を出力するべく格子状に概念上配列された複数の情報処
理部と,予め設定された学習用の炉壁温度分布データを
上記複数の情報処理部に入力し演算することにより特定
された情報処理部及びその近傍番地の情報処理部の演算
重みを変更し上記情報処理部間に演算重みの重軽の異な
る環境を形成して上記学習用の炉壁温度分布データをこ
れに対応する情報処理部毎に分類するデータ分類手段と
を有する第1のニューラルネットワークと,上記情報処
理部間の重軽の異なる環境に対応して得られた上記分類
後の演算重みを格納するとともに,上記分類された学習
用の炉壁温度分布データ毎の上記ソリューションロスの
変化データとその時の炉内温度の変化データから求めた
上記炉内温度の変化を推定するためのソリューションロ
ス変化量の閾値を上記特定された情報処理部毎に格納す
る第1のメモリ手段と,新たな炉壁温度分布データを上
記第1のニューラルネットワークに入力したとき上記第
1のメモリ手段に格納された演算重みに基づいて特定さ
れた情報処理部又はこれに近い情報処理部の上記ソリュ
ーションロス変化量の閾値に基づいて高炉の炉内温度の
変化を推定する第1の演算手段とを具備してなる点に係
る高炉炉熱変化推定装置として構成されている。In order to achieve the above-mentioned object, the main means adopted by the first invention is, in essence, the fact that the inside of the furnace is based on the temperature distribution data of the furnace wall within a predetermined period of the blast furnace. In a blast furnace thermal change estimation device for estimating temperature changes, at least the amount of carbon charged into the blast furnace, the amount of carbon used steadily in the blast furnace, and the amount of pig iron production within the predetermined period. From the solution loss change calculation means for calculating the change data of the solution loss in the furnace for each of the furnace wall temperature distribution data and the input data by giving a calculation weight to each of the input data forming the furnace wall temperature distribution data. A plurality of information processing units that are conceptually arranged in a grid pattern to output a function related to the sum of products of the calculation weights, and preset learning wall temperature distribution data for learning are stored in the plurality of information processing units. By changing the calculation weights of the information processing unit and the information processing unit at the address near the specified information processing unit by inputting into the unit and calculating, an environment with different calculation weights is formed between the information processing units. A first neural network having a data classification means for classifying the furnace wall temperature distribution data for each information processing unit corresponding thereto, and the above classification obtained corresponding to different light and light environments between the information processing units. The subsequent calculation weights are stored, and the change in the reactor temperature obtained from the change data of the solution loss and the change data of the reactor temperature at that time for each of the classified furnace wall temperature distribution data for learning is estimated. For storing the threshold value of the solution loss change amount for each of the specified information processing units, and the new furnace wall temperature distribution data in the first neural network. When a force is applied, the change in the furnace temperature of the blast furnace is made based on the threshold value of the solution loss change amount of the information processing unit specified on the basis of the calculation weight stored in the first memory means or the information processing unit close to the information processing unit. It is configured as a blast furnace thermal change estimation device according to the point including a first calculation means for estimating.
【0005】また,上記目的を達成するために,第2の
発明が採用する主たる手段は,その要旨とするところ
が,高炉の所定期間内の炉壁温度分布データに基づいて
炉壁の脱落による炉内温度の変化の推定を行う高炉炉熱
変化推定装置において,上記所定期間内の炉壁温度分布
データに基づいて炉壁の脱落位置分布データを作成する
炉壁脱落位置分布データ作成手段と,上記作成された脱
落位置分布データ毎に上記炉壁の脱落位置における炉壁
温度の変化データを演算する壁落位置温度変化演算手段
と,上記脱落位置分布データを構成する入力データ毎に
演算重みを付与し上記入力データと演算重みの積の和に
関する関数を出力するべく格子状に概念上配列された複
数の情報処理部と,予め設定された学習用の脱落位置分
布データを上記複数の情報処理部に入力し演算すること
により特定された情報処理部及びその近傍番地の情報処
理部の演算重みを変更し上記情報処理部間に演算重みの
重軽の異なる環境を形成して上記学習用の脱落位置分布
データをこれに対応する情報処理部毎に分類するデータ
分類手段とを有する第2のニューラルネットワークと,
上記情報処理部間の重軽の異なる環境に対応して得られ
た上記分類後の演算重みを格納するとともに,上記分類
された学習用の脱落位置分布データ毎の上記炉壁温度の
変化データとその時の炉内温度の変化データから求めた
上記炉内温度の変化を推定するための炉壁温度変化量の
閾値を上記特定された情報処理部毎に格納する第2のメ
モリ手段と,新たな脱落位置分布データを上記第2のニ
ューラルネットワークに入力したとき上記第2のメモリ
手段に格納された演算重みに基づいて特定された情報処
理部又はこれに近い情報処理部の上記炉壁温度変化量の
閾値に基づいて高炉の炉内温度の変化を推定する第2の
演算手段とを具備してなる点に係る高炉炉熱変化推定装
置として構成されている。Further, in order to achieve the above object, the main means adopted by the second invention is the gist thereof, in which the furnace wall is dropped due to the falling of the furnace wall based on the furnace wall temperature distribution data within a predetermined period of the blast furnace. In a blast furnace thermal change estimation device for estimating a change in internal temperature, a furnace wall drop position distribution data creating means for creating a drop position distribution data of a furnace wall based on the furnace wall temperature distribution data within the predetermined period, and Wall drop position temperature change calculation means for calculating change data of the furnace wall temperature at the drop position of the furnace wall for each created drop position distribution data, and calculation weight for each input data constituting the drop position distribution data Then, a plurality of information processing units conceptually arranged in a grid pattern to output a function relating to the sum of products of the input data and the calculation weights, and a plurality of preset falling position distribution data for learning are provided. The learning is performed by changing the calculation weights of the information processing unit specified by inputting to the information processing unit and performing calculation and the information processing units at the addresses near the information processing unit to form environments with different calculation weights between the information processing units. Neural network having a data classifying unit that classifies the dropout position distribution data for each information processing unit corresponding thereto,
The calculation weights after the classification obtained corresponding to different light and light environments between the information processing units are stored, and the change data of the furnace wall temperature for each of the classified falling position distribution data for learning is stored. Second memory means for storing the threshold value of the furnace wall temperature change amount for estimating the change in the furnace temperature, which is obtained from the change data in the furnace temperature at that time, for each specified information processing unit, When the falling position distribution data is input to the second neural network, the furnace wall temperature change amount of the information processing unit specified based on the calculation weight stored in the second memory means or an information processing unit close to the information processing unit. And a second calculation means for estimating a change in the temperature inside the blast furnace on the basis of the threshold value of 1.
【0006】さらに,上記目的を達成するために,第3
の発明が採用する主たる手段は,その要旨とするところ
が,高炉の所定期間内の炉壁温度分布データに基づいて
炉内温度の変化の推定を行う高炉炉熱変化推定装置にお
いて,上記所定期間内の炉壁温度分布データに基づいて
炉壁の脱落位置分布データを作成する炉壁脱落位置分布
データ作成手段と,上記作成された脱落位置分布データ
毎に上記炉壁の脱落位置における炉壁温度の変化データ
を演算する壁落位置温度変化演算手段と,少なくとも,
上記所定期間内に,上記高炉の炉内に投入された炭素
量,上記炉内で定常に使用された炭素量及び銑鉄生産量
より上記炉内におけるソリューションロスの変化データ
を上記炉壁温度分布データ毎に演算するソリューション
ロス変化演算手段と,上記脱落位置分布データを構成す
る入力データ毎に演算重みを付与し上記入力データと演
算重みの積の和に関する関数を出力するべく格子状に概
念上配列された複数の情報処理部と,予め設定された学
習用の脱落位置分布データを上記複数の情報処理部に入
力し演算することにより特定された情報処理部及びその
近傍番地の情報処理部の演算重みを変更し上記情報処理
部間に演算重みの重軽の異なる環境を形成して上記学習
用の脱落位置分布データをこれに対応する情報処理部毎
に分類するデータ分類手段とを有する第3のニューラル
ネットワークと,上記情報処理部間の重軽の異なる環境
に対応して得られた上記分類後の演算重みを格納すると
ともに,上記分類された学習用の脱落位置分布データ毎
の上記炉壁温度の変化データ及び上記ソリューションロ
スの変化データとその時の炉内温度の変化データから求
めた上記炉内温度の変化を推定するための炉壁温度変化
量の閾値及びソリューションロス変化量の閾値を上記特
定された情報処理部毎に格納する第3のメモリ手段と,
新たな脱落位置分布データを上記第3のニューラルネッ
トワークに入力したとき上記第3のメモリ手段に格納さ
れた演算重みに基づいて特定された情報処理部又はこれ
に近い情報処理部の上記炉壁温度変化量及びソリューシ
ョンロス変化量の各閾値に基づいて高炉の炉内温度の変
化を推定する第3の演算手段とを具備してなる点に係る
高炉炉熱変化推定装置として構成されている。Further, in order to achieve the above object, a third
The main means adopted by the invention of claim 1 is, in the blast furnace heat change estimation device for estimating the change in the furnace temperature based on the furnace wall temperature distribution data within the predetermined period of the blast furnace, within the predetermined period. For creating the falling wall position distribution data of the furnace wall based on the furnace wall temperature distribution data, and the furnace wall temperature at the falling position of the furnace wall for each of the created falling position distribution data. Wall fall position temperature change calculation means for calculating change data, and at least
Based on the amount of carbon put into the furnace of the blast furnace, the amount of carbon used steadily in the furnace, and the amount of pig iron produced within the predetermined period, the change data of the solution loss in the furnace is used to obtain the temperature distribution data of the furnace wall. A solution loss change calculating means for each calculation, and a calculation weight is given to each input data forming the dropout position distribution data, and conceptually arranged in a grid pattern so as to output a function related to the sum of products of the input data and the calculation weight. Calculation of the specified information processing unit and the information processing unit specified by inputting and calculating the preset falling position distribution data for learning into the plurality of information processing units A data amount for changing the weights to form environments with different calculation weights between the information processing units and classifying the learning dropout position distribution data for each corresponding information processing unit. A third neural network having a means, and storing the post-classification operation weights obtained in correspondence with different heavy and light environments between the information processing units, and storing the classified falling position distribution for learning. Reactor wall temperature change amount threshold value and solution loss for estimating the change in the furnace temperature obtained from the change data of the furnace wall temperature for each data and the change data of the solution loss and the change data of the furnace temperature at that time Third memory means for storing the threshold value of the variation amount for each of the identified information processing units,
When the new falling position distribution data is input to the third neural network, the furnace wall temperature of the information processing unit specified on the basis of the calculation weight stored in the third memory means or an information processing unit close to the information processing unit. It is configured as a blast furnace heat change estimation device according to a point including a third calculation means for estimating a change in the in-furnace temperature of the blast furnace based on each threshold value of the change amount and the solution loss change amount.
