TW562865B - Method, apparatus and recording medium for monitoring an operating condition of blast furnace - Google Patents

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562865 A7 ________B7 五、發明説明（1 ) 【技術領域】 本發明係有關於一種鼓風爐之操作狀態監視方法、裝 置及記錄媒體，特別是有關於一種可藉依序推測操作中之 鼓風爐内之融著帶根部相當位置並使其可視化來監視鼓風 爐之操作狀態並預測鼓風爐之操作異常者。 【背景技術】 以往有關監視鼓風爐操作狀態及預測異常狀態之方 法有諸如曰本公開公報特開平5一 156328號及特開平n_ 140520號等。這些監視及預測方法皆非反映各感測器在鼓 風爐设備上之設置位置資訊，而是收集來自各感測器之測 1 >料後’與預先設定之設定值或簡易物理模型之界限值 進行比較’藉此監視操作狀態及預測操作異常。 唯，本發明作為對象之鼓風爐之程序係應作為具有動 特性之分布定數系程序之對象。故，分布設置於鼓風爐設 備上之複數各種感測器之測量資料不應為互相獨立收集評 定者，而應為與安裝有感測器之鼓風爐設備上之設置位置 相關聯所收集評定者。 以習知方法而言’並未使各感測器之設置位置與測量 貝料產生關聯而進行收集評定，故，有鼓風爐操作狀態之 監視及預測之準確度低之問題。 有鑑於此，本發明係以解決前述問題，而可監視鼓風 爐操作狀態及預測操作異常為目的，推測鼓風爐之融著帶 根部相當位置並使其可視化者。 【發明之揭示】 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（21〇><297公釐） f (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •訂— -4- 562865 A7 - ----B7 —_ 五、發明説明（2 ) ^ '~^ --- 本發明之鼓風爐之操作狀態監視方法係將來自複數 設置於鼓風爐之感測器之測定對象量之測量資料，配置於 已將各感測器之設置位置反映於2次元平面或貼合2次元 平面所構成之3次元立體上，並將這些各測量資料之分布 狀態或動態變化顯示為由該等形成之圖形或圖形之特徵資 訊後，對該等進行評定來監視鼓風爐操作狀態者，其特2 在於，預先設定-可表現2次元平面或3次元立體上任意 地點之座標軸後，針對潛在量之壓力資料演算各座標軸方 向之空間梯度（空間變化率或空間變化量），並算出將成分 中具有以該空間梯度之空間梯度向量之基準或爐高方向作 為基準軸時之偏角後，再自2次元平面上或3次元立體上 之等值線所形成之等高線圖形中，將由預先指定之上下限 管理值所定之等兩線圖形推斷為融著帶根部相當位置。 本發明之另一鼓風爐之操作狀態監視方法之特徵在 於，將由壓力資料之空間梯度向量推斷出之融著帶根部相 當位置以2次元平面上或3次元立體上之圖形加以可視化。 本發明之又一鼓風爐之操作狀態監視方法係將來自 複數設置於鼓風爐之感測器之測定對象量之測量資料，配 置於已將各感測器之設置位置反映於2次元平面或貼合2 次元平面所構成之3次元立體上，並將這些各測量資^之 分布狀態或時間變化顯示為由該等形成之圖形或圖形之特 徵資訊後，對該等進行評定來監視鼓風爐操作狀態者，其 特徵在於，預先設定一可表現2次元平面或3次元立體上 任意地點之座標軸後，針對潛在量之溫度演算時間梯度（時 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公复） (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) 寫太 、可丨 562865 A7 Γ ------上7_____ 五、發明説明（3 ) 間變化率或時間變化量）後，自2次元平面上或3次元立 體表面上之等值線所形成之等高線圖形中，將由預先指定 之上下限管理值所定之等高線圖形領域推測為融著帶根部 相當位置。 本發明之再一鼓風爐之操作狀態監視方法之特色在 於，將由溫度資料之時間梯度所推斷之融著帶根部相當位 置以2次元平面或3次元立體表面上之圖形加以可視化。 又，本發明之另一鼓風爐之操作狀態監視方法之特色 在力，以由壓力資料之空間梯度向量所#斷之融著帶根部 相當位置資訊及由溫度資料之時間梯度所推斷之融著帶根 。卩相¥位置 > 汛兩者來推測融著帶根部相當位置。 再者，本發明之另一鼓風爐之操作狀態監視方法之特 徵在於，使由壓力資料之空間梯度向量所推斷之融著帶根 部相當位置資訊及由溫度資料之時間梯度所推斷之融著帶 根部相當位置資訊對應各測量資料之時間變遷而更新，藉 此依序推斷融著帶根部相當位置。 且，本發明之另一鼓風爐之操作狀態監視方法之特徵 在於’將對應各測量資料之時間變遷而依序推斷之融著帶 根部相當位置資訊以在2次元平面或3次元立體上依序更 新之圖形依序加以可視化。 【圖示之簡單說明】 第1圖係第一發明之鼓風爐操作狀態監視裝置之構成 圖。 ΪΜ張尺度顧t關緖準（⑽---

