RU2794126C1 - Устройство для определения неисправности доменной печи, способ определения неисправности доменной печи и способ эксплуатации доменной печи - Google Patents

Abstract

Группа изобретений относится к устройству и способу определения неисправности доменной печи, а также к способу управления доменной печью. Устройство определения неисправности включает блок вычисления индекса неисправности, выполненный с возможностью вычисления индекса неисправности, указывающего степень неисправности доменной печи, с использованием выходного значения группы датчиков давления в шахте печи, установленных вокруг корпуса доменной печи, при этом индекс неисправности представляет собой статистический показатель Q, основанный на анализе основных компонентов; блок вычисления индекса вентиляции, выполненный с возможностью вычисления индекса вентиляции доменной печи, причем индекс вентиляции вычисляется на основе количества сгенерированного газа в доменной печи и значений измерителя давления, установленного в доменной печи, и измерителя давления внутри печи, установленного на выходе, относительно измерителя давления в направлении потока газа в доменной печи; и блок определения, выполненный с возможностью определения неисправного состояния доменной печи с использованием индекса неисправности, вычисленного блоком вычисления индекса неисправности, и индекса вентиляции, вычисленного блоком вычисления индекса вентиляции. Изобретение позволяет по отдельности определить неисправность, связанную с эксплуатацией, и неисправность датчика. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 пр.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству для определения неисправности доменной печи, способу определения неисправности доменной печи и способу эксплуатации доменной печи.

Уровень техники

В последнее время, когда доменная печь работает с низким расходом кокса, важно правильно и как можно быстрее определить или оценить состояние печи, в частности, состояние вентиляции внутри печи и любые изменения состояний, чтобы поддерживать печь в хорошем состоянии. Традиционный индекс вентиляции, который указывает состояния вентиляции в печи, используется, например, сопротивление вентиляции, рассчитанное на основе разности между давлением в верхней части печи и давлением дутья. Индекс вентиляции имеет пороговое значение для определения уменьшения вентиляции. Когда индекс вентиляции превышает пороговое значение, считается, что вентиляция уменьшается. В патентной литературе 1 описан способ определения неисправности путем ввода давления в шахте печи и вычисления индекса неисправности с использованием статистических методов, таких как анализ основных компонентов. Способ, описанный в патентной литературе 1, выполняет определение неисправности путем получения индекса неисправности из отношения между статистическим показателем Q, вычисленным на основе данных предела устойчивости, и статистическим показателем Q, вычисленным на основе рабочих данных объекта обнаружения неисправности, и установки порогового значения для рассчитанного индекса неисправности. Кроме того, необходимо также обнаруживать неисправность в самом датчике, который используется для определения неисправности, связанной с эксплуатацией. Обнаружение неисправности датчика обычно выполняется путем установки верхнего и нижнего пределов выходных значений датчика. В патентной литературе 2 описан способ обнаружения неисправности датчика, установленного на периферии корпуса доменной печи, с использованием выходных значений расположенных поблизости датчиков.

Список цитируемой литературы

Патентная литература

Патентный документ 1: Выложенная заявка на японский патент № 2017-128805.

Патентная литература 2: Выложенная заявка на японский патент № 2017-190482.

Непатентная литература

Непатентная литература 1: Statistical Process Control Using Process Chemometrics, Systems, control and information, 2004, vol. 48, no. 5, p. 165 - 170