【0007】[0007]
【作用】上記第1の発明によれば,まずソリューション
ロス変化演算手段が少なくとも,所定期間内に,高炉の
炉内に投入された炭素量,上記炉内で定常に使用された
炭素量及び銑鉄生産量より上記炉内における学習用のソ
リューションロスの変化データを上記炉壁温度分布デー
タ毎に演算する。続いて,第1のニューラルネットワー
クの学習時に,データ分類手段が予め設定された学習用
の炉壁温度分布データを概念上格子状に配列された複数
の情報処理部に入力し演算することにより特定された情
報処理部の内それぞれに付随する演算重みと上記炉壁温
度分布データとの差が小さい情報処理部を特定し,この
特定された情報処理部及びその近傍番地の情報処理部の
演算重みを自動的に変更し上記情報処理部間に演算重み
の重軽の異なる環境を形成して上記学習用の炉壁温度分
布データをこれに対応する情報処理部毎に分類する。こ
の時,上記情報処理部間の重軽の異なる環境に対応して
得られた上記分類後の演算重みが第1のメモリ手段に格
納され,上記学習用の炉壁温度分布データ毎の上記ソリ
ューションロスの変化データとその時の炉内温度の変化
データから求めた上記炉内温度の変化を推定する為のソ
リューションロス変化量の閾値も上記特定された情報処
理部毎に第1のメモリ手段に格納される。そして,炉内
温度の変化を推定する際に,新たな炉壁温度分布データ
が上記学習済の第1ニューラルネットワークに入力され
た時,上記新たな炉壁温度分布データによって,上記第
1のメモリ手段に格納された演算重みに基づいてある情
報処理部又は,これに近い情報処理部が特定される。そ
こで,第1の演算手段は上記特定された情報処理部又は
これに近い情報処理部に対応して上記第1のメモリ手段
に格納されている上記ソリューションロス変化量の閾値
に基づいて高炉の炉内温度の変化を推定する。又,第2
の発明によれば,上記第1の発明における炉壁温度分布
データ,ソリューションロスの変化量及びその閾値に代
えて,上記炉壁温度分布データに基づいて求めた壁落位
置分布データ,壁落位置における炉壁温度の変化量及び
その閾値がそれぞれ用いられる。従って,上記第1の発
明と同様に,高炉の実状を一層反映した炉内温度の変化
の推定を行うことができる。更に,第3の発明によれ
ば,上記ソリューションロスの変化や壁落位置における
炉壁温度の変化のいずれもが考慮されて,炉内温度の変
化の推定が行われる。従って,高炉の実状をより一層反
映した炉内温度の変化の推定を行うことができる。According to the first aspect of the present invention, first, the solution loss change calculation means at least within a predetermined period, the amount of carbon charged into the furnace of the blast furnace, the amount of carbon used steadily in the furnace, and the pig iron. From the production amount, the change data of the learning solution loss in the furnace is calculated for each furnace wall temperature distribution data. Subsequently, at the time of learning the first neural network, the data classification means inputs the preset learning wall temperature distribution data for learning into a plurality of information processing units conceptually arranged in a grid, and specifies the data. An information processing unit having a small difference between the calculation weights associated with each of the specified information processing units and the furnace wall temperature distribution data is specified, and the calculation weights of the specified information processing unit and the information processing units at the addresses near the specified information processing unit are specified. Is automatically changed to form environments with different calculation weights between the information processing units, and the furnace wall temperature distribution data for learning is classified for each information processing unit corresponding thereto. At this time, the calculated weights obtained after the classification corresponding to different heavy and light environments between the information processing units are stored in the first memory means, and the solution for each learning furnace wall temperature distribution data is stored. The solution loss change threshold for estimating the change in the furnace temperature obtained from the change data of the loss and the change data of the furnace temperature at that time is also stored in the first memory means for each of the specified information processing units. To be done. When new furnace wall temperature distribution data is input to the learned first neural network when estimating the change in the furnace temperature, the first memory is used by the new furnace wall temperature distribution data. An information processing unit or an information processing unit close thereto is specified based on the calculation weight stored in the means. Therefore, the first computing means corresponds to the specified information processing section or an information processing section close to the specified information processing section, and based on the threshold value of the solution loss change amount stored in the first memory means, the furnace of the blast furnace. Estimate changes in internal temperature. Also, the second
According to the invention, instead of the furnace wall temperature distribution data, the solution loss change amount and the threshold value thereof in the first invention, the wall fall position distribution data and the wall fall position obtained based on the furnace wall temperature distribution data are obtained. The amount of change in the furnace wall temperature and the threshold value thereof are used. Therefore, similarly to the first aspect of the invention, it is possible to estimate the change in the furnace temperature that further reflects the actual condition of the blast furnace. Furthermore, according to the third aspect of the invention, the change in the furnace temperature is estimated in consideration of both the change in the solution loss and the change in the furnace wall temperature at the wall drop position. Therefore, it is possible to estimate changes in the furnace temperature that further reflect the actual condition of the blast furnace.
【0008】[0008]
【実施例】以下,添付した図面を参照しつつ,本発明を
具体化した実施例につき説明し,本発明の理解に供す
る。ここに,図1は本発明の一実施例に係る高炉炉熱変
化推定装置を示すブロック構成図,図2は同高炉炉熱変
化推定装置が具備するニューラルネットワークを示す概
念図,図3は同ニューラルネットワークを構成するニュ
ーロン(情報処理部)を示す概念図,図4は同ニューラ
ルネットワークのニューロンの配置状態及び“泡”の範
囲の時間的変化を示す概念図,図5は同ニューラルネッ
トワークの発火した特定ニューロンからの距離とニュー
ロン出力の活性度との関係を示すグラフ,図6は高炉の
炉壁の高さ方向と円周方向とにおける壁落ちの位置デー
タを示す分布図,図7の(a)乃至(d)はそれぞれ高
炉の同じ高さで円周方向にずらした壁落位置分布データ
をそれぞれ示す分布図,図8は学習済の荷重ベクトルに
基づいて表現される壁落位置分布データを各ニューロン
の配置毎に示すマップ図,図9は0行0列目のニューロ
ンに割付けられた炉熱低下の定性データとこれに付随す
るソリューションロスの変化量を示す説明図,図10は
ソリューションロスの変化量を考慮して炉熱低下を推定
したときの推定結果を示すテーブル図,図11はソリュ
ーションロスの変化量と壁落位置における炉壁温度の変
化量とを考慮して炉熱低下を推定したときの推定結果を
示すテーブル図である。尚,以下の実施例は,本発明を
具体化した一例に過ぎず,本発明の技術的範囲を限定す
る性格のものではない。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings for the understanding of the present invention. FIG. 1 is a block diagram showing a blast furnace heat change estimating apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a conceptual diagram showing a neural network included in the blast furnace heat change estimating apparatus, and FIG. FIG. 4 is a conceptual diagram showing neurons (information processing units) that constitute the neural network, FIG. 4 is a conceptual diagram showing temporal changes in the arrangement state of neurons of the neural network and the range of “bubbles”, and FIG. 5 is firing of the neural network. 6 is a graph showing the relationship between the distance from the specific neuron and the activity of the neuron output, FIG. 6 is a distribution diagram showing wall drop position data in the height direction and the circumferential direction of the blast furnace wall, and FIG. (a) to (d) are distribution charts showing wall drop position distribution data shifted in the circumferential direction at the same height of the blast furnace, respectively, and FIG. 8 is a wall expressed based on the learned load vector. FIG. 9 is a map showing the position distribution data for each arrangement of neurons, and FIG. 9 is an explanatory diagram showing the qualitative data of the reactor heat drop assigned to the 0th row and 0th column neurons and the accompanying variation in solution loss. 10 is a table diagram showing the estimation result when the furnace heat drop is estimated in consideration of the change amount of solution loss, and FIG. 11 shows the change amount of solution loss and the change amount of furnace wall temperature at the wall fall position. It is a table figure which shows the estimation result when estimating a furnace heat fall. The following embodiments are merely examples embodying the present invention and are not of the nature to limit the technical scope of the present invention.