、可| (請先閲讀背面之注意事項^^寫本頁) -6 - 562865 五、發明説明（4 第2圖係第-發明之鼓風爐操作狀態監視裝置之構成 第3圖係由等值線形成之等高線圖形圖。 第4圖係等值線探測手法之說明圖。 =5圖係溫度資料之空間梯度之算出方法之說明圖。 〜9圖係由安定操作至異常操作之過程之說明圖。 第10圖係操作預測方法之說明圖。 第11圖係壓力資料之处„^ + '抖之空間梯度之算出方法之說明圖。 第12圖係壓力與壓力处 第_溫度資料之關係說明圖。 势U .、 時間梯度之算出方法之說明圖。 第 圖係溫度資料之空間梯度之蚌門磁 法之說明圖。 ]梯度之時間梯度之算出 第15 (a)及（b)圖係融著帶根部之說明圖。 第16圖係依據壓力資料之空間梯度向量基準 線所產生之融著帶根部相當位置之顯示圖。 第17圖係依據壓力資料之空間梯度向量偏 線所產生之融著帶根部相當位置之顯示圖。之丄據溫度f料之時間梯度之等值線所產 之融者帶根部相當位置之顯示圖。第19圖係融著帶根部相當位置之顯示圖。 圖 值 值 生 發明之最佳實施型態】 以下，一面參考圖示 態監視方法之實施型態進行ΓΓ本發明之鼓風爐之操作狀 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 方

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五、發明説明（5 ) 第1圖係顯示第一發明之鼓風爐操作監視裝置之構成 之方塊圖’鼓風爐設備1上設置有複數用以測量環壁溫 度'爐床壁溫度或軸壓力之感測器。 第1圖乃顯示設置於鼓風爐設備之外形面上之複數環 壁溫度感測器、爐床壁溫度感測器及軸壓力感測器是以等 巧隔σ又置之情形，但各感測器於鼓風爐設備上之設置亦可 為非等間隔。 以下，依第1圖所示之操作監視裝置之構成說明本發 明之實施型態。 (1.鼓風爐設備與2·設置於鼓風爐設備之各種感測 器） 以鼓風爐設備上之各種感測器2測量溫度、壓力、流 粒仅、岔度或組成等物理量。以下將針對測量溫度及 堅力之感測器如第1圖所示般複數配置於鼓風爐外形面上 之情形進行說明。 首先，以溫度為例進行說明。亦可如後述針對壓力進 行相同處理。 已知，複數配置於鼓風爐外形面上之各溫度感測器之 設置位置為3次元空間座標（χ ( 〇、y (丨）、ζ ( 〇)，唯， 卜1，2,3，···Ν (N :溫度感測器之個數）。 (3.資料收集裝置） 資料收集裝置3中，以預先設好之採樣週期來對 配置於鼓風爐設備上之複數溫度感測器所輸出之測量資料 進行採樣。採樣週期可對應資料收集裝置3之處理能 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇><297公贊） (請先閲讀背面之注意事項窝本頁〕 窝太 _、一叮丨

562865 五、發明説明（6 ) 力與資料處理裝晋4 /置4之處理能力及操作監視及操作預測 要求之時間間隔而以數毫秒以上之時間間隔任意進行設 定'。資料收集裝置3所收集之溫度資料會以即時方式送至 資料處理裝置4。 自資料收㈣置3傳送資料到資料處理裝置4之傳送 方法及型態並未受限，可運用以下方法。 、 *以類比電壓或類比電流訊號傳送。 $於貝料收集裝置3轉換為數位訊號來傳送。 於:貝料收集裝置3轉換為數位訊號並壓縮後傳送， 再於資料處理裝置4加以復原。 •透過LAN或網際網路將數位訊號或壓縮數位訊號由 資料收集裝置3傳送至設置於遠處之資料處理裝置4。 (4.資料處理裝置） (5 ·等值線算出部） 次等值線算出部5乃將來由資料收集裝置3輸入之溫度 資料，配置於已反映鼓風爐設備上各感測器設置位置資訊 之2次元平面或貼合2次元平面所構成之3次元立體表面 上後，算出溫度資料為同值之任意等值線，並生成由該等 值線所形成之圖形。 以下將顯示等值線算出部5中之等值線算出方法之其 中一例。第3圖係顯示於等值線算出部5定義一以鼓風爐 之爐周方向為"由，爐高方向為h軸之2次元平面，並由 該2次元平面上之等值線所形成之等高、線（c〇nt〇ur)圖形 例者。第3圖中，參记號為將配置於鼓風爐外形上之複數 (請先閲讀背面之注意事項_寫本頁) 寫士 訂- -9 · 562865 五、發明説明（7 ) 溫度感測器設置位置，藉將其3次元空間座標&⑴、y (1)與z ( 1.))進行座標變換而配置者。 第3圖之座標變換乃採用-可演算由爐體高度、爐床 口獲、爐腹徑、爐底徑、軸角度與爐腹角度(爐 二荨投射到前述2次元平面之投影之幾何 實施者。 ,本發明定義之2次元平面並未受限於如第3圖之正方 形平面，亦可視軸角度與爐腹角度（爐腹角度）定義為局 部之扇行2次元平面。 ' " 又，為利於說明，第3圖係使用以鼓風爐之爐周方向 為r軸，爐高方向為h轴之2次元平面，而，亦可依溫度 感測器之3次元空間座標配置於3次元空間上 : 合2次元平面所構成之3次元立體。 z 、 若在第3圖中顯示2次元平面上之溫度感測器設置位 置之鲁記號處配置對應之測量資料，便可表現某時刻丈中 溫度資料之分布狀態。此時，#記號之相互間隔於後述等 值線探索手法中，亦可在空間上不等間隔，不需在空間上 為等間隔。 依據配置於•記號處之溫度資料，對·記號之相互空 間之溫度資料進行空間内插並探索等值線。在此，所謂等 值線係以線來連結空間分布之溫度資料中顯示相同值之處 而獲得者。 對分布於空間上不均等位置之溫度資料探索等值線 時，採用以溫度感測器設置地點構成之三角形要素之方法 (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) 寫士 .、可| -10- 562865 A7 B7 五、發明説明（8 ) 雖較確實，但就空間上構成三㈣要㈣之組合而言，其 (請先閱讀背面之注意事項mlc寫本頁) 自由度過大…相對於空間上測定地點少時，依三角形 要素之選擇結果’其獲得之等值線形狀會相異。 故，舉例言之，有-種「採用將四角形要素四頂點平 均用於頂點之三角形要素之等值線探索手法」，該手法可降 低要素選擇之自由度而使選擇容易，且可減少因要素選擇 而產生之等值線形狀之誤差。 ·、"· 以第4圖說明該手法。針對第3圖中所有2次元平面 上之溫度感測器設置位置鲁記號處，預先使各處產生對 應，而使其以任一内角不超過18〇度之四角形要素來構 成。藉對該四角形要素之要素選擇條件，$素選擇之自由 度會降低，而可使要素選擇容易。以鼓風爐設備而言，由 於各感測器位置座標為既知者，因此只要進行一次對應即 可，且組合問題亦可使用自動探索算法來自動對應。 第4圖所顯示之例為，任一内角不超過工8〇度之任意 四角形要素，即，各頂點p 1、p2、p3與p4處之溫度感測 器測定資料分別為T1、T2、T3與T4。將該四角形要素之 對角線之交點，即，第3圖中〇記號處pm之溫度設為Tm。