Раскрытие сущности изобретения

Техническая задача

Способ, описанный в патентной литературе 1, имеет недостаток, который состоит в том, что индекс неисправности увеличивается не только тогда, когда операция фактически переходит в неисправное состояние, но и когда имеется неисправность датчика для обнаружения рабочих данных. Таким образом, можно определить неисправное состояние при эксплуатации, хотя неисправность не связана с эксплуатацией. Другими словами, использование только статистического индекса неисправности не позволяет отличить неисправность, связанную с эксплуатацией, от неисправности датчика, и поэтому этот способ, в котором используется индекс неисправности, недостаточно эффективен для обнаружения неисправности доменной печи. Традиционные способы определяют неисправность датчика, используя пороговое значение, установленное для выходного значения каждого датчика, и отслеживая необычное поведение отдельного датчика. Таким образом, для датчика допускается широкий диапазон нормальных выходных значений, что означает, что неисправность датчика обнаруживается только тогда, когда степень неисправности датчика становится достаточно большой. Таким образом, замедляется обнаружение неисправности. В частности, датчик давления в шахте доменной печи, который является важным датчиком для управления вентиляцией и другими функциями, часто выходит из строя, например, из-за засорения дутьевой пылью или по аналогичным причинам. Таким образом, необходимо, чтобы обнаружение неисправности происходило на ранней стадии. Использование порогового значения является эффективным при определении неисправности, когда выходное значение датчика резко возрастает от нормального диапазона значений до ненормального уровня. Однако такой способ использования порогового значения затрудняет обнаружение такой неисправности, при которой выходное значение постепенно выходит за пределы диапазона нормальных значений. Способ, описанный в патентной литературе 2, определяет неисправность в целевом датчике, который необходимо определить, на основе среднего и отклонения выходных значений датчиков, расположенных рядом с целевым датчиком. Однако этот способ не учитывает синхронность между выходными значениями группы датчиков, которая часто возникает при нормальной работе. Если принять во внимание асинхронность между выходными значениями множества датчиков, обнаружение неисправности, которая должна быть обнаружена раньше, может замедлиться.

С вышеупомянутой точки зрения, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы выполнить устройство для определения неисправности доменной печи, способ определения неисправности доменной печи и способ эксплуатации доменной печи, с помощью которых можно было бы по отдельности определить неисправность, связанную с эксплуатацией, и неисправность датчика.

Решение задачи

Устройство для определения неисправности доменной печи согласно настоящему изобретению включает в себя: блок вычисления индекса неисправности, выполненный с возможностью вычисления индекса неисправности, указывающего степень неисправности доменной печи; блок вычисления индекса вентиляции, выполненный с возможностью вычисления индекса вентиляции доменной печи; и блок определения, выполненный с возможностью определения неисправного состояния доменной печи с использованием индекса неисправности, вычисленного блоком вычисления индекса неисправности, и индекса вентиляции, вычисленного блоком вычисления индекса вентиляции.

Блок вычисления индекса неисправности может быть выполнен с возможностью вычисления индекса неисправности с использованием выходного значения группы датчиков давления в шахте печи, установленных вокруг корпуса доменной печи.

Индекс неисправности может быть статистическим показателем Q, основанным на анализе основных компонентов.

Устройство для определения неисправности доменной печи может включать в себя блок идентификации неисправности датчика, выполненный с возможностью оценки степени соотнесения по статистическому показателю Q и идентификации неисправного датчика на основе степени соотнесения в случае, когда индекс вентиляции не превышает пороговое значение, а статистический показатель Q превышает заданное пороговое значение.

Устройство для определения неисправности доменной печи может включать в себя блок удаления неисправного датчика, выполненный с возможностью продолжения определения неисправности путем удаления значения сигнала датчика, идентифицированного как неисправный датчик блоком идентификации неисправности датчика на основе вычисления статистического показателя Q и вычисления нового статистического показателя Q.

Индекс вентиляции может быть рассчитан с помощью выражения (1), приведенного ниже, где параметр X в выражении (1) представляет собой числовое значение, скорректированное таким образом, чтобы количество газа, образующегося в доменной печи, и индекс вентиляции были выражены по существу линейной зависимостью f для изменения количества газа, образующегося в доменной печи.

Способ определения неисправности доменной печи согласно настоящему изобретению включает в себя: этап вычисления индекса неисправности для вычисления индекса неисправности, указывающего степень неисправности доменной печи; этап вычисления индекса вентиляции для вычисления индекса вентиляции доменной печи; и этап определения для определения неисправного состояния доменной печи с использованием индекса неисправности, вычисленного на этапе вычисления индекса неисправности, и индекса вентиляции, вычисленного на этапе вычисления индекса вентиляции.