【0009】本実施例に係る高炉炉熱変化推定装置1
は,図1に示すように,高炉10に設けられた複数の温
度センサ11からの所定期間内の炉壁温度データ(炉壁
温度分布データ)に基づいて作成された壁落位置分布デ
ータを構成する入力データ毎に演算重みを付与し出力す
る複数のニューロン5(情報処理部(図3))を具備
し,自己組織化特徴マッピングアルゴリズムを用いてパ
ターン認識を行う,所謂コホーネン型のニューラルネッ
トワーク2(第1,第2及び第3のニューラルネットワ
ーク)と,学習時にニューロン5間の重軽の異なる環境
に対応して得られた上記分類後の荷重ベクトル(演算重
み)及び上記学習用の壁落位置分布データ毎のソリュー
ションロス変化量の閾値及び炉壁の脱落位置における炉
壁温度変化量の閾値を格納するメモリ3(第1.第2及
び第3のメモリ手段)と,上記ニューロン5毎に分類さ
れた複数の壁落位置分布データ毎のソリューションロス
の変化データ及び壁落位置における炉壁温度の変化デー
タを演算し,これらの変化データを当該ニューロン5に
割付けると共に,推定実行時に新たな壁落位置分布デー
タが上記ニューラルネットワーク2に入力された時,概
念上発火したニューロン5の上記ソリューションロス変
化量及び/若しくは炉壁温度変化量の各閾値に基づいて
その時の高炉10の炉熱低下を推定する演算制御部4
(第1,第2及び第3の演算手段)と,温度センサ11
からの炉壁温度データを入力すると共に推定された炉熱
低下に係るアラーム出力を高炉10に向けて出力するた
めの入出力ポート12とから構成されている。Blast furnace furnace heat change estimation apparatus 1 according to the present embodiment
As shown in FIG. 1, the wall fall position distribution data created based on the furnace wall temperature data (furnace wall temperature distribution data) within a predetermined period from a plurality of temperature sensors 11 provided in the blast furnace 10 is configured. A so-called Kohonen-type neural network 2 that includes a plurality of neurons 5 (information processing units (FIG. 3)) that give arithmetic weights to each of the input data and output the data and that performs pattern recognition using a self-organizing feature mapping algorithm. (First, second, and third neural networks), the weight vector (computation weight) after the classification obtained corresponding to different heavy and light environments between the neurons 5 at the time of learning, and the wall for learning. A memory 3 (first, second and third memory means) for storing the threshold value of the solution loss change amount for each position distribution data and the threshold value of the furnace wall temperature change amount at the falling position of the furnace wall. And the change data of the solution loss and the change data of the furnace wall temperature at the wall fall position for each of the plurality of wall fall position distribution data classified for each neuron 5, and these change data are assigned to the neuron 5. At the same time, when new wall fall position distribution data is input to the neural network 2 at the time of estimation, based on the threshold values of the solution loss change amount and / or the furnace wall temperature change amount of the neuron 5 that conceptually fires, Control unit 4 for estimating the furnace heat drop of the blast furnace 10
(First, second and third computing means) and temperature sensor 11
And an input / output port 12 for outputting an alarm output related to the estimated furnace heat drop to the blast furnace 10 while inputting the furnace wall temperature data from
【0010】上記演算制御部4は,所定期間内例えばあ
る時点から1時間前の期間内における,高炉10の炉壁
に設けられた複数の温度センサ11からの所定サンプリ
ング時刻毎の炉壁温度データの平均値を上記温度センサ
11毎に求める。これらの炉壁温度データの平均値は1
時間毎に求められ図外のメモリに格納される。そして,
上記演算制御部4は,下記する壁落基準を用い上記炉壁
温度データの平均値に基づいて当該温度センサ11の設
置位置及びその近傍の炉壁の壁落ちを判定する。一般的
に高炉10の炉壁は,この炉壁に配設された冷却手段に
より例えば150℃以下の温度に,冷却されている。従
って,炉壁が定常状態にある時には炉壁温度は150℃
以下に継続して保持されるが,炉壁付着物が炉壁から剥
離・脱落すると当該位置の炉壁に炉内の熱風が直接当た
るため,当該位置の炉壁温度は上昇する。そこで,上記
壁落基準としては,例えば1時間毎に求められた炉壁温
度データの平均値が,150℃以下にある状態がある時
刻の1時間前までに24時間以上継続し且つその1時間
前に求められた炉壁温度データの平均値と比べて上記あ
る時刻の平均値が100℃以上高くなったとき,この炉
壁温度データを検出した温度センサ11近傍に壁落ちが
生じたと判定する手法が用いられる。そして,上記演算
制御部4は,炉壁位置に対応する図6のデータマップの
壁落ちが生じたと判定した位置に1の値を設定し,壁落
ちを生じていない位置に0の値を設定するようになって
いる。即ち,図6に示すように,破線で囲まれた壁落位
置パターンU(1のデータ領域)が構成され,全ての温
度センサ11に設定された0/1の値により壁落位置分
布データPが構成される。図6は高炉10の炉壁を円周
方向に展開した状態を示し,図中0/1の値を付した位
置の炉壁に対応してそれぞれ温度センサ11が配備され
ている。即ち,高炉10の炉壁には,同一炉高につき8
方位の円周方向位置r(r=1〜8)及び10段の高さ
位置s(s=1〜10)に合計80個の温度センサ11
が配備されている。The arithmetic and control unit 4 receives furnace wall temperature data at predetermined sampling times from a plurality of temperature sensors 11 provided on the furnace wall of the blast furnace 10 within a predetermined period, for example, one hour before a certain time. The average value of is calculated for each temperature sensor 11. The average value of these furnace wall temperature data is 1
It is obtained at each time and stored in a memory not shown. And
The arithmetic control unit 4 determines the wall drop of the furnace wall in the vicinity of the installation position of the temperature sensor 11 based on the average value of the furnace wall temperature data using the wall drop criterion described below. Generally, the furnace wall of the blast furnace 10 is cooled to a temperature of, for example, 150 ° C. or lower by a cooling means arranged on the furnace wall. Therefore, when the furnace wall is in a steady state, the furnace wall temperature is 150 ° C.
Although the temperature is continuously maintained below, when the deposits on the furnace wall separate and fall off from the furnace wall, the hot air in the furnace directly hits the furnace wall at that position, and the temperature of the furnace wall at that position rises. Therefore, as the wall drop criterion, for example, the average value of the furnace wall temperature data obtained every hour is maintained at 150 ° C. or lower for at least 24 hours before 1 hour before the time and for 1 hour before that time. When the average value at a certain time becomes 100 ° C. or more higher than the average value of the furnace wall temperature data obtained previously, it is determined that a wall drop has occurred near the temperature sensor 11 that has detected the furnace wall temperature data. Method is used. Then, the arithmetic control unit 4 sets a value of 1 to the position corresponding to the furnace wall position in the data map of FIG. 6 where it is determined that a wall drop has occurred, and sets a value of 0 to a position where no wall drop has occurred. It is supposed to do. That is, as shown in FIG. 6, the wall drop position pattern U (data area of 1) surrounded by the broken line is formed, and the wall drop position distribution data P is set by the value of 0/1 set in all the temperature sensors 11. Is configured. FIG. 6 shows a state in which the furnace wall of the blast furnace 10 is expanded in the circumferential direction, and temperature sensors 11 are provided corresponding to the furnace walls at the positions marked with 0/1 in the figure. That is, the furnace wall of the blast furnace 10 has 8
A total of 80 temperature sensors 11 at the circumferential direction position r (r = 1 to 8) of the azimuth and the height position s (s = 1 to 10) of 10 steps.
Have been deployed.
【0011】更に,上記演算制御部4は,上記壁落位置
分布データPに基づいて炉壁の高さ位置sの方向に同形
状で上記円周方向位置rに一方位ずつずれた7つの壁落
位置分布データpを作成するようになっている。このよ
うな壁落位置分布データPから壁落位置分布データpを
作成する態様を図7の(a)乃至(d)に示す。同図に
おいて,破線で囲まれた壁落位置パターンU及び壁落位
置パターンu内に記した*印は1の値が設定されている
ことを示し,各パターン以外の部分には0の値が設定さ
れていることを示す。尚,図7では,壁落位置分布デー
タP((a))から円周方向に2方位ずつずれた3つの
壁落位置分布データp((b)〜(d))のみを例示し
たが,残りの方位に係る相似の壁落位置分布データも当
然ながら作成される。そして,上記演算制御部4は,壁
落ちが生じたと判定した温度センサ11(上記壁落位置
パターンU)の内,上記1時間前からの温度上昇が特に
大きなものを適宜抽出してこれらからの炉壁温度の平均
値Tnを求め,この炉壁温度の平均値Tnと全て(80
点)の温度センサ11からの全炉壁温度の平均値Taと
の差を,上記壁落位置における炉壁温度の変化量Td
(変化データ)として演算する。当然ながら,上記炉壁
温度の変化量Tdが大きいほど壁落度合は大きく,これ
による炉熱の低下を生じやすい。即ち,上記演算制御部
4による脱落位置分布データ毎に上記炉壁の脱落位置に
おける炉壁温度の変化データを演算する手順を実行する
手段が第2及び第3の発明にいう壁落位置温度変化演算
手段である。一方,前記ソリューションロスは,炉内で
起こっている吸熱反応であるので,実際に直接測定する
ことができない。そこで,上記演算制御部4は,ある時
点toから1時間前の期間内において,炉内に投入され
た炭素量Ce,上記炉内で無駄なく有効に使用された,
即ち定常に使用された炭素量Cs,及び銑鉄生産量M
(銑鉄生産速度)より次式を用いてその時点toのソリ
ューションロスSn(to)を求める。 Sn(to)=K・(Ce−Cs)/M…(1) ここで,K:正の係数 尚,上記炉内に投入された炭素量Ce,上記定常に使用
された炭素量Cs,銑鉄生産量Mは,以下のように求め
られる。 M…炉内に投入された鉄の全量,炉内に吹込まれる送風
の送風温度,送風湿度,炉頂ガス中のCO,CO2 ,N
2 ,H2 のガス濃度より算出。 Ce=Cg=Ctg−Ca…(2) ここで,Cg:投入されたコークスのガス化により生じ
た炭素量 Ctg:炉頂ガス中の炭素量…送風温度,送風湿度,炉頂
ガス中のCO,CO2 ,N2 のガス濃度より算出。 Ca:石灰石の分解により生じた炭素量 Cs=Ch+Co+Cr…(3) ここで,Ch:送風中に含まれる水蒸気の分解に要する
炭素量…送風温度,送風湿度より算出。 Co:送風中に含まれる酸素により消費される炭素量…
炉内の酸素濃度,送風温度,送風湿度より算出。 Cr:ケイ素,マンガン,リンの各酸化物の還元に要す
る炭素量…溶銑中に含まれるケイ素,マンガン,リンの
含有率,銑鉄生産量より算出。 そして,上記演算制御部4は,その時点toのソリュー
ションロスSn(to)と,その時点toから過去24
時間の間に求めたソリューションロスの平均値Saとの
差をソリューションロスの変化量Sd(変化データ)と
して次式の如く求める。Further, the arithmetic and control unit 4 has seven walls having the same shape in the direction of the height position s of the furnace wall, which are shifted to the circumferential position r by one position based on the wall fall position distribution data P. The drop position distribution data p is created. A mode in which the wall fall position distribution data p is created from such wall fall position distribution data P is shown in FIGS. In the figure, the asterisk marked in the wall drop position pattern U and the wall drop position pattern u surrounded by broken lines indicates that a value of 1 is set, and a value of 0 is set in the portions other than each pattern. Indicates that it is set. Note that, in FIG. 7, only three wall fall position distribution data p ((b) to (d)) which are deviated from the wall fall position distribution data P ((a)) by two directions in the circumferential direction are illustrated. Naturally, similar wall fall position distribution data relating to the remaining orientations are also created. Then, the arithmetic control unit 4 appropriately extracts, from the temperature sensors 11 (the wall drop position pattern U) that have determined that a wall drop has occurred, a temperature rise that is particularly large from the one hour before, and extracts from these. The average value Tn of the furnace wall temperatures is calculated, and the average value Tn of the furnace wall temperatures and all (80
Point) is the difference between the average value Ta of all the furnace wall temperatures from the temperature sensor 11 and the variation Td of the furnace wall temperature at the wall drop position.
(Change data). As a matter of course, the larger the amount of change Td of the furnace wall temperature, the greater the degree of wall drop, which is likely to cause a decrease in furnace heat. That is, the means for executing the procedure of calculating the change data of the furnace wall temperature at the falling position of the furnace wall for each falling position distribution data by the calculation control unit 4 is the wall falling position temperature change referred to in the second and third inventions. It is a calculation means. On the other hand, the solution loss cannot be directly measured because it is an endothermic reaction occurring in the furnace. Therefore, the arithmetic control unit 4 is used effectively without waste in the furnace within a period of 1 hour before a certain time to, the amount of carbon Ce introduced into the furnace,
That is, the amount of carbon Cs used in a steady state and the amount of pig iron production M
From the (pig iron production rate), the solution loss Sn (to) at that time to is calculated using the following formula. Sn (to) = K · (Ce−Cs) / M (1) where K: positive coefficient Note that the amount of carbon Ce charged into the furnace, the amount of carbon Cs used in the steady state, the pig iron The production amount M is obtained as follows. M: total amount of iron put into the furnace, blast temperature of blast blown into the furnace, blast humidity, CO, CO 2 , N in the furnace top gas
2 Calculated from gas concentration of H 2 . Ce = Cg = Ctg-Ca (2) Here, Cg: carbon amount produced by gasification of injected coke Ctg: carbon amount in furnace top gas ... blast temperature, blast humidity, CO in furnace top gas , CO 2 , calculated from gas concentrations of N 2 . Ca: Carbon amount produced by decomposition of limestone Cs = Ch + Co + Cr (3) Here, Ch: Carbon amount required for decomposition of water vapor contained in blast ... Calculated from blast temperature and blast humidity. Co: amount of carbon consumed by oxygen contained in the blast ...