Tm為自T1、T2、T3與丁4所演算之平均值，舉例言之， 可定義為相加平均。

Tm= ( Τ1+Τ2+Τ3+Τ4) + 4 ⑴ 接著’以該對角線上之交點pm為頂點之4個三角形 要素疋義為該四角形要素内部，而各三角形要素邊上之溫 度=貝料為藉以構成其邊之兩端之頂點溫度資料來内插所獲 本紙張尺度適財_家標準（CNS) A4規格⑵Qx297公楚) -11- 562865 五、發明説明（9 得者。内插法亦可為一次内插法等任意手法。 在此’將欲探索之等值線之值設為τ，則相對於四角 形要素之4頂點之溫度資料具有以下關係·· ΤΙ < T< T4 / 、 ·.· ( 2) ΤΙ < Τ< Τ2 〜、 …（3 ) 第4圖之例中’依公式（2)之條件，τ存在於連結 P1與p4之直線上，且，存在於連結p丨與之直線上及 連結pm與p4之直線上。 在此，若： T1<T<Tm ... (4) 則連結p 1與pm之直線上，存在有τ之溫度資料地點。將 這些溫度資料Τ之地點以△記號表示。 同樣地’以公式（3 )之條件，τ係以經内插之溫度資 料地點而存在於連結ρ1與pm之直線上，將此以△記號表 示。若以直線連結由以上獲得之溫度τ之地點，便可探索 著眼之四角形要素内之溫度Τ之等值線。 又，除公式（4)外，當：

Tm<T<T4 (5) 之時’右以下述公式（6 )為例為例，則此時之溫度資料地 點係如□記號所示，可以虛線表示將這些以直線連結之等 值線。 T2<T<T3 (6) 再者，將以上處理於空間内所有四角形要素内重複進 行’便可結束空間内等值線之探索及描繪。如第3圖所禾， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐〉 (請先閲讀背面之注意事項|||寫本頁) 寫士 •訂· ;^p -12- 562865 A7 I-----—_ B7____ 五、發明説明（10 ) 溫度資料藉獲得之等值線於2次元平面内形成某一圖形。 特別是呈閉曲線之等值線會形成某特徵圖形。第3圖中， 以實線表示某溫度T之等值線，並以陰影線顯示其閉曲線 所包圍之等高線圖形。又，虛線為其它溫度之等值線。 如前述，相對於以不均等之位置關係配置於空間上之 資料，選擇任一内角不超過18〇度之四角形要素，並於其 對角線之交點設定四頂點資料之平均值後，使用以該交點 為頂點之三角形要素來探索等值線並加以描繪之手法，相 較於僅使用三角形要素來探索等值線之手法，可減少要素 選擇之自由度，使選擇容易，且由於使用以四角形要素各 頂點之平均值為頂點之三角形要素，因此可有效減低因要 素選擇所產生之專值線探索誤差。又，由於在探索之最後 步驟使用三角形要素，因此不會發生諸如探索之等值線於 途中與其它等值線交會，或等值線於途中斷掉等情形。 又，本探索方法並未受限於2次元平面，亦可有效運 肖於貼合2次元平面所構成之3次元立體表面上之四角形 平面要素。 而，本發明不需限定等值線之探索手法，亦可對2次 |元平面或3次元立體表面描繪使用其他手法或三角形要素 之等值線。 月’J述說明之等值線算出部5可將由資料收集裝置3輸 入之溫度資料，配置於已將鼓風爐設備上之各感測器設置 位置貝Λ反映於2次元平面或由四角形平面要素構成之3 次元空間來描繪等值線。 本紙張尺度緖祕（繼297$----- -13-