Способ эксплуатации доменной печи согласно настоящему изобретению включает в себя этап эксплуатации доменной печи при определении неисправного состояния доменной печи с использованием устройства для определения неисправности доменной печи согласно настоящему изобретению.

Преимущественные эффекты изобретения

Неисправность, связанную с эксплуатацией, и неисправность датчика можно определить по отдельности с помощью устройства для определения неисправности доменной печи, способа определения неисправности доменной печи и способа эксплуатации доменной печи согласно настоящему изобретению.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показана блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию устройства для определения неисправности доменной печи согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 2 показаны графики, иллюстрирующие примеры, в которых давление в шахте печи, индекс вентиляции и статистический показатель Q изменяются в зависимости от времени.

На фиг. 3 показана блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию устройства для определения неисправности группы датчиков доменной печи согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 4 показан график, иллюстрирующий пример, в котором давление в шахте печи изменяется в зависимости от времени.

На фиг. 5 показан график, иллюстрирующий пример, в котором степень соотнесения изменяется в зависимости от времени.

Подробное описание изобретения

Конфигурация устройства для определения неисправности доменной печи согласно первому варианту осуществления и второму варианту осуществления настоящего изобретения и его работа будут теперь описаны со ссылкой на чертежи.

Первый вариант осуществления

На фиг. 1 показана блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию устройства для определения неисправности доменной печи согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 1, устройство 1 для определения неисправности доменной печи согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения используется для определения неисправности, связанной с эксплуатацией доменной печи, и неисправности датчика 2, используемого для доменной печи. Основными компонентами устройства 1 для определения неисправности доменной печи являются устройство 11 для сбора данных, устройство 12 для вычисления индекса неисправности, устройство 13 для определения индекса неисправности, устройство 14 для определения индекса вентиляции, устройство 15 для определения неисправности и дисплей 16.

Устройство 11 для сбора данных осуществляет сбор выходных значений датчика 2 и сохраняет выходные значения. Примером датчика 2, выходные значения которого подлежат сбору, может служить группа датчиков давления в шахте печи. Датчики давления в шахте печи устанавливаются в множестве мест вокруг корпуса доменной печи как по высоте, так и по окружности.

Устройство 12 для вычисления индекса неисправности вычисляет индекс неисправности доменной печи, используя выходные значения датчика 2, хранящиеся в устройстве 11 для сбора данных. Способ вычисления индекса неисправности не является ограничивающим, и можно использовать любой способ, если способ может централизованно управлять множеством фрагментов входных данных для получения индекса неисправности. Например, способ может использовать статистический показатель Q, описанный в патентной литературе 1, или позволяет получить индекс с использованием анализа независимых компонентов, или получить индекс с использованием технологии машинного обучения. К вышеуказанному процессу может быть добавлен процесс стандартизации индекса неисправности. Более конкретно, индекс неисправности стандартизируется путем деления индекса, вычисленного из данных цели, которая должна быть определена, на индекс, в качестве значения предела устойчивости, вычисленный из группы рабочих данных. В этом расчете индекс неисправности становится равным 1 на пределе устойчивости.

Устройство 13 для определения индекса неисправности определяет то, превышает ли индекс неисправности, вычисленный устройством 12 для вычисления индекса неисправности, заданное пороговое значение, которое задано на основе данных предела устойчивости, и определяет наличие или отсутствие неисправности доменной печи. Если добавляется процесс стандартизации индекса неисправности, в котором, например, индекс неисправности становится равным 1 на пределе устойчивости, заданное пороговое значение может быть установлено равным 1.