Calculated from oxygen concentration in the furnace, blast temperature, and blast humidity. Cr: amount of carbon required for reduction of each oxide of silicon, manganese, phosphorus ... Calculated from content rates of silicon, manganese, phosphorus contained in hot metal and pig iron production amount. Then, the arithmetic control unit 4 determines the solution loss Sn (to) at the time point to and the past 24 from the time point to.
The difference from the average value Sa of the solution loss obtained during the time is obtained as the change amount Sd (change data) of the solution loss as shown in the following equation.
【数1】 高炉では,一般的に上記ソリューションロスの変化量S
dが大きいほど,上記吸熱反応が多く起こっていると考
えられ,炉熱の低下が発生しやすい。即ち,上記演算制
御部4による炉壁温度分布データ毎にソリューションロ
スの変化データを演算する手順を実行する手段が第1及
び第3の発明にいうソリューションロス変化演算手段で
ある。[Equation 1] In a blast furnace, the amount of change S in the above solution loss is generally
It is considered that the larger the d is, the more the above endothermic reaction occurs, and the furnace heat is likely to decrease. That is, the means for executing the procedure for calculating the solution loss change data for each furnace wall temperature distribution data by the operation control unit 4 is the solution loss change calculating means in the first and third aspects of the invention.
【0012】次に,上記したコホーネン型のニューラル
ネットワーク2の概要につき説明する。ツエボ・コホー
ネン教授により提案されたニューロン5は,図3にその
モデルを示すように,上記壁落位置分布データを構成す
る個々の入力に対する荷重ベクトルWi,j (iはニュー
ロンの番号,jは入力信号の番号)を具備している。当
該ニューロン5の出力の活性度Oi は,次の(5)式に
示すように,前記荷重ベクトルWi,j と入力ベクトルと
しての入力信号Xj との内積の和から得られる。 Oi =1/(1+e-Ii )…(5) 但し,Ii =ΣXj Wi,j 更に,上記したニューロン5を連結したニューラルネッ
トワーク2の概念的な基本構造を図2に示す。前記ニュ
ーラルネットワーク2は,壁落位置分布データを構成す
る80個の入力信号X1 ,…,X80(温度センサ11,
11,…からの炉壁温度データに対応する0/1デー
タ)の一つ一つが25個のニューロン5と個別に連結さ
れ,それぞれのニューロン5の出力信号O1 ,…,O25
から入力側に向けてフィードバック信号F1,…,F25
を帰還させるフィードバック結合が形成されている。該
フィードバック結合は,図5に示すように,あるニュー
ロン5が発火して特定されその活性度Oi が増大する
と,前記特定のニューロン5に近接するニューロン5の
活性度を引きずって増大させる機能を具備している。こ
のように,ある特定のニューロン5が活性化された時
に,該特定のニューロン5の周囲に引きずられてできる
比較的活性度の高いニューロン5は,まとめて“泡”
(図中Bで示す位置に該当するニューロン5を呼ぶ)と
称される。Next, an outline of the Kohonen type neural network 2 described above will be described. The neuron 5 proposed by Professor Zevo Kohonen, as shown in the model in FIG. 3, has a weight vector W i, j (i is a neuron number, j is a neuron number) for each input constituting the wall fall position distribution data. Input signal number). The activity O i of the output of the neuron 5 is obtained from the sum of inner products of the weight vector W i, j and the input signal X j as the input vector, as shown in the following equation (5). O i = 1 / (1 + e −Ii ) ... (5) However, I i = ΣX j W i, j Furthermore, FIG. 2 shows a conceptual basic structure of the neural network 2 in which the above-mentioned neurons 5 are connected. The neural network 2 includes 80 input signals X 1 , ..., X 80 (temperature sensor 11,
Each of the 0/1 data corresponding to the furnace wall temperature data from 11, ... Is individually connected to the 25 neurons 5, and the output signals O 1 , ..., O 25 of each neuron 5 are individually connected.
To the input side from the feedback signals F 1 , ..., F 25
A feedback coupling is formed to feed back. As shown in FIG. 5, the feedback coupling has a function of dragging and increasing the activity of a neuron 5 adjacent to the specific neuron 5 when the neuron 5 is fired and identified, and the activity O i thereof increases. It has. In this way, when a certain neuron 5 is activated, the neurons 5 having relatively high activity that are dragged around the particular neuron 5 are collectively referred to as “bubble”.
(The neuron 5 corresponding to the position indicated by B in the figure is called).
【0013】前記ニューラルネットワーク2は,ニュー
ロン5のそれぞれの荷重ベクトルW i,j を,入力される
壁落位置分布データ毎に変更するといった,ネットワー
クの学習を行っておく必要がある。そこで,前記荷重ベ
クトルWi,j の学習は次の(6)式で行われる。 dWi,j /dt=aOi Xj −g(Oi )Wi,j …(6) 但し,a=学習係数であって,a>0である。ここで,
右辺第1項は入力とニューロン5の出力の活性度の積に
比例して前記荷重ベクトルWi,j を変化させるヘブ(H
ebb)の法則に従う項である。また,右辺第2項は前
記第1項のみであれば増加する一方となる荷重ベクトル
Wi,j を抑制するための項である。更に,前記ニューロ
ン5は,図4に示すように,m行n列の2次元格子に概
念上配置されている。尚,図4に示すニューラルネット
ワーク2では,10行10列の2次元格子にニューロン
5を配備しているが,これは学習態様の説明を容易にす
るためであって,本実施例に適用されるニューラルネッ
トワーク2のニューロン5は5行5列の2次元格子に配
備されている。そして実際の学習時には,(6)式につ
いて,出力の活性度Oi を活性化するかしないか,即
ち,Oi を{0,1}とし,更に,前記抑制項を簡略化
し,即ちg(Oi )を{0,a}として,前記荷重ベク
トルWi,j の学習が簡単化されている。即ち,次の
(7)式及び(8)式を用いて, Oi =1,g(Oi )=a(泡の範囲の内側)のとき, dWi,j /dt=a(Xj −Wi,j ) …(7) Oi =0,g(Oi )=0(泡の範囲の外側)のとき, dWi,j /dt=0 …(8) により前記荷重ベクトルWi,j の学習を行う。ここで上
記した学習係数a及び泡の範囲の大きさは前記学習を収
束させるために,学習回数につれて縮小される。即ち,
前記学習係数a及び泡の範囲の大きさは時間tの関数と
して設定されている。図4では学習初期の泡の範囲B1
が学習中期の泡の範囲B2 から学習終期の泡の範囲B3
へと,この時発火した特定のニューロン5S に向けて次
第に狭まって行く様子を概念的に示す。それにより,前
記荷重ベクトルWi,j は近隣のニューロン5のものと類
似していき,前記荷重ベクトルWi,j の値はニューロン
5間で滑らかに変化するように重軽の異なる環境が形成
される。The neural network 2 is
Each load vector W of Ron 5 i, jIs input
Network such as changing for each wall fall position distribution data
It is necessary to study ku. Therefore, the load
Cutle Wi, jIs learned by the following equation (6). dWi, j/ Dt = aOiXj-G (Oi) Wi, j(6) However, a = learning coefficient and a> 0. here,
The first term on the right side is the product of the activity of the input and the output of neuron 5.
The load vector W proportionallyi, jHeb that changes
It is a term that follows the law of ebb). The second term on the right side is the front
Note Load vector that will only increase if only the first term
Wi, jIs a term for suppressing. In addition, the neuro
As shown in FIG. 4, the channel 5 is roughly divided into a two-dimensional lattice with m rows and n columns.
It is arranged just in case. The neural network shown in FIG.
In work 2, neurons are arranged in a two-dimensional lattice of 10 rows and 10 columns.
5 is provided, which facilitates the explanation of the learning mode.
This is because the neural network applied to this embodiment is
The neurons 5 of the network 2 are arranged in a two-dimensional lattice of 5 rows and 5 columns.
It is equipped. Then, at the time of actual learning,
And output activity OiWhether or not to activate
Chi, OiIs set to {0, 1} and the suppression term is simplified
I.e. g (Oi) Is {0, a}, and the load vector is
Toll Wi, jLearning has been simplified. That is,
Using equations (7) and (8), Oi= 1, g (Oi) = A (inside the range of bubbles), dWi, j/ Dt = a (Xj-Wi, j)… (7) Oi= 0, g (Oi) = 0 (outside the range of bubbles), dWi, j/Dt=0...(8)i, jLearn. On here
The learning coefficient a and the size of the range of the bubble described above are included in the above learning.
In order to bundle, it is reduced as the number of learnings. That is,
The learning coefficient a and the size of the bubble range are a function of the time t.
Has been set. In Fig. 4, the range B of bubbles at the beginning of learning1
Is the range B of bubbles in the middle of learning2From the end of learning bubble range B3
To a specific neuron 5 that fired at this timeSNext to
Secondly, we will conceptually show the situation of narrowing. Thereby, before
Load vector Wi, jIs similar to that of neighboring neuron 5
Similar to the above load vector Wi, jThe value of is a neuron
Different light and heavy environments are formed so as to change smoothly between 5
To be done.
【0014】そこで,上記のような概要のニューラルネ
ットワーク2を高炉10に適用した例につき以下説明す
る。ただし,この実施例では,炉壁温度分布データ以外
の操業因子として上記ソリューションロスの変化量Sd
を用いた場合につき説明する。高炉10の各温度センサ
11からの炉壁温度データがサンプリング時刻毎に演算
制御部4に入力されると,演算制御部4は前1時間内の
炉壁温度データの平均値を1時間毎に求め,上記求めた
炉壁温度データの平均値から上記壁落基準をもとに温度
センサ11毎の壁落ちを判定し,0/1の値よりなる壁
落位置分布データPを作成する。更に,上記演算制御部
4は上記壁落位置分布データPに基づいてこれを円周方
向位置rに1方位ずつずらした7つの壁落位置分布デー
タpを作成する。尚,上記ニューラルネットワーク2の
学習ステップ実行時には,任意に作成した壁落位置分布
データPを演算制御部4に入力し,上記ずらした壁落位
置分布データpを作成させてもよい。一方,前記ニュー
ラルネットワーク2の学習に先立って各ニューロン5の
荷重ベクトルWi,j の初期値が設定される。この時,前
記荷重ベクトルWi,j の初期値として0乃至1までに正
規化された乱数が用いられ,これらの値が適当に分散さ
れる。続いて,学習ステップが実行される。該学習ステ
ップでは,学習用の壁落位置分布データP及びこれを円
周方向にずらした壁落位置分布データpが,上記ニュー
ラルネットワーク2に順次入力され,各壁落位置分布デ
ータP,pに最も近い値(距離)のメモリ3に格納され
た荷重ベクトルWi,j を備えたニューロン5をそれぞれ
発火(特定)させる。このとき,上記演算制御部4は上
記発火したニューロン5のうちそれぞれに付随する荷重
ベクトルWi,j と各壁落位置分布データP,pとの差が
最小のニューロン5s を抽出する。上記したような場
合,前記壁落位置分布データP,pは0又は1の値に正
規化されているので,前記各ニューロン5についての前
記壁落位置分布データP,pと荷重ベクトルWi,j のベ
クトル間の距離Di は,次の(9)式を用いて演算され
る。Therefore, an example in which the neural network 2 having the above-described outline is applied to the blast furnace 10 will be described below. However, in this embodiment, the change amount Sd of the solution loss is an operation factor other than the furnace wall temperature distribution data.