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五、發明說明 地點算出溫m2次元平面或3次元立體表面上之任意 ®係顯不一定義—以鼓風爐之爐周方， 爐向方向為h軸之？ 出之昧W 車•人70平面後，由以等值線算出部5算 / t之溫度等值線進行”㈣所獲得之畫面上每 =單位之溫度 T(i，j，k)者。唯，1=1，2,3，".Nr(Nr= :^向之像素數^似…^爐高方向之像素 〇，1，2,…（k=離散化時間），Ah為像素之爐高方向 長’而At為像素之爐周方向長。 (6·圖形特徵資訊算出部） 圖形特徵資訊算出部6係針對等值線算出部5所算出 /進行圖形處理後’算出圖形及圖形之特徵資訊，即， 個數、位置、面積、重心、圖形之縱橫比例、圖形内之最 大值或最小值、平均值及分散等。 (7 ·操作監視部） 操作監視部7可將圖形特徵資訊算出部6所算出之圖 形及圖形特徵資訊與預先設定之圖形及圖形資訊進行比較 來監視鼓風爐之操作狀態。 藉第6〜9 ffi ’以溫度資料為例說明鼓風爐之操作監視 方法。 1 第6〜9圖係將圖形特徵資訊算出部6中處理影像所獲 得之圖形特徵資訊算出結果依時間變遷排列而成者。而， 越靠内側之等值線，表示溫度越高。 再者，第6〜9圖係以影像處理來演算預定溫度之等值 562865 A7 B7 五、發明説明（l2 線所形成之圖形後，以線條將其圖形包圍並進行標示而成 者〇 第6圖顯示鼓風爐操作安定之情形下，由高溫度之環 壁溫度之等值線所形成之圖形廣佈於鼓風爐下部之爐周之 狀態。 第7圖顯示自第6圖之狀態經過某一時間之狀態下， 因操作上之干擾而使由高溫度之環壁溫度等值線所形成之 圖形於位於爐周方向之地點朝爐高方向逐漸擴大之狀態。 第8圖顯示自第6圖之狀態又經過一段時間之狀態 下，由高溫度之環壁溫度之等值線所形成之圖形面積於爐 咼方向之某地點更加擴大，且其高度位置朝上方移動而到 達鼓風爐設備之高度方向中央位置之狀態。 第9圖顯示自第8圖之狀 、也卿一仅矸間之狀態 設 置 圖 下，由某溫度之等值線所形成之圖形之大部分朝鼓風爐 備上部脫離後，剩下之圖形存在於爐高方向之約中央位 與爐周方向之約4分之3位置，表示一尚未恢復到第6 所示之操作安定狀態之操作異常狀態。 第8圖及第9圖係顯示高溫之環壁溫度之等值線所形 成之圖形朝鼓風爐設備上部逐漸消散之狀況，即所 漏氣現象之操作異常者。 月 " 換言之，操作監視部7可藉將圖形特徵資訊算 恥瞀山门 只机异出部 資 出之圖形及圖形特徵與預先設定之圖形及圖形特徵 訊進行比較來監視操作。 ^ (8·圖形特徵資訊變遷算出部）

五、發明説明（l3 ) 圖料徵資訊變遷算出部8可算出圖形特徵資訊算出 4 6所算出之圖形及圖形特徵資訊之時間變遷。 (9.操作預測部） 操作預測部9可藉將圖形特徵資訊變遷算出部8所算 出之圖形及圖形特徵資訊之時間變遷與預先設定之圖形及 圖形特徵資訊之時間變遷進行比較來預測操作狀態。y 以第10圖說明使用溫度資料之操作預測方法。 第10圖係以第6〜9圖所示之溫度等值線所形成之圖 形之重心位置為縱軸、時間為橫軸來顯示第6〜9圖中變 之過程者。 交 為預測操作狀態，於操作預測部9預先設定重心位置 之上限管理值。第6圖所示之操作安定狀態中，對象圖形 之重心位置G ( t)小於設定之上限管理值Gu。由重心位 置G ( t)與其時間變化率dG ( t)，將某一時間△〖後之操 作狀態，即△ t後之重心位置G ( t)預測為： 平 G (t+Δί) = G (t) + dG (t) · t ,、 而若： ...⑺ G ( t+Δ t) < Gu 、 ···（ 8 ) 則可預測即使△ t後亦維持安定之操作狀態。 另一方面，第7圖所示之操作變動狀態中，對象圖形 之重心位置G ( t )小於設定之上限管理值gu，但若由重 心位置G ( t)與其時間變化率dG ( t)如同公式（7 )般預 測某一時間△ t後之操作狀態，即△ t後之重心位置G ( t+ △ t)之結果為： 本紙張尺度顧巾ϋϋ家標準（哪）M規格（210〉<297公楚) -16· •" ( 9 五、發明説明（Η ) ° (ί+Δ〇 <Gu 則可預測Δί後之摔作 ί呆作狀態發生漏氣等操作異常。 圖乃顯示可根據以影像處理所庐 位置〇⑴之值與其時間變 二:重心 =形成之圖形特徵資訊而預測操作; =門:ΓΓ_處理所獲得之前述二 成其時間.a率進行評定之方法、將 訊組合並加以绰宁夕士 4 <符徵資 限其理不僅設定上限管理值且設定下 又吕 法及將上限管理值與下限管理值組合並加、 評，之方法’再者’亦可採用將對象圖形領域内之向量^ 向®成分之總和、最大值、最小值、平均值或分散等向量 特徵資訊組合並加以評定之方法。 (10·記錄部） 記錄部10可將圖形特徵資訊變遷算出部8之算出結 果以正文形式等檔案記錄並資料庫化。又，亦可對照圖形 及圖形特徵資訊之變遷記錄，將算出結果以AVi (Audio-Video Interleaved )形式等之動晝檔記錄。此時， 亦可就本發明中每一鼓風爐操作監視方法之實施，將冗長 之動晝資訊視需要以各種資料壓縮方法去除，以實施高效 率之記錄及資料庫化。而，本發明中，其資料壓縮方法並 未受限。 且，亦可將記錄部10所記錄之資訊進行檔案輸入後， 在離線狀態下評定鼓風爐之操作狀態。 又，本發明中，圖形特徵資訊變遷算出部8傳送算出 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 徵 圖 )02865 五、發明説明（15 ) 結果至記錄部10之傳送形態及 形特徵資訊變遷算出部8將算：’去並未文限’亦可圖 化訊號傳送至記錄部10。再者:果數位化後，將該數位 值$曰T A 亦可於傳送前壓縮來減少 傳达1，或以LAN及網際網路等作為傳送路徑。 (11·輸出部） 輸出部11可以螢慕黧斜 或操作監視結果與操作預測結果進行畫圖m支。貝絲良遷 :本發明中，圖形特徵資訊變遷算出部8傳送算出 、、，。果至記錄部10之傳送形態及傳送方法並未受 形特徵資訊變遷算出部8將算 化訊號傳送至記錄部10。再者=數位化後，將該數位 俏1曰4 香亦可於傳送前壓縮來減少 傳送董’或以LAN及網際網路等作為傳送路徑。 第2圖為第二發明之操作監視裝置之構成圖，與第一