Устройство 14 для определения индекса вентиляции вычисляет индекс вентиляции доменной печи с использованием выходных значений датчика 2, хранящихся в устройстве 11 для сбора данных, и определяет то, превышает ли рассчитанный индекс вентиляции заданное пороговое значение, и определяет наличие или отсутствие неисправности вентиляции доменной печи. Индекс вентиляции рассчитывается, например, с использованием выражения (1), приведенного ниже. В выражении (1) значение A давления в печи является выходным значением измерителя A давления, установленного в доменной печи. Значение B давления в печи является выходным значением измерителя B давления, установленного на выходе (верхняя часть доменной печи), относительно измерителя A давления в направлении потока газа в доменной печи. В этом выражении X представляет собой числовое значение и параметр для регулировки с целью поддержания как можно более линейной зависимости между количеством газа, образующегося в доменной печи, и индексом вентиляции для изменения количества газа, образующегося в доменной печи. Заданное пороговое значение может быть меньше порогового значения, используемого для определения неисправности индекса вентиляции при нормальной работе. При меньшем пороговом значении можно определить, что доменная печь находится в неисправном состоянии, если индекс вентиляции указывает на тенденцию к небольшому снижению, и индекс неисправности является ненормальным. Таким образом, возможно более раннее обнаружение неисправности доменной печи по сравнению с традиционными способами определения, в которых используется только индекс вентиляции.

Устройство 15 для определения неисправности выполняет окончательное и общее определение неисправности доменной печи на основе результатов определения неисправности устройства 13 для определения индекса неисправности и устройства 14 для определения индекса вентиляции.

Дисплей 16 выводит и отображает результаты определения устройства 15 для определения неисправности. Когда определено, что доменная печь находится в неисправном состоянии при превышении как индексом неисправности, так и индексом вентиляции пороговых значений, дисплей 16 выводит и отображает результат определения. Оператор уведомляется о результате и побуждается к выполнению действий, таких как самодиагностика.

Если индекс вентиляции определен как нормальный, в то время как индекс неисправности определен как ненормальный, существует вероятность того, что неисправность произошла в датчике 2. Дисплей 16 уведомляет оператора о "неисправности датчика" и побуждает проверить датчик 2. Так как индекс вентиляции изначально имеет пороговое значение, не зависящее от настоящего изобретения, если только индекс вентиляции превышает пороговое значение, оператор уведомляется о возникновении неисправного состояния с помощью традиционного устройства.

Как описано выше, устройство 1 для определения неисправности доменной печи согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения вычисляет индекс вентиляции доменной печи, вычисляет индекс неисправности, указывающий степень неисправности доменной печи, и определяет то, находится ли доменная печь в неисправном состоянии, используя индекс неисправности и индекс вентиляции. Таким образом, устройство 1 для определения неисправности доменной печи способно определять неисправность, связанную с эксплуатацией, и неисправность датчика отдельно друг от друга. Эта конфигурация эффективна с точки зрения уменьшения ошибок обнаружения НЕИСПРАВНОСТИ, связанных с эксплуатацией, которые вызваны неисправностью датчика. Кроме того, одновременный контроль сопротивления вентиляции и индекса неисправности позволяет повысить точность определения неисправности доменной печи. Таким образом, можно предпринять соответствующие действия, такие как уменьшение дутья, раньше при возникновении неисправного состояния и, таким образом, избежать серьезного снижения производительности за счет уменьшения проблем, вызванных неисправным состоянием.