The case of using will be described. When the furnace wall temperature data from each temperature sensor 11 of the blast furnace 10 is input to the arithmetic control unit 4 at each sampling time, the arithmetic control unit 4 calculates the average value of the furnace wall temperature data in the previous hour every hour. Then, the wall fall position distribution data P having a value of 0/1 is created by determining the wall fall for each temperature sensor 11 based on the wall fall standard based on the average value of the obtained furnace wall temperature data. Further, the arithmetic control unit 4 creates seven wall fall position distribution data p based on the wall fall position distribution data P by shifting the wall fall position distribution data P by one azimuth in the circumferential direction r. When the learning step of the neural network 2 is executed, the wall fall position distribution data P arbitrarily created may be input to the arithmetic control unit 4 to create the shifted wall fall position distribution data p. On the other hand, prior to the learning of the neural network 2 , the initial value of the weight vector W i, j of each neuron 5 is set. At this time, a random number normalized to 0 to 1 is used as an initial value of the weight vector W i, j , and these values are appropriately dispersed. Then, the learning step is executed. In the learning step, the wall fall position distribution data P for learning and the wall fall position distribution data p obtained by shifting the data in the circumferential direction are sequentially input to the neural network 2 and are input to the respective wall fall position distribution data P, p. Each neuron 5 having the weight vector W i, j stored in the memory 3 having the closest value (distance) is fired (specified). At this time, the arithmetic control unit 4 extracts the neuron 5 s having the smallest difference between the weight vector W i, j associated with each of the fired neurons 5 and each wall drop position distribution data P, p. In the above case, since the wall drop position distribution data P, p is normalized to a value of 0 or 1, the wall drop position distribution data P, p and the weight vector W i, for each neuron 5 are The distance D i between the vectors of j is calculated using the following equation (9).
【数2】 引き続き,前記抽出されたニューロン5s ,及びその周
辺のニューロン5の荷重ベクトルWi,j が次の(10)
式により修正される。 Wi,j (t+1)=Wi,j (t)+a(t)(Xj (t)−Wi,j (t)) …(10) ここで,a(t)は,上記したように経験的に定められ
る値で,0〜1の値をとる。更に,前記a(t)は時間
tの経過に伴って減少するように設定されている。同様
に,上記したような学習時間の経過に伴って泡の範囲も
B1 ,B2 ,B 3 の様に縮小され,その時抽出されたニ
ューロン5S に当該壁落位置分布データP,pが,あた
かも生理学上の自己組織化するが如く特徴付けられて分
類される。[Equation 2]Subsequently, the extracted neuron 5s, And its circumference
Weight vector W of side neuron 5i, jIs next (10)
Modified by the formula. Wi, j(T + 1) = Wi, j(T) + a (t) (Xj(T) -Wi, j(T)) (10) where a (t) is empirically determined as described above.
The value ranges from 0 to 1. Furthermore, a (t) is time
It is set to decrease with the elapse of t. As well
In addition, the range of bubbles increases with the learning time as described above.
B1, B2, B 3It is reduced like
Huron 5SThe wall fall position distribution data P and p are
May be characterized as physiologically self-organizing.
Be similar.
【0015】このように,上記学習用の壁落位置分布デ
ータP,pが分類された後の,ニューロン5間の重軽の
異なる環境に対応して得られた荷重ベクトルWi,j はメ
モリ3に格納される。そして,上記したような一連の学
習ステップは,予め複数群用意された学習用の壁落位置
分布データP,pの一群毎に実行される。その際にも上
記メモリ3に格納された荷重ベクトルWi,j が変更され
てその都度上記メモリ3に書き換え更新される。更に,
上記予め用意された全ての群の壁落位置分布データP,
pによる一連の学習ステップをニューラルネットワーク
2の1回の学習とすると,上記全ての群の同じ学習用の
壁落位置分布データP,pを用いた学習が所定回数,例
えば500回繰り返されることにより,上記ニューラル
ネットワーク2の学習が終了する。以上のような学習
は,前記学習用の全ての壁落位置分布データP及びこれ
らに付随する壁落位置分布データpに対して教師データ
を必要とすることなく実行され,それぞれを代表するひ
とつの壁落位置分布データP,pがこれによって発火し
たいずれかのニューロン5s に分類される。即ち,前記
フィードバック結合による学習用の壁落位置分布データ
P,又はpをこれに対応するニューロン5s に分類する
ニューラルネットワーク2の手法を実行する手段がデー
タ分類手段である。この場合,発火しなかったニューロ
ン5には学習用の壁落位置分布データP,又はpは分類
されないが,当該ニューロン5は近隣の発火したニュー
ロン5の泡としての影響を受ける。そのため,当該ニュ
ーロン5は上記発火したニューロン5に近いもの程,当
該荷重ベクトルWi,j が上記発火したニューロン5のも
のに類似するように設定される。As described above, the weight vectors W i, j obtained corresponding to different heavy and light environments between the neurons 5 after the learning wall fall position distribution data P, p are classified are stored in the memory. 3 is stored. Then, the series of learning steps as described above is executed for each group of learning wall drop position distribution data P and p prepared in advance in plural groups. Also at that time, the load vector W i, j stored in the memory 3 is changed and rewritten and updated in the memory 3 each time. Furthermore,
The wall fall position distribution data P of all the groups prepared in advance,
If a series of learning steps by p is one learning of the neural network 2, learning using the same wall fall position distribution data P and p for all the groups described above is repeated a predetermined number of times, for example, 500 times. The learning of the neural network 2 is completed. The learning as described above is executed for all the above-mentioned wall drop position distribution data P for learning and the wall drop position distribution data p accompanying them without the need for teacher data, and one of them is represented. The wall drop position distribution data P, p are classified into any of the neurons 5 s that have fired. That is, the means for executing the method of the neural network 2 for classifying the learning wall fall position distribution data P or p by the feedback connection into the corresponding neurons 5 s is the data classifying means. In this case, the falling wall distribution data P or p for learning is not classified into the neuron 5 that has not fired, but the neuron 5 is affected as bubbles of the neighboring fired neurons 5. Therefore, the closer the neuron 5 is to the fired neuron 5, the more similar the load vector W i, j is set to that of the fired neuron 5.
【0016】続いて,上記複数群の同じ学習用の壁落位
置分布データP及び壁落位置分布データpのひとつひと
つが一群毎に上記学習済のニューラルネットワーク2に
順次入力され,上記メモリ3の荷重ベクトルWi,j に基
づいて一群毎に順次抽出されたニューロン5に,それぞ
れのニューロン5を抽出させた一群毎の壁落位置分布デ
ータPに対応するソリューションロスの変化量Sdが演
算制御部4により割付けられる。更に,上記演算制御部
4は各ニューロン5に割付けられているすべてのソリュ
ーションロスの変化量Sdとその時の炉熱の低下に関す
る定性データ(炉内温度の変化データ)から上記炉熱の
低下を推定するためのソリューションロスの変化量Sd
の閾値Sti(i=1〜25)をニューロン5毎に求
め,上記閾値Stiをメモリ3に格納する。尚,上記円
周方向にずれた壁落位置分布データpに対応するソリュ
ーションロスの変化量Sdはいずれも上記学習用の壁落
位置分布データPに設定されているソリューションロス
の変化量Sdと同じである。尚,上記学習済の演算重み
に基づいて表現される壁落位置分布データが各ニューロ
ン5に対応して示されてなるマップAの一例を図8に示
す。図8に示したマップAにおいて,m行n列(5行5
列)で示す矩形の各枠の位置は上記ニューラルネットワ
ーク2のニューロン5の配置(図4)に対応する。尚,
図中において各枠内に記した複数のドットは上記円周方
向位置r及び高さ位置sにおける温度センサ位置であっ
て,黒塗りドットが壁落位置であることを示し,黒塗り
ドット径が大きなものほど当該位置における壁落度合い
が大きいことを示している。Subsequently, each of the plurality of groups of the same learning wall fall position distribution data P and the wall fall position distribution data p is sequentially input to the learned neural network 2 for each group, and the load of the memory 3 is inputted. The change amount Sd of the solution loss corresponding to the wall drop position distribution data P for each group obtained by extracting each neuron 5 from the neurons 5 sequentially extracted based on the vector W i, j is the operation control unit 4 Assigned by. Further, the arithmetic and control unit 4 estimates the decrease in the furnace heat from all solution loss changes Sd assigned to each neuron 5 and the qualitative data (change data in the furnace temperature) regarding the decrease in the furnace heat at that time. Change Sd of solution loss
The threshold value Sti (i = 1 to 25) is calculated for each neuron 5, and the threshold value Sti is stored in the memory 3. The solution loss change amount Sd corresponding to the wall fall position distribution data p deviated in the circumferential direction is the same as the solution loss change amount Sd set in the learning wall fall position distribution data P. Is. It should be noted that FIG. 8 shows an example of a map A in which the wall fall position distribution data represented based on the learned calculation weights is shown corresponding to each neuron 5. In the map A shown in FIG. 8, m rows and n columns (5 rows 5
The position of each rectangular frame shown in the column corresponds to the arrangement of the neurons 5 of the neural network 2 (FIG. 4). still,
In the figure, a plurality of dots shown in each frame are the temperature sensor positions at the circumferential position r and the height position s, and indicate that the black-painted dots are the wall drop positions. The larger the value, the greater the degree of wall drop at that position.
【0017】ここで,例えば,0行0列目のニューロン
5に着目すると,図9に示すように,近い将来の炉熱低
下の定性データとして,「炉熱低下大(ソリューション
ロスの変化量Sd=3.25)」が1件,「炉熱低下中
(上記変化量Sd=3.17,3.42)」が2件,
「炉熱低下なし(上記変化量Sd=−0.96,〜2.
29)」が6件の合計9件が割りつけられている。ここ
では,実際に炉熱の低下が認められた「炉熱低下大」と
「炉熱低下中」とをアラーム出力の対象としたため,当
該ニューロン5については,上記ソリューションロスの
変化量Sdの閾値Stiとして2.30が設定され,メ
モリ3に格納される。Here, for example, focusing on the neuron 5 in the 0th row and 0th column, as shown in FIG. 9, as qualitative data of the furnace heat drop in the near future, the "reactor heat drop large (solution loss change amount Sd Sd = 3.25) "and" Reducing furnace heat (above change Sd = 3.17, 3.42) "2 cases,
"No furnace heat drop (the above-mentioned change amount Sd = -0.96, ~ 2.