發明之操作狀態監視裝置僅有以下幾點不同，而其它要素 則相同。 六匕受I *於等值線算出部5之後段設置梯度算出部12。 次:設置圖形及向量特徵資訊算出部13來取代圖形特 ::异出部6,而不僅根據等值線算出部5之輸出算出 :特徵資訊，且根據梯度算出部12之輸出算出向量特徵資 *设置圖形及向量特徵f訊變遷算出部14來取代 :徵f訊變遷算出部8’而不僅根據圖形及向量特徵資訊 U之輸出算出圖形特徵資訊之變遷，且根據圖形及 -3:特徵貝5fl算出部13之輸出算出向量特徵資訊之變遷。 本紙張尺公釐)

----- (請先閲讀背面之注意事項Imc寫本頁) •、訂— -18 - 化 可 資 元 值 算 晝 .Nr 向 h

訂· (請先閲讀背面之注意事項Imc窝本頁) 562865 五、發明説明（Ιό 以下’針對僅設置於第- 進行說明。 -發明之操作監視裝置之要素 (12·梯度算出部） 梯度算出部12可算出等值 平而卜七吐人 寺值線异出部5所算出2次元 立或貼a 2次元平面所構成之3次元立體表面上之任 思點之測量資料之空間梯 ， 又、二間變化率、空間變化量）、 時間梯度（時間變化率、時 里； 说危寻間變化量）或空間梯度之時間 量） Ί雯化羊、空間變化量之時間變 首先’說明壓力資料之空間梯度之算出方法。 *等值線算出部5中對溫度之處理亦可適用於壓力， 於等值線异出部5將已使自資料收集裝置3輸出之麼力 料反映於鼓風爐設備上之各感測器設置位置資訊之2次 2面或四角形平面要素所構成之3次元空間並描綠等 ^者’可算出2次元平面上或貼合2次元平面所構成 之3人元立體表面上之任意地點之壓力資料。 一第11圖係顯示一定義一以鼓風爐之爐周方向為r軸， 爐高方向為h轴之2次元平面後，由以等值線算出部5 寺）t之麼力 > 料於空間上内插壓力資料所獲得之 面上每一像素單位之壓力p (i，j，k)者。唯，i=i，2,3，·.· (Nr :爐周方向之像素數），j = l，2,3，".Nh (Nh:爐高方j 像素數）k-〇，1，2,…（k :時間t之離散化時間）°，△ 為像素之爐高方向長，而Δγ為像素之爐周方向長。 本紙張尺度適财關家鮮（咖）峨格⑵QX297公董）

-19- 562865 △ Pr ( i，j，k) ={P ( i+l，j，k) 一 p ( i — l5j，k) }+ ( 2 A7 B7 五、發明説明Ο7 ) 第11圖中，時間k時之像素位置（i，j )中，壓力p( i j k ) 之爐高方向之空間梯度△ ph ( i，j，k)為將爐高方向之壓力 差除以像素之爐高方向長度，即，以下述公式算出者。 △ Ph ( i，j，k) ={P ( i，j + l，k) 一 P ( i，j，k) }+ △ h ···〇〇) 同樣地，壓力p ( i，j，k)之爐高方向之空間梯度△ & (i，j，k)為將爐高方向之壓力差除以像素之爐周方向長 度，即，以下述公式算出者。 Δ Pr ( ij,k) ={P ( iJ + Uk) ~ P ( i?j3k) }v Δ r ·· ( u) 此時，係針對2次元平面之境界線上之壓力之空間梯 度，但針對爐高方向亦要維持空間梯度之連續性來算出。 又，爐高方向乃依物理境界條件而設定。 舉例言之，就第Π圖所示之壓力而言，係於顯示爐頂 位置及風口位置之上端及下端之界線上，外插界線附近之 鼓風爐内壓力之爐高方向梯度來設定。 又’公式（10)及公式（11)所示之例為以泰勒展門 式為根據之1次差分形，但亦可使用以下述公式所示之 心差分形等或其它差分形。 △ Ph ( i，j，k) ={P ( i，j + l，k) 一 P ( i，j— Ik) }+ ( 2δ h) •(12) Δ r ) ···( 13 ) 第12圖顯示潛在量，即純量之壓力P (丨，』丄）與向曰 之壓力空間梯度向量沛（i，j，k )之關係。 在此，如第14圖所示，將壓力之空間梯声 一 &句量ap 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） C請先閲讀背面之注意事寫本頁} 寫太 •訂· -20- 562865 五、發明説明（is ) (i，j，k)定義為以爐周方向之壓力之空間梯度ah (丨』k) 與爐高方向之壓力之空間梯度补h(i i 1〇? 一 J，K)為成份之向量c d? ( i?j5k) ={d?r ( i?j?k) , Q?h ( i,j5k) }= 小為