Пример

В этом примере статистический показатель Q был рассчитан как индекс неисправности. Для вычисления статистического показателя Q использовался анализ основных компонентов. Так как этот способ широко известен, его подробное объяснение будет опущено (смотри непатентную литературу 1). Множество фрагментов (входных) данных, используемых в этом примере, являются выходными значениями группы датчиков давления в шахте доменной печи. Анализ статистического показателя Q и основных компонентов, используемый для вычисления статистического показателя Q, будет описан в виде, соответствующем доменному процессу. Анализ основных компонентов представляет собой математическую обработку, в ходе которой группа данных, имеющая множество синхронизированных фрагментов данных (в множестве измерений) преобразуется (уменьшается количество измерений) в малое количество переменных, в которых характеристики исходных данных группы отражены в достаточной степени, при этом сводя к минимуму, насколько это возможно, потерю количества информации исходной группы данных. Что касается данных давления в шахте доменной печи, то одна доменная печь оборудована примерно 30 измерителями давления в шахте. Если характеристики 30 групп данных могут быть преобразованы в несколько переменных (значения основных компонентов), которые в достаточной мере отражают исходные характеристики, то, используя анализ основных компонентов, можно легко оценить состояние внутри печи путем контроля малого количества переменных, вырабатываемых в ходе анализа основных компонентов без необходимости наблюдения за всеми 30 группами данных.

В данных давления в шахте доменной печи компонент, указывающий на синхронизированное движение давлений в шахте во время стабильной эксплуатации доменной печи, представляет собой значение первого основного компонента, имеющее наибольшее отклонение при анализе основных компонентов. Второй основный компонент и последующие компоненты при анализе основных компонентов являются компонентами, отличными от синхронизированного компонента, и в этом примере эти компоненты использовались для определения неисправности доменной печи. В этом случае статистический показатель Q был рассчитан только с первым основным компонентом, рассматриваемым в качестве основного компонента. На фиг. 2(а) показаны данные временного ряда давления в шахте печи, используемые для вычисления статистического показателя Q. На фиг. 2(c) показан вычисленный статистический показатель Q. Статистический показатель Q является маленьким тогда, когда синхронизированное давление в шахте печи колеблется во время нормальной эксплуатации, как это показано на фиг. 2 временным интервалом от t = t1 до t2. В момент времени t = t3, показанный на фиг. 2, только выходное значение одного из датчиков давления в шахте печи заметно колеблется без синхронизации с выходными значениями других датчиков давления в шахте печи. Таки образом, статистический показатель Q увеличивается, чтобы превысить пороговое значение, указанное жирной линией. Как видно из этого, использование только статистического показателя Q для определения неисправности приводит к сомнительному определению неисправности доменной печи. В этом случае статистический показатель Q увеличивается, так как датчик давления в шахте печи был временно загрязнен. Другими словами, это явление произошло из-за неисправности датчика, а не из-за эксплутационной неисправности. В момент времени t = t3 индекс вентиляции, показанный на фиг. 2 (b) не превышает порогового значения. Это означает, что печь не определяется как неисправная при условии, что неисправность определяется только тогда, когда индекс вентиляции и статистический показатель Q превышают пороговые значения. Как описано выше, такой случай, когда неисправность датчика определяется как эксплуатационная неисправность, можно предотвратить путем одновременного контроля как статистического показателя Q, так и индекса вентиляции. В момент времени t = t4, показанный на фиг. 2 видно, что выходные значения множества датчиков давления в шахте печи сильно различаются. Соответственно, статистический показатель Q увеличивается до превышения порогового значения. В это время индекс вентиляции также превышает пороговое значение. Так как статистический показатель Q и индекс вентиляции одновременно превышают пороговые значения, состояние доменной печи определяется как неисправное. Оператор получает уведомление о результате на дисплее 16.

Второй вариант осуществления

На фиг. 3 показана блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию устройства для определения неисправности группы датчиков доменной печи согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 3, согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения устройство 20 определения неисправности группы датчиков доменной печи используется для определения неисправности группы 3 датчиков, используемых при эксплуатации доменной печи. Основными компонентами устройства 20 определения неисправности группы датчиков доменной печи являются устройство 21 для сбора данных, устройство 22 для вычисления индекса неисправности, устройство 23 для определения неисправности и дисплей 24.

Устройство 21 для сбора данных осуществляет сбор выходных значений группы 3 датчиков и сохраняет выходные значения. Примеры группы датчиков, выходные значения которых подлежат сбору, включают в себя группу датчиков давления в шахте печи. Группа датчиков давления в шахте печи устанавливается в множестве мест вокруг корпуса доменной печи в направлении высоты и в направлении по окружности.