29) ”is assigned to a total of 9 cases. Here, since the alarm output is made for “a large decrease in the furnace heat” and “during the decrease in the furnace heat” in which the decrease in the furnace heat is actually detected, the threshold value of the change amount Sd of the solution loss is set for the neuron 5 concerned. 2.30 is set as Sti and stored in the memory 3.
【0018】上記したように学習を終えたニューラルネ
ットワーク2を用いて炉熱低下の推定を実行する際に
は,高炉10の各温度センサ11からの炉壁温度データ
がサンプリング時刻毎に演算制御部4に入力される。学
習ステップのときと同様に,演算制御部4は前1時間内
の炉壁温度データの平均値を1時間毎に求め,上記求め
た炉壁温度データの平均値から上記壁落基準をもとに温
度センサ11毎の壁落ちを判定し,0/1の値よりなる
壁落位置分布データPを作成する。更に,上記演算制御
部4は上記壁落位置分布データPに基づいてこれを円周
方向位置rに1方位ずつずらした7つの壁落位置分布デ
ータpを作成する。即ち,上記演算制御部4が,学習時
及び推定実行時において,所定期間内の炉壁温度分布デ
ータに基づいて炉壁の脱落位置分布データ(壁落位置分
布データ)を作成する手順を実行する手段が炉壁脱落位
置分布データ作成手段である。同時に上記演算制御部4
は,炉内に吹込まれる送風の温度及び湿度,炉頂ガス中
の各ガス濃度,投入されたコークス量,鉄量,溶銑中の
ケイ素等の元素含有率等から,上記炉内に投入された炭
素量Ci,定常に使用された炭素量Cs及び銑鉄生産量
Mを求め,これらより上記炉内におけるその時点toの
ソリューションロスSn(to)を上記(1)式から求
め,続く(4)式からソリューションロスの変化量Sd
を演算する。引き続き,上記壁落位置分布データP及び
壁落位置分布データpは,上記学習済みのニューラルネ
ットワーク2に順次入力され,各壁落位置分布データ
P,pに最も近い値(距離)の,メモリ3に格納された
荷重ベクトルWi,j を備えたニューロン5をそれぞれ特
定する。このとき,上記演算制御部4は上記特定された
ニューロン5のうちそれぞれの荷重ベクトルWi,j と各
壁落位置分布データP,pとの差が最小のニューロン5
を抽出する。この抽出されたニューロン5が,例えば先
述した0行0列目のニューロン5であれば,上記演算制
御部4は上記ニューロン5に対応して割付けられメモリ
3に格納されているソリューションロスの変化量Sdの
閾値Stiに基づいて高炉10の将来的な炉熱の低下を
推定する。この場合,上記演算されたソリューションロ
スの変化量Sdが上記閾値Sti(=2.30)以上で
あれば,演算制御部4は高炉10に向けて炉熱の低下に
関するアラーム出力指令を発する。When the estimation of the furnace heat drop is executed by using the neural network 2 which has been learned as described above, the furnace wall temperature data from each temperature sensor 11 of the blast furnace 10 is calculated and calculated at each sampling time. Input to 4. Similar to the learning step, the arithmetic and control unit 4 obtains the average value of the furnace wall temperature data within the previous hour every hour, and based on the average value of the obtained furnace wall temperature data, the wall drop criterion is calculated. Then, the wall drop for each temperature sensor 11 is determined, and the wall drop position distribution data P having a value of 0/1 is created. Further, the arithmetic control unit 4 creates seven wall fall position distribution data p based on the wall fall position distribution data P by shifting the wall fall position distribution data P by one azimuth in the circumferential direction r. That is, the calculation control unit 4 executes a procedure for creating falling wall position distribution data (wall falling position distribution data) of the furnace wall based on the furnace wall temperature distribution data within a predetermined period during learning and estimation execution. The means is a furnace wall dropout position distribution data creating means. At the same time, the arithmetic control unit 4
Is introduced into the furnace based on the temperature and humidity of the air blown into the furnace, the concentration of each gas in the furnace top gas, the amount of coke introduced, the amount of iron, the content of elements such as silicon in the hot metal, etc. The amount of carbon Ci, the amount of carbon Cs used in a steady state, and the amount of pig iron production M are calculated, and the solution loss Sn (to) at that point in time in the furnace is calculated from the formula (1), and then (4) From the formula, the change amount Sd of solution loss
Is calculated. Subsequently, the wall drop position distribution data P and the wall drop position distribution data p are sequentially input to the learned neural network 2 and stored in the memory 3 having the value (distance) closest to each wall drop position distribution data P, p. Each neuron 5 having the weight vector W i, j stored in is identified. At this time, the arithmetic control unit 4 causes the neuron 5 having the smallest difference between the respective weight vectors W i, j and the wall drop position distribution data P, p among the specified neurons 5.
To extract. If the extracted neuron 5 is, for example, the above-mentioned neuron 5 in the 0th row and 0th column, the operation control unit 4 is assigned to the neuron 5 and stored in the memory 3 and the amount of change in the solution loss. The future decrease in furnace heat of the blast furnace 10 is estimated based on the threshold value Sti of Sd. In this case, if the calculated solution loss change amount Sd is greater than or equal to the threshold value Sti (= 2.30), the calculation control unit 4 issues an alarm output command to the blast furnace 10 regarding a decrease in furnace heat.
【0019】本実施例では学習時に全てのニューロン5
が発火した例を示したが,学習時に発火しなかったニュ
ーロン5がある場合,そのニューロン5は推定実行時に
は発火しないようになっている。本実施例の高炉炉熱変
化推定装置1を用いて,実際に高炉10の炉熱の変動を
生じたケースにつき114件を検証したところ,図10
に示すように,正しいアラームが94(=39+55)
件,ミスアラームが6件,アラームの見逃しが14件で
あり,82.5%(=(39+55)/114)の良好
な予測的中率であった。In this embodiment, all neurons 5 are used for learning.
Although an example in which is fired is shown, if there is a neuron 5 that did not fire during learning, the neuron 5 does not fire during estimation. Using the blast furnace heat change estimation apparatus 1 of the present embodiment, 114 cases were actually verified for fluctuations of the furnace heat of the blast furnace 10, and FIG.
As shown in, the correct alarm is 94 (= 39 + 55)
There were 6 missed alarms, 6 missed alarms and 14 missed alarms, which was a good predictive predictive ratio of 82.5% (= (39 + 55) / 114).
【0020】上記した実施例では,炉壁温度分布データ
とは別の操業因子としてソリューションロスの変動量S
dを用いたが,上記別の操業因子としては,上記ソリュ
ーションロスの変動量Sdに代えて,上述した壁落位置
における炉壁温度の変化量Tdを用いることもできる。
この場合も,ソリューションロスの変化量Sdを用いた
場合と同様に,学習用の壁落位置分布データPに対応し
て予め求めた上記炉壁温度の変化量Tdとそのときの炉
熱低下の定性データを用意しておき,上記学習用の壁落
位置分布データPを上記ニューラルネットワーク2に入
力して学習に供する。そして,あるニューロン5を特定
した学習用の壁落位置分布データPに付随する炉熱低下
の定性データに基づいて,将来的な炉熱低下を推定する
ための上記炉壁温度の変化量Tdの閾値Tti(i=1
〜25)が当該ニューロン5に割り付けられてメモリ3
に格納される。炉熱低下の推定時についても,新たな壁
落位置分布データPが学習済のニューラルネットワーク
2に入力されて,あるニューロン5を特定したとき,こ
の壁落位置分布データPとともに求められた壁落位置に
おける炉壁温度の変化量Tdと当該ニューロン5の閾値
Ttiとが比較され,上記変化量Tdが閾値Ttiを超
えている場合に炉熱の低下に係るアラームが出力され
る。更に,上記したような別の操業因子として,上記ソ
リューションロスの変化量Sdと上記炉壁温度の変化量
Tdを併用することも可能であるこの場合,ニューラル
ネットワーク2の学習時に発火したニューロン5に,こ
のニューロン5を発火させた壁落位置分布データPに付
随する各変化量Sd,Td及びその時の炉熱低下の定性
データが割付けられ,この定性データに基づいて,上記
各変化量Sd,Tdの閾値Sti,Ttiが求められ,
メモリ3に格納されるのは先のそれぞれの実施例と同様
である。ただし,炉熱低下の推定時には,ニューラルネ
ットワーク2に入力された壁落位置分布データPにより
発火したニューロン5の閾値Sti,Ttiと,当該壁
落位置分布データPに付随して求められたSd,Tdと
が比較されて,(11),(12)式のように,それぞ
れによる炉熱低下の影響値X,Yとして演算される。 X=Sd−Sti…(11) X:ソリューションロスの変化による炉熱低下の影響値 Y=Td−Tti…(12) Y:壁落位置における炉壁温度の変化による炉熱低下の
影響値 そして,各影響値X,Yによりそれぞれの影響を合わせ
て考慮した総合影響値Fが次式より求められる。 F=αX+βY…(13) α:ソリューションロスの変化に対する重み係数 β:壁落位置における炉壁温度の変化に対する重み係数 尚,上記総合影響値Fに関する閾値Ftiは予めニュー
ロン5毎に設定されており,ここでは全てのニューロン
5につき一律に0の値が設定されている。又,各重み係
数α,βは,ここでは,α=1.0,β=0.01とし
た。従って,(13)式より得たそのときの総合影響値
Fが0を超えていれば,炉熱低下に係るアラームが出力
される。この実施例にも,最初に述べた実施例と同じ1
14件の炉壁温度分布データに基づいた壁落位置分布デ
ータPが適用されたが,図11に示すように,正しいア
ラーム出力が100(=43+57)件,ミスアラーム
が4件,見逃しが10件であり,87.7(=(43+
57)/114)といった,より良好な予測的中率を得
ることができた。In the above embodiment, the variation S of the solution loss is an operation factor different from the furnace wall temperature distribution data.
Although d is used, instead of the variation Sd of the solution loss, the variation Td of the furnace wall temperature at the wall drop position described above may be used as the another operation factor.