Ar △A-^0+ 此時’壓力之空間梯度向量乔（⑽之基準 即大 pHiJ^)\\-^Hhj\k)2 ^dPh{ij9k)2}l/2 又，壓力變化率向量沛（i，j，k)之偏角為： {dPh(i，j,k) 唯’若以爐高方向(h軸方向）為基軸而向右旋為正，則： -180。< z呵"本+18〇。 而，如第η圖所示，公式（⑷〜（16)為顯示針對(於 16爐) 周方向⑴與爐高方向⑴之2次元平面上展開之壓力 之空間梯度向量δ?α』，]〇力„以定式化之例者，但亦可針 對2次元平面所構成之3次元立體表上展開之3次元空間 中之壓力空間梯度，使用相同手法之定式化及本發明所示 之鼓風爐操作中之操作監視方法。 接著，顯示梯度算出部12中溫度資料之空 算出方法。 第5圖中，時間k時之像素位置（⑴中，溫度τ⑴,^ 之爐高方向之空間梯度…⑽為將爐高方向之溫度 本紙張尺度適财關緖準(0^7^格(210X297公ί7 (請先閲讀背面之注意事項1^|寫本頁) 寫太 訂· 21 - 562865 五、發明説明（l9 差除以像素之爐高方向長度 者0 即 以下述公式（1 7 )算出 △ Th ( i，j，k ) =[T ( i j + i k ) T ... 5j ~T ( ij,k) ]- Ah ...( π)

同樣地，溫度T h· ; ik • · ( M，1^)之爐高方向之空間梯度△ T (i，j，k )為將爐高方向、w Π之/服度差除以像素之爐周方向長 度，即，以下述公式（18)算出者。 △T“i，j，k) =[T(iJ+1，k) — T(i，j，k) ^ …⑴) 此時，係針對2次元平面之境界線上之溫度之空間梯 度，但針對爐高方向亦要維持空間梯度之連續性來算出。 又，爐高方向乃依物理境界條件而設定。 舉例言之，就第5圖所示之溫度而言，係於可假定斷 熱條件之界線上，將溫度之空間度度設定為零。 又，公式（17)及（18)所示之例為以泰勒展開式為 根據之1次差分形，但亦可使用以下述公式（19)與（2〇) 所示之中心差分形等或其它差分形。 Δ Th ( i,j,k) =[T ( i?j + l5k) - τ ( ij- i?k) ]-r ( 2Δ h) •••(19) Δ Tr ( ij,k) =[T ( i+lj?k) ~ T ( i- lj5k) ]- ( 2Δ r) ...(20) 接著’說明梯度算出部6中溫度資料之時間梯度之算 出方法。 第13圖係顯示像素位置（ij )中溫度資料之時間變遷 者乃將時間t離散化後’將由現在溫度資料減去時間變 化基準量者除以基準時間（mx △ T )而算出離散化時 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事项寫本頁)

•訂— -22- 562865 五、發明説明（2〇 時之像素位置（⑴中之㈣τ(^)之時間梯度（溫 度之時間變化率與溫度之時間變化量）ΔΤι (i，j，k)，即， 以下述公式（21)算出者。 (w x △，） 在 m為°又定值’n為時間變化基準評價資料數， m為時間梯度之基準時間數’…則為取樣周期。又， ω⑴，kix D &算出時間變化基準量時考慮過去溫度 資料之影響度之權係數’可任意設定。 在此，就前述設定值之使用例進行說明。 舉例言之，若設定n=1，m=HUj，k-mxl)=1， 則公式⑺）會變為下述公式（22)，而可算出現在溫度 料與△ t時間前之溫度資料之時間梯度。 ATr(iJ,k) ={T(i,j,k) -T(iJ,k-l) }, Δΐ 又，舉例言之，若設定為0 Uj，k-mx /).=] (=⑽St〇,則以公式（21)S邊□内第2項所算出之時問 變化基準量為時間區間（ηχ mx △ t)中之溫度資料相加 均值，公式（21)可算出現在溫度資料與時間區間（目^ X △ t)中溫度資料相加平均值之時間梯度。 再者，舉例言之，ω ( i，j，k— mx 1 ) = p ( k、mx】 p>l之公式（21)會變為下述公式： 資 平 m 唯 本紙張尺度適用中國國冢標準（CNS) A4規格（210X297公爱） 562865