Устройство 22 для вычисления индекса неисправности вычисляет индекс неисправности для каждого датчика посредством выполнения анализа основных компонентов (PCA) выходных значений группы 3 датчиков, хранящейся в устройстве 21 для сбора данных. Более конкретно, устройство 22 для вычисления индекса неисправности вычисляет индекс неисправности для каждого датчика с использованием статистического показателя Q в качестве одного из показателей способа многомерного статистического управления процессом (MSPC). Широко известен способ вычисления статистического показателя Q, описанный в непатентной литературе 1, поэтому подробное описание здесь не приводится. Статистический показатель Q можно рассчитать, используя следующее выражение (2). В выражении (2) N представляет собой общее количество датчиков.

где x - входная переменная, и

- оценка в модели PCA.

Статистический показатель Q представляет собой индекс, указывающий степень отклонения от корреляции между переменными, включенными в данные, используемые для создания модели PCA. Ненормальная входная переменная может быть обнаружена путем отслеживания этого индекса. Каждый элемент статистического показателя Q представляет степень соотнесения выходного значения датчика со статистическим показателем Q. Таким образом, можно узнать то, выходное значение какого датчика влияет на обнаруженную неисправность, путем вычисления разности (степени соотнесения) между входной переменной (выходным значением датчика) и оценкой входной переменной. Более конкретно, степень соотнесения может быть рассчитана с помощью выражения (3), приведенного ниже. Количественно определенная степень соотнесения используется для определения неисправности датчика. Пороговые значения для определения неисправности соответствующих датчиков могут быть унифицированы (преобразованы в одно и то же значение) путем выполнения стандартизации (среднее значение 0, среднее отклонение 1) над выходными значениями датчиков. Таким образом, датчик, оцениваемый как неисправный, может быть представлен с использованием порогового значения определения неисправности, предварительно установленного для степени соотнесения каждого датчика.

Анализ основных компонентов представляет собой математическую обработку, в ходе которой группа данных, имеющая множество синхронизированных фрагментов данных (в множестве измерений) преобразуется (уменьшается количество измерений) в малое количество переменных, в которых характеристики исходных данных группы отражены в достаточной степени, при этом сводя к минимуму, насколько это возможно, потерю количества информации, включенной в исходную группу данных. Что касается данных давления в шахте доменной печи, то одна доменная печь оборудована примерно 30 датчиками давления в шахте. Если характеристики 30 групп данных могут быть преобразованы в несколько переменных (значения основных компонентов), которые в достаточной мере отражают исходные характеристики, то, используя анализ основных компонентов, можно легко оценить состояние внутри печи путем контроля малого количества переменных, вырабатываемых в хода анализа основных компонентов без необходимости наблюдения за всеми 30 группами данных. Синхронизация означает, что рабочее поведение переменных согласовано друг с другом относительно временного перехода в процессе или оперативного действия.

В данных давления в шахте доменной печи компонент, представляющий синхронизированное движение давлений в шахте во время стабильной эксплуатации доменной печи, представляет собой значение первого основного компонента, имеющее наибольшее отклонение при анализе основных компонентов. Компоненты, отличные от первого основного компонента при анализе основных компонентов, представляют несинхронизированное движение. Если обнаружен датчик, имеющий большую степень несинхронизации по сравнению с другими датчиками, датчик может быть определен как неисправный. В этом примере, с учетом только первого основного компонента основных компонентов, определение неисправности выполняется путем вычисления разности между вышеописанной входной переменной и оценкой первого основного компонента входной переменной в качестве статистического показателя Q и путем использования абсолютного значения (степени соотнесения) каждого элемента статистического показателя Q в качестве степени несинхронизации.