Also in this case, as in the case of using the change amount Sd of the solution loss, the change amount Td of the furnace wall temperature previously obtained corresponding to the wall fall position distribution data P for learning and the decrease in the furnace heat at that time are calculated. Qualitative data is prepared, and the wall fall position distribution data P for learning is input to the neural network 2 for learning. Then, based on the qualitative data of the furnace heat drop accompanying the falling wall position distribution data P for learning that specifies a certain neuron 5, the change amount Td of the furnace wall temperature for estimating the future furnace heat drop is calculated. Threshold value Tti (i = 1
25 to 25) are allocated to the neuron 5 and the memory 3
Stored in. Also at the time of estimating the furnace heat drop, when the new wall fall position distribution data P is input to the learned neural network 2 and a certain neuron 5 is specified, the wall fall position distribution data P is obtained together with the wall fall position distribution data P. The change amount Td of the furnace wall temperature at the position is compared with the threshold value Tti of the neuron 5, and when the change amount Td exceeds the threshold value Tti, an alarm regarding the decrease in the furnace heat is output. Further, as another operation factor as described above, it is also possible to use the change amount Sd of the solution loss and the change amount Td of the furnace wall temperature together, and in this case, the neuron 5 fired during learning of the neural network 2 , The change amounts Sd, Td associated with the wall fall position distribution data P that fired the neuron 5 and the qualitative data of the reactor heat decrease at that time are assigned, and based on the qualitative data, the change amounts Sd, Td. Thresholds Sti and Tti of
The storage in the memory 3 is the same as that in each of the previous embodiments. However, at the time of estimating the furnace heat drop, the threshold values Sti and Tti of the neuron 5 that are fired by the wall fall position distribution data P input to the neural network 2 and the Sd obtained along with the wall fall position distribution data P, Td is compared with each other, and calculated as the influence values X and Y of the furnace heat decrease due to the respective equations (11) and (12). X = Sd-Sti ... (11) X: Influence value of furnace heat decrease due to change of solution loss Y = Td-Tti ... (12) Y: Influence value of furnace heat decrease due to change of furnace wall temperature at the falling wall position , The total influence value F considering each influence value X and Y together is obtained from the following equation. F = αX + βY (13) α: Weighting coefficient for changes in solution loss β: Weighting coefficient for changes in furnace wall temperature at the wall drop position The threshold value Fti related to the total influence value F is set in advance for each neuron 5. , Here, a value of 0 is uniformly set for all the neurons 5. The weighting factors α and β are α = 1.0 and β = 0.01 here. Therefore, if the total influence value F obtained from the equation (13) at that time exceeds 0, an alarm related to the decrease in furnace heat is output. This embodiment also has the same 1 as the first embodiment.
The wall fall position distribution data P based on 14 furnace wall temperature distribution data was applied, but as shown in FIG. 11, 100 (= 43 + 57) correct alarm outputs, 4 false alarms, and 10 missed alarms. 87.7 (= (43+
It was possible to obtain a better predictive predictive value such as 57) / 114).
【0021】上記したように,各実施例に係る高炉炉熱
変化推定装置1は,操業因子として,高炉10の温度セ
ンサ11からの炉壁温度分布データ又は,この炉壁温度
分布データからもとめた壁落位置分布データPのみなら
ず,炉内におけるソリューションロスの変化量や壁落位
置における炉壁温度の変化量をコホーネン型のニューラ
ルネットワーク2に適用したので,高炉10の炉熱の低
下を,より高炉の実状に即して精度良く行うことができ
る。そして,上記高炉炉熱変化推定装置1は,従来例装
置が備えている利点,例えば, (1)壁落ちによる炉熱の低下を推定する上で必要な演
算重みを自動的に設定変更できること。 (2)壁落位置のパターンを十分に反映して精度良く炉
熱の低下を推定できること。 (3)メンテナンス等により炉況が変化した場合でも,
再学習を行うことにより上記演算重みの設定変更が容易
に行えること。 等を有していることは言うまでもない。尚,上記した各
実施例では,1つの壁落位置分布データPに基づいてこ
れを円周方向位置rに1方位ずつずらした壁落位置分布
データpも用いて例示したが,上記壁落位置分布データ
Pのみをニューラルネットワーク2に適用してもよい。
この場合にも,相応の効果を得ることができる。又,上
記実施例では,演算されたソリューションロスの変化量
Sd等が,発火したニューロン5の閾値を超えたときア
ラームを発するようにしたが,これに加えて例えば上記
変化量Sd等とこれらに対応する閾値との差に応じて炉
熱低下を補償する制御を高炉10に対して行うようにす
ることも可能である。As described above, the blast furnace heat change estimation device 1 according to each embodiment is obtained from the furnace wall temperature distribution data from the temperature sensor 11 of the blast furnace 10 or the furnace wall temperature distribution data as an operation factor. Since not only the wall fall position distribution data P but also the change amount of the solution loss in the furnace and the change amount of the furnace wall temperature at the wall fall position were applied to the Kohonen type neural network 2, the decrease in the furnace heat of the blast furnace 10 It can be performed more accurately according to the actual condition of the blast furnace. The blast furnace heat change estimation device 1 has the advantages that the conventional device has, for example, (1) The calculation weights necessary for estimating the decrease in the furnace heat due to falling walls can be automatically changed. (2) It is possible to accurately estimate the decrease in furnace heat by sufficiently reflecting the pattern of the wall drop position. (3) Even if the furnace conditions change due to maintenance, etc.
The setting of the calculation weight can be easily changed by re-learning. It goes without saying that it has In addition, in each of the above-described embodiments, the wall drop position distribution data p, which is based on one wall drop position distribution data P and is deviated by one direction to the circumferential position r, is also used. Only the distribution data P may be applied to the neural network 2.
Even in this case, a corresponding effect can be obtained. Further, in the above embodiment, an alarm is issued when the calculated solution loss change amount Sd or the like exceeds the threshold value of the fired neuron 5, but in addition to this, for example, the change amount Sd and the like are added to these. It is also possible to control the blast furnace 10 to compensate for the furnace heat drop in accordance with the difference from the corresponding threshold value.
【0022】[0022]
【発明の効果】上記したように,第1の発明は炉壁温度
分布データのみならず炉内におけるソリューションロス
の変化量を考慮し,第2の発明は上記炉壁温度分布デー
タに基づいて作成された壁落位置分布データのみならず
壁落位置における炉壁温度の変化量を考慮して,それぞ
れ,いわゆる自己組織化特徴マッピングアルゴリズムを
用いたニューラルネットワークにより炉内温度の変化を
推定するので,上記炉内温度の変化をより高炉の実状に
即して精度良く推定することができる。又,第3の発明
は上記壁落位置分布データ,上記ソリューションロスの
変化量,上記壁落位置の変化量のいずれをも考慮して上
記ニューラルネットワークにより炉内温度の変化を推定
するので,上記炉内温度の変化の推定精度が一層向上す
る。As described above, the first invention considers not only the furnace wall temperature distribution data but also the amount of change in solution loss in the furnace, and the second invention is created based on the furnace wall temperature distribution data. Considering the amount of change in the furnace wall temperature at the wall fall position as well as the collected wall fall position distribution data, the changes in the furnace temperature are estimated by the neural network using the so-called self-organizing feature mapping algorithm. It is possible to accurately estimate the change in the furnace temperature according to the actual condition of the blast furnace. In the third aspect of the invention, the neural network is used to estimate the change in the furnace temperature in consideration of any of the wall fall position distribution data, the solution loss change amount, and the wall fall position change amount. The accuracy of estimation of changes in furnace temperature is further improved.
【図1】 本発明の一実施例に係る高炉炉熱変化推定装
置を示すブロック構成図。FIG. 1 is a block configuration diagram showing a blast furnace heat change estimation device according to an embodiment of the present invention.
【図2】 同高炉炉熱変化推定装置が具備するニューラ
ルネットワークを示す概念図。FIG. 2 is a conceptual diagram showing a neural network included in the blast furnace thermal change estimation device.
【図3】 同ニューラルネットワークを構成するニュー
ロン(情報処理部)を示す概念図。FIG. 3 is a conceptual diagram showing a neuron (information processing unit) that constitutes the neural network.
【図4】 同ニューラルネットワークのニューロンの配
置状態及び“泡”の範囲の時間的変化を示す概念図。FIG. 4 is a conceptual diagram showing a temporal change in arrangement state of neurons and a range of “bubble” in the neural network.
【図5】 同ニューラルネットワークの発火した特定ニ
ューロンからの距離とニューロン出力の活性度との関係
を示すグラフ。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the distance from a specific neuron that fired and the activity of neuron output of the neural network.
【図6】 高炉の炉壁の高さ方向と円周方向とにおける
壁落ちの位置データを示す分布図。FIG. 6 is a distribution chart showing wall drop position data in the height direction and the circumferential direction of the furnace wall of the blast furnace.
【図7】 図7の(a)乃至(d)はそれぞれ高炉の同
じ高さで円周方向にずらした壁落位置分布データをそれ
ぞれ示す分布図。7 (a) to 7 (d) are distribution charts respectively showing wall drop position distribution data shifted in the circumferential direction at the same height of the blast furnace.
【図8】 学習済の荷重ベクトルに基づいて表現される
壁落位置分布データを各ニューロンの配置毎に示すマッ
プ図。FIG. 8 is a map diagram showing wall fall position distribution data expressed based on a learned weight vector for each arrangement of neurons.
【図9】 0行0列目のニューロンに割付けられた炉熱
低下の定性データとこれに付随するソリューションロス
の変化量を示す説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram showing qualitative data of the furnace heat drop assigned to the 0th row and 0th column neuron and the accompanying change amount of solution loss.
【図10】 ソリューションロスの変化量を考慮して炉
熱低下を推定したときの推定結果を示すテーブル図。FIG. 10 is a table showing an estimation result when a furnace heat drop is estimated in consideration of a change amount of solution loss.
【図11】 ソリューションロスの変化量と壁落位置に
おける炉壁温度の変化量とを考慮して炉熱低下を推定し
たときの推定結果を示すテーブル図。FIG. 11 is a table diagram showing an estimation result when a furnace heat drop is estimated in consideration of a change amount of solution loss and a change amount of a furnace wall temperature at a wall fall position.