/=1 ，(w x Δ，） ...(23 X a式（23 )右邊之门内第2項算出之時間變化基準量為 一 、 △ 4 )中之溫度資料之忘卻係數型重量平 句值A式（23 )可算出現在溫度資料與時間區間（ηχ m x At)中溫度資料之忘卻係數型重量平均值的時間梯度。 在 P為用以疋義忘卻強度之值，即，忘卻係數，可任 意設定。 度之時間梯度（時間變化率、時間變化量）之算出 方法，係以公式（21)、(22)與（23)三者為例進行說明， 仁本發明巾’亦可使用其它權係數之賦予法或時間梯度之 定義。 再來，舉例說明梯度算出部12中空間梯度之時間梯 度之算出方法。第14圖係顯示像素位置（⑴中溫度之爐 高方向之空間梯度ΔΤ“Μ)之時間變遷者。第14圖乃 將時間t離散化，而離散化時間k時之像素位置（⑴中 之溫度之爐高方向空間梯度之時間梯度△ThtW，"，係將 由現在溫度之爐高方向之空間梯度減去時間變化基準量者 ，以基準時間（mx 而算出，即，以下述公式（24) 算出者。 (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) •訂· ATht{i,j\k) = 本紙張尺度適用中關家標準（CNS) A4規格⑵〇><297公楚） (m x ΑΓ) -24 m 562865 五、發明説明（22 在此，n、m為設定伯 ，··（24) 為時間梯度之基準時間：為時間變化基準評價資料數， ω⑴，卜則）為算出時間變化基 =期。又， 資料之影響度之權係數，可任意設定。寺考慮過去溫度 就前述設定值之使用;;行說明。舉 若設，㈣’以…-⑽”…則公式㈤合 變為下述公式（25)，而可篡屮招* a式（24)會 而了异出現在溫度之爐高方 度與Δί時間前之爐高方向空間梯度的時間梯产。“ AThtUJjk)={ATh(ij,k) -ATh(iJ,k_1)}^t 又，舉例言之，若設定 ...（25)

^ ^ ^ - mx 1 ) = J 广一.:，則以公式（24)右邊[]内第2項所算出之時間 變化基準量為時間區間（nx mx △ 上士 皿度之爐高方向之 空間梯度之相加平均值，公式（24)可算出現在溫度之爐 南方向空間梯度與與時間區間（nxmx Δ〇中溫度之爐高 方向之間梯度之相加平均值的時間梯度。 同 再者，舉例言之，〇 (i，j，k—mX D = p (k_mxl)，唯， 若P>1，則公式（24)會變為下述公式（26)，而以公式 (24)右邊之□内第2項算出之時間變化基準量為時間區 間（nxmx △()中溫度之爐高方向空間梯度之忘卻係數型 重量平均值’公式（26)可算出現在溫度之爐高方向空間 梯度與時間區間（nx mx Δί)中溫度之爐高方向空間梯度 之忘卻係數型重量平均值的時間梯度。 本紙張尺度適用中國國家標準（⑽）A4規格（21〇χ297公着）