Устройство 23 для определения неисправности определяет неисправность датчика на основе индекса неисправности, вычисленного устройством 22 для вычисления индекса неисправности. Более конкретно, устройство 23 для определения неисправности определяет неисправность датчика путем сравнения размера между степенью соотнесения, вычисленной устройством 22 для вычисления индекса неисправности, измеренным значением датчика со статистическим показателем Q и заданным пороговым значением. Заданное пороговое значение можно определить на основании выходных значений датчика, ранее определенного как ненормальный.

Дисплей 24 выводит и отображает результат определения устройства 23 для определения неисправности. Если неисправность датчика обнаружена, результат определения, указывающий на неисправность датчика, выводится и отображается на экране дисплея 24, чтобы уведомить оператора о результате и побудить к действиям, в том числе, например, к проверке датчика.

Как описано выше, устройство 20 определения неисправности группы датчиков доменной печи согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения выполняет анализ основных компонентов по выходным значениям группы 3 датчиков, вычисляет статистический показатель Q и степень соотнесения, и сравнивает размер между вычисленными данными и заданным пороговым значением и определяет то, имеется ли неисправность в группе датчиков 3. Этот способ позволяет обеспечить более ранее обнаружение типа неисправности, которую трудно обнаружить с использованием пороговых значений, установленных для выходных значений группы 3 датчика, и позволяет обслуживающему персоналу исследовать и восстановить датчик после обнаружения неисправности. Раннее восстановление датчика позволяет определить неисправность, связанную с эксплуатацией, с использованием множества датчиков. Таким образом, еще больше повышается точность определения НЕИСПРАВНОСТИ.

Далее будет описан пример использования первого и второго вариантов осуществления. Когда неисправность датчика обнаруживается с использованием первого варианта осуществления, датчик, обнаруженный как неисправный, исключается из вычисления статистического показателя Q. Затем статистический показатель Q пересчитывается с использованием второго варианта осуществления. Затем можно определить то, имеет ли доменная печь неисправность, на основании как пересчитанного статистического показателя Q, так и индекса вентиляции. В этом процессе сначала удаляется датчик, который оценивается как неисправный, и затем продолжается определение неисправности с использованием статистического показателя Q и индекса вентиляции на основе значений других датчиков. Таким образом, еще больше повышается точность определения неисправности. Процесс может выполняться повторно для датчиков, признанных неисправными. Датчики, признанные неисправными, передаются обслуживающему персоналу для проверки и восстановления.

Пример

В этом примере процесс стандартизации (среднее значение 0, среднее отклонение 1) выполнялся для каждого фрагмента данных группы датчиков давления в шахте печи. В процессе стандартизации использовались данные временного ряда, полученные при нормальной работе с использованием обычных датчиков. Статистический показатель Q был рассчитан на основе стандартизованных данных, и была рассчитана разность (степень соотнесения) между входной переменной и оценкой входной переменной. Определение неисправности проводилось по степени соотнесения с использованием порогового значения. На фиг. 2 показано давление в шахте печи, используемое для вычисления. В примере, показанном на фиг. 4, одна из кривых выходных значений датчика постепенно отделяется от хода кривых других выходных значений датчика, и затем возвращается. На фиг. 5 показана разность (степень соотнесения) между входной переменной и оценкой первого основного компонента входной переменной в одном и том же временном диапазоне. Как показано на фиг. 5, датчик, демонстрирующий необычное поведение, имеет большую степень соотнесения. На графике, показанном фиг. 5, степень соотнесения становится наименьшей при нуле и увеличивается с увеличением абсолютного значения. Определение неисправности производилось на основании степени соотнесения с использованием порогового значения. В этом случае, как показано на фиг. 5, пороговое значение было установлено на уровне +/-10, и состояния, где пороговое значение превысило +10 или упало ниже -10, были определены как неисправные. Пороговое значение для определения неисправности было определено с использованием настоящего способа на основании результатов расчетов, полученных на основе данных, включающих в себя фактические неисправности датчика. В этих данных, использующих вышеуказанное пороговое значение, в ходе процесса один из датчиков был определен как неисправный.