1…高炉炉熱変化推定装置 2…ニューラルネットワ
ーク 3…メモリ 4…演算制御部 5,5S …ニューロン 10…高炉 11…温度センサ1 ... Blast furnace furnace thermal change estimation device 2 ... Neural network 3 ... Memory 4 ... Operation control unit 5, 5 S ... Neuron 10 ... Blast furnace 11 ... Temperature sensor
Claims (3)
に基づいて炉内温度の変化の推定を行う高炉炉熱変化推
定装置において,少なくとも,上記所定期間内に,上記
高炉の炉内に投入された炭素量,上記炉内で定常に使用
された炭素量及び銑鉄生産量より上記炉内におけるソリ
ューションロスの変化データを上記炉壁温度分布データ
毎に演算するソリューションロス変化演算手段と,上記
炉壁温度分布データを構成する入力データ毎に演算重み
を付与し上記入力データと演算重みの積の和に関する関
数を出力するべく格子状に概念上配列された複数の情報
処理部と,予め設定された学習用の炉壁温度分布データ
を上記複数の情報処理部に入力し演算することにより特
定された情報処理部及びその近傍番地の情報処理部の演
算重みを変更し上記情報処理部間に演算重みの重軽の異
なる環境を形成して上記学習用の炉壁温度分布データを
これに対応する情報処理部毎に分類するデータ分類手段
とを有する第1のニューラルネットワークと,上記情報
処理部間の重軽の異なる環境に対応して得られた上記分
類後の演算重みを格納するとともに,上記分類された学
習用の炉壁温度分布データ毎の上記ソリューションロス
の変化データとその時の炉内温度の変化データから求め
た上記炉内温度の変化を推定するためのソリューション
ロス変化量の閾値を上記特定された情報処理部毎に格納
する第1のメモリ手段と,新たな炉壁温度分布データを
上記第1のニューラルネットワークに入力したとき上記
第1のメモリ手段に格納された演算重みに基づいて特定
された情報処理部又はこれに近い情報処理部の上記ソリ
ューションロス変化量の閾値に基づいて高炉の炉内温度
の変化を推定する第1の演算手段とを具備してなること
を特徴とする高炉炉熱変化推定装置。1. A blast furnace thermal change estimation device for estimating a change in in-furnace temperature based on data of temperature distribution in a blast furnace wall within a predetermined period of time, wherein a blast furnace thermal change estimation device is provided in the blast furnace at least within the predetermined period. Solution loss change calculation means for calculating change data of solution loss in the furnace for each furnace wall temperature distribution data based on the input carbon amount, the carbon amount used in the furnace in a steady state and the pig iron production amount, and A plurality of information processing units conceptually arranged in a grid to give a calculation weight to each input data forming the furnace wall temperature distribution data and output a function related to the sum of products of the input data and the calculation weight, and preset By inputting the calculated learning furnace wall temperature distribution data to the plurality of information processing units and performing calculation, the calculation weights of the specified information processing unit and the information processing units at the addresses near the specified information processing unit are changed. A first neural network having data classification means for forming environments with different calculation weights between the information processing units and classifying the learning furnace wall temperature distribution data for each information processing unit corresponding thereto; Storing the operation weights after the classification obtained corresponding to different light and light environments between the information processing units, and the change data of the solution loss for each of the classified learning furnace wall temperature distribution data And first memory means for storing the threshold value of the solution loss change amount for estimating the change in the in-reactor temperature obtained from the change data in the in-reactor temperature at that time for each of the specified information processing units, and When the furnace wall temperature distribution data is input to the first neural network, the information processing unit specified based on the calculation weight stored in the first memory means or information close thereto Blast furnace thermal change estimation apparatus characterized by comprising comprises a first calculating means for estimating a change in the furnace temperature of the blast furnace, based on the solution loss change amount of the threshold of physical unit.
に基づいて炉壁の脱落による炉内温度の変化の推定を行
う高炉炉熱変化推定装置において,上記所定期間内の炉
壁温度分布データに基づいて炉壁の脱落位置分布データ
を作成する炉壁脱落位置分布データ作成手段と,上記作
成された脱落位置分布データ毎に上記炉壁の脱落位置に
おける炉壁温度の変化データを演算する壁落位置温度変
化演算手段と,上記脱落位置分布データを構成する入力
データ毎に演算重みを付与し上記入力データと演算重み
の積の和に関する関数を出力するべく格子状に概念上配
列された複数の情報処理部と,予め設定された学習用の
脱落位置分布データを上記複数の情報処理部に入力し演
算することにより特定された情報処理部及びその近傍番
地の情報処理部の演算重みを変更し上記情報処理部間に
演算重みの重軽の異なる環境を形成して上記学習用の脱
落位置分布データをこれに対応する情報処理部毎に分類
するデータ分類手段とを有する第2のニューラルネット
ワークと,上記情報処理部間の重軽の異なる環境に対応
して得られた上記分類後の演算重みを格納するととも
に,上記分類された学習用の脱落位置分布データ毎の上
記炉壁温度の変化データとその時の炉内温度の変化デー
タから求めた上記炉内温度の変化を推定するための炉壁
温度変化量の閾値を上記特定された情報処理部毎に格納
する第2のメモリ手段と,新たな脱落位置分布データを
上記第2のニューラルネットワークに入力したとき上記
第2のメモリ手段に格納された演算重みに基づいて特定
された情報処理部又はこれに近い情報処理部の上記炉壁
温度変化量の閾値に基づいて高炉の炉内温度の変化を推
定する第2の演算手段とを具備してなることを特徴とす
る高炉炉熱変化推定装置。2. A blast furnace heat change estimation device for estimating a change in furnace temperature due to falling of a furnace wall on the basis of furnace wall temperature distribution data within a predetermined period of the blast furnace Furnace wall drop position distribution data creating means for creating the drop position distribution data of the furnace wall based on the data, and the change data of the furnace wall temperature at the drop position of the furnace wall is calculated for each of the created drop position distribution data. A wall drop position temperature change calculating means and a conceptual weight are arranged in a grid form so as to give a calculation weight to each input data constituting the drop position distribution data and output a function related to a sum of products of the input data and the calculation weight. A plurality of information processing units and the information processing units specified by inputting and calculating preset falling position distribution data for learning into the plurality of information processing units and the information processing units at the addresses near the information processing units Data classification means for changing the calculation weights to form environments with different calculation weights between the information processing units, and for classifying the falling position distribution data for learning for each information processing unit corresponding to the data The neural network of 2 and the operation weight after the classification obtained corresponding to different heavy and light environments between the information processing units are stored, and the reactor for each of the classified falling position distribution data for learning is stored. A second threshold for storing the furnace wall temperature change amount for estimating the change in the furnace temperature obtained from the change data of the wall temperature and the change data of the furnace temperature at that time is stored for each of the specified information processing units. A memory means and an information processing section specified based on the calculation weight stored in the second memory means when new falling position distribution data is input to the second neural network, or an information processing section close to the information processing section. Section above furnace wall temperature change amount of blast furnace thermal change estimation apparatus characterized by comprising comprises a second calculating means for estimating a change in the furnace temperature of the blast furnace based on a threshold.
に基づいて炉内温度の変化の推定を行う高炉炉熱変化推
定装置において,上記所定期間内の炉壁温度分布データ
に基づいて炉壁の脱落位置分布データを作成する炉壁脱
落位置分布データ作成手段と,上記作成された脱落位置
分布データ毎に上記炉壁の脱落位置における炉壁温度の
変化データを演算する壁落位置温度変化演算手段と,少
なくとも,上記所定期間内に,上記高炉の炉内に投入さ
れた炭素量,上記炉内で定常に使用された炭素量及び銑
鉄生産量より上記炉内におけるソリューションロスの変
化データを上記炉壁温度分布データ毎に演算するソリュ
ーションロス変化演算手段と,上記脱落位置分布データ
を構成する入力データ毎に演算重みを付与し上記入力デ
ータと演算重みの積の和に関する関数を出力するべく格
子状に概念上配列された複数の情報処理部と,予め設定
された学習用の脱落位置分布データを上記複数の情報処
理部に入力し演算することにより特定された情報処理部
及びその近傍番地の情報処理部の演算重みを変更し上記
情報処理部間に演算重みの重軽の異なる環境を形成して
上記学習用の脱落位置分布データをこれに対応する情報
処理部毎に分類するデータ分類手段とを有する第3のニ
ューラルネットワークと,上記情報処理部間の重軽の異
なる環境に対応して得られた上記分類後の演算重みを格
納するとともに,上記分類された学習用の脱落位置分布
データ毎の上記炉壁温度の変化データ及び上記ソリュー
ションロスの変化データとその時の炉内温度の変化デー
タから求めた上記炉内温度の変化を推定するための炉壁
温度変化量の閾値及びソリューションロス変化量の閾値
を上記特定された情報処理部毎に格納する第3のメモリ
手段と,新たな脱落位置分布データを上記第3のニュー
ラルネットワークに入力したとき上記第3のメモリ手段
に格納された演算重みに基づいて特定された情報処理部
又はこれに近い情報処理部の上記炉壁温度変化量及びソ
リューションロス変化量の各閾値に基づいて高炉の炉内
温度の変化を推定する第3の演算手段とを具備してなる
ことを特徴とする高炉炉熱変化推定装置。3. A blast furnace furnace heat change estimation apparatus for estimating a change in furnace temperature based on furnace wall temperature distribution data in a predetermined period of a blast furnace, wherein the furnace is based on the furnace wall temperature distribution data in the predetermined period. Furnace wall drop position distribution data creating means for creating wall drop position distribution data, and wall drop temperature change for calculating change data of furnace wall temperature at the drop position of the furnace wall for each created drop position distribution data The calculation means and at least the change amount of solution loss in the furnace based on the amount of carbon charged into the furnace of the blast furnace, the amount of carbon used in the furnace in a steady state and the pig iron production amount within the predetermined period. A solution loss change calculating means for calculating each furnace wall temperature distribution data, and a calculation weight for each input data constituting the drop position distribution data, and a product of the input data and the calculation weight. Is specified by inputting a plurality of information processing units that are conceptually arranged in a grid pattern to output a function related to the sum of Information corresponding to the above-mentioned drop position distribution data for learning, by changing the calculation weights of the information processing unit and the information processing units at the addresses near the information processing unit to form environments with different calculation weights between the information processing units. A third neural network having a data classifying means for classifying each processing section, and storing the calculated weights after the classification obtained corresponding to different light and light environments between the information processing sections, The change in the furnace temperature obtained from the change data of the furnace wall temperature and the change data of the solution loss and the change data of the furnace temperature at that time for each of the learned falling position distribution data for learning To store the threshold value of the furnace wall temperature change amount and the solution loss change amount for each specified information processing unit, and new drop position distribution data to the third neural network. When input, the blast furnace is based on the respective thresholds of the furnace wall temperature change amount and the solution loss change amount of the information processing unit or the information processing unit close to the information processing unit specified based on the calculation weight stored in the third memory means. And a third calculation means for estimating the change in the furnace temperature of the blast furnace.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22157591A JPH0559415A (en) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | Apparatus for estimating furnace heat variation in blast furnace |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22157591A JPH0559415A (en) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | Apparatus for estimating furnace heat variation in blast furnace |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0559415A true JPH0559415A (en) | 1993-03-09 |
Family
ID=16768891
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22157591A Pending JPH0559415A (en) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | Apparatus for estimating furnace heat variation in blast furnace |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0559415A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003529046A (en) * | 1999-06-30 | 2003-09-30 | アクゾ・ノーベル・ナムローゼ・フェンノートシャップ | Method and apparatus for presenting test data for thrombotic congestion |
KR101246513B1 (en) * | 2011-08-30 | 2013-03-25 | 현대제철 주식회사 | method for predicting variation of furnace heat for blast furnace |
CN114819587A (en) * | 2022-04-19 | 2022-07-29 | 东北大学 | Blast furnace hearth activity evaluation and prediction method and system based on big data |
-
1991
- 1991-09-02 JP JP22157591A patent/JPH0559415A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003529046A (en) * | 1999-06-30 | 2003-09-30 | アクゾ・ノーベル・ナムローゼ・フェンノートシャップ | Method and apparatus for presenting test data for thrombotic congestion |
KR101246513B1 (en) * | 2011-08-30 | 2013-03-25 | 현대제철 주식회사 | method for predicting variation of furnace heat for blast furnace |
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