Промышленная применимость

Согласно настоящему изобретению выполнено устройство для определения неисправности доменной печи, способ определения неисправности доменной печи и способ эксплуатации доменной печи, которые позволяют определять неисправность, связанную с эксплуатацией, и неисправность датчика отдельно друг от друга.

Список ссылочных позиций

2 - датчик

3 - группа датчиков

11, 21 - устройство для сбора данных

12, 22 - устройство для вычисления индекса неисправности

13 - устройство для определения индекса неисправности

14 - устройство для определения индекса вентиляции

15, 23 - устройство для определения неисправности

16, 24 - дисплей

20 - устройство для определения неисправности группы датчиков доменной печи

Claims (17)

1. Устройство для определения неисправности доменной печи, содержащее:

блок вычисления индекса неисправности, выполненный с возможностью вычисления индекса неисправности, указывающего степень неисправности доменной печи, с использованием выходного значения группы датчиков давления в шахте печи, установленных вокруг корпуса доменной печи, при этом индекс неисправности представляет собой статистический показатель Q, основанный на анализе основных компонентов;

блок вычисления индекса вентиляции, выполненный с возможностью вычисления индекса вентиляции доменной печи, причем индекс вентиляции вычисляется на основе количества сгенерированного газа в доменной печи и значений измерителя давления, установленного в доменной печи, и измерителя давления внутри печи, установленного на выходе, относительно измерителя давления в направлении потока газа в доменной печи; и

блок определения, выполненный с возможностью определения неисправного состояния доменной печи с использованием индекса неисправности, вычисленного блоком вычисления индекса неисправности, и индекса вентиляции, вычисленного блоком вычисления индекса вентиляции.

2. Устройство для определения неисправности доменной печи по п. 1, содержащее:

блок идентификации неисправности датчика, выполненный с возможностью оценки степени соотнесения по статистическому показателю Q и идентификации неисправного датчика на основе степени соотнесения в случае, когда индекс вентиляции не превышает заданное пороговое значение.

3. Устройство для определения неисправности доменной печи по п. 2, содержащее:

блок удаления неисправного датчика, выполненный с возможностью продолжения определения неисправности путем удаления значения сигнала датчика, идентифицированного в качестве неисправного датчика блоком идентификации неисправности датчика, на основе вычисления статистического показателя Q и вычисления нового статистического показателя Q.

4. Устройство для определения неисправности доменной печи по любому из пп. 1-3, в котором индекс вентиляции вычисляется с помощью выражения (1), приведенного ниже, и параметр X в выражении (1) представляет собой числовое значение, скорректированное для того, чтобы количество газа, образующегося в доменной печи, и индекс вентиляции выражались по существу линейной зависимостью для изменения количества газа, образующегося в доменной печи:

… (1)

5. Способ определения неисправности доменной печи, содержащий:

этап вычисления индекса неисправности, на котором вычисляют индекс неисправности, указывающий степень неисправности доменной печи, с использованием выходного значения группы датчиков давления в шахте печи, установленных вокруг корпуса доменной печи, при этом индекс неисправности представляет собой статистический показатель Q, основанный на анализе основных компонентов;

этап вычисления индекса неисправности, на котором вычисляют индекс вентиляции доменной печи, причем индекс вентиляции вычисляют на основе количества сгенерированного газа в доменной печи и значений измерителя давления, установленного в доменной печи, и измерителя давления внутри печи, установленного на выходе, относительно измерителя давления в направлении потока газа в доменной печи; и

этап определения, на котором определяют неисправное состояние доменной печи с использованием индекса неисправности, вычисленного на этапе вычисления индекса неисправности, и индекса вентиляции, вычисленного на этапе вычисления индекса вентиляции.

6. Способ управления доменной печью, содержащий:

этап управления доменной печью при определении неисправного состояния доменной печи с использованием устройства для определения неисправности доменной печи по любому из пп. 1-4.

Images