-訂— (請先閲讀背面之注意事項mlc窝本頁) -25- 五、發明説明（23 ) '(^χΔ0 ·..( 26 ) ATh(hj\k)^ fep( "χ1)χΐ)| /〇〇1 在此’ Ρ為用以定義忘卻強度之值j 可任意設定。又户 又之值，即，忘卻係數， ’在此溫度之爐高方向办 度之算出方法，係以八^ 万门二間梯度之時間梯 、〇 式（24)、（25)與（26h 途行說明，但本發明 興（26)二者為例 η)之料法或時間梯度之定義。㈣數 為例說明，而爐高方向空間梯度之時間變遷 或綱潛在量:空空間梯度等其它 ⑴.圖形與向量特徵資訊 量特徵資訊變遷算出部） & (Η.圖形與向 所算: = 特徵資訊算出部U可對等值線算出·" 所算出之/、圖形進行影像處理，或對梯度算出部12 所异出之向！進行數學演算後，算 所定義的壓力之空間梯声尚θ “ ^ A 16) 以及偏角Z妒(/，从)與公式（23) .、 ；所疋義的溫度之時間梯度 △南琳作為圖形及向量特徵資訊，並藉以下方法進行評 價，於前述2次元平面上或2次元平面所構成之3次元立 體表面上推測鼓風爐之融著帶根部相當位置並加以可視 化。 第15圖乃顯示鼓風爐操作時爐壁附近之融著帶根部 562865 A7 --- -—- _B7____ _ 五、發明説明（24 ) 狀態之圖，（a )、（ b )中，橫軸皆顯示以壁爐為原點之鼓風 爐半径方向距離、縱軸皆顯示鼓風爐之高度。 首先’說明鼓風爐操作之概要與爐壁附近之融著帶根 部之關係。 放風爐為用以將鐵礦石中之氧化鐵還原、溶解後，製 造富含碳素之生鐵的移動層型反應器，而自爐上部之爐口 父替供給原料之鐵礦石（Ore )及主燃料之焦炭（c〇ke )， 於爐内形成層狀之填充層。 爐下部之爐壁上係朝爐周方向配置數十支稱為風口 (Tuyere)之噴嘴，並由此將鼓風及輔助燃料導入爐内。 而’風口之前部則形成有以高壓高速吹入之鼓風排除填充 層之燃燒帶（Raceway )，於内部焦炭粒子會一面進行循環 運動一面燃燒，向爐内供給熱與一氧化碳。一氧化碳為還 原氧化鐵之主還原劑，而產生之燃燒熱則會藉流通於爐内 之還原氣體搬運至爐上部，成為鐵礦石用以昇溫、還原及 溶解之熱源。 將鼓風爐内之裝入物存在領域依其裝入物之狀態由 爐鼎至爐底大分為3類時，乃將各存在領域分別依序稱為 1·塊狀帶、2.融著帶及3.滴下帶。 妓風爐上部之塊狀帶1會降下隨著爐内原燃料之消費 而自爐頂供給之鐵礦石，並於其間進行由昇溫及還原氣體 所引發之還原。 於鼓風爐中部之爐腹部到達熔點之鐵礦石粒子會產 生軟化融著而形成融著帶（Cohesive Zone ) 2，並於該領 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項IRC寫本頁} 寫太 、一-T— -27- 562865 A7 __B7_ 五、發明説明（25 ) 域生成融鐵及融渣。由於融著帶之鐵礦石層（第丨5圖中之 陰影線部）中軟化之鐵礦石粒子間會融著而使空隙率降 低，因此會變成還原氣體之透氣性低之穿透性領域。 故，如第1 5圖所示，融著帶剖面内會形成一還原氣 體之透氣性低之鐵礦石層與還原氣體之透氣性高之焦炭層 (第15圖中之白底部，焦炭隙縫）交互排列之構造，而過 去已由鼓風爐解體調查報告及爐腹探測器（Belly Pr〇be ) 與風口探測器（Core Probe )之觀察結果確認其存在。 較融著帶2下方之滴下帶3中，於融著帶產生之液體 會流入焦炭填充層中，此時，溶融生鐵則會聚集於爐床， 並由爐底部之出生鐵口排出至鼓風爐外部。 此時’融著帶2具有一由滴下帶流通至塊狀帶之還原 氣體之分配機能，乃對鼓風爐操作中重要特性之「鐵礦石 之還原丨生」及「透氣性」會產生極大影響，因此在操作監 視上’推測其形成特性（形狀、形成位置、透氣性），特別 疋爐2附近之融著帶根部（R〇〇t 〇f c〇hesive Zone)之形 成特性（形狀、形成位置、透氣性）並加以可視化即十分 重要。 由前述探測器之觀察結果可知，融著帶内部之層構造 會因操作狀態而使焦炭隙縫層之厚度或空洞長度產生極大 變化’且各層之傾斜角度亦會產生極大變化。再者，第15 圖中’如中空箭頭表示，因操作狀態其根部之位置或厚度 會改變。 & 第15圖（a)係顯示爐心（Dead man)溫度低，即所 歡297公$-—— (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) •、tT_ -28- 562865 五、發明説明（26 ) 明w子型之融著帶形狀，而（b)乃顯示爐心溫度高，即 所謂倒v字型之融著帶形狀。 第15圖（a)之爐心溫度降低，其中一主因為融著帶 之「下降部」靠近燃燒帶深處，故，由風口導入之鼓風朝 爐心方向之穿透會惡化，而因部分鼓風朝爐壁方向分流後 〜爐壁上升（圖中箭頭①）使融著帶根部相當位置向鼓風 爐上部上升。 此時，由爐心部朝爐壁方向通過融著帶内部之焦炭隙 縫而分配之還原氣體（圖中箭頭②）會成為由焦炭隙縫之 不良形狀而其透氣性逐漸惡化，並於合流後碰撞爐壁，沿 爐壁上升之氣流（圖中箭頭③）。此時，會存有部份碰撞至 爐壁後沿爐壁下降至鼓風爐下部之氣流（圖中箭頭④）。 故，如第15(a)圖所示之融著帶根部上部會藉自爐 心部朝爐壁方向通過融著帶内部之焦炭隙縫而分配之還原 氣體（圖中箭頭②）合流，使氣體流量（圖中箭頭③）較 周圍增加，若以對應氣體流量大小之公式（丨5 )所定義的 靨力之空間梯度向量沛（i，j，k)之基準|a戶(/，M)|來評定，便 可將較預先指定之設定值大之值之等值線所選擇之等高線 圖形領域推測為融著帶上部相當位置。 另方面’如第15(a)圖所示之融著帶根部下部， 自爐心部朝爐壁方向通過融著帶内部之焦炭隙縫而分配之 部分還原氣體（圖中箭頭②）會於碰撞爐壁後沿爐壁朝鼓 風爐下部下降（圖中箭頭④），而與沿爐壁自鼓風爐下部上 井之氣流（圖中箭頭①）相對合流，因此合流後之實效氣 本紙琅尺度適用中國國家標準A4規格（210X297公爱） (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) 訂— -29- 562865 五、發明説明（27 ) 體流量會較周圍減少，甚 # > 右以對應氣體流量大小之公式（15、 所定義的壓力之空間梯声6旦石 Π梯度向里卵“⑴之基準丨丨卿 評定，便可將較預先指定之#索枯， 11 只兀ί日疋之δ又疋值小之值之等值線所選 之等高線圖形領域推測為融著帶下部相當位置。 第1 5 ( a )圖所示之融著帶根部下部，自爐心 部朝爐壁方向通過融著帶内部之焦炭隙縫而分配之部分還 原氣體（圖中箭頭②）並不會正確地於碰撞爐壁後沿爐壁 朝鼓風爐下部下降（圖φmt 「陴ΜδΙ中前頭④），而與沿爐壁自鼓風爐下 部上升之氣流（圖中箭頭①）相對合流，因此合流後之氣 流方向會偏向爐周方向’故，若以將對應氣流朝爐周方向 之偏向大小之公式（⑷所定義的壓力之空間梯度向量乔 (i，J，k)之爐高方向（h軸方向）利用以基軸右旋為正而定 義之偏角z妒(/，M)的絕對值丨ζ^(ζ·，Μ)丨來評定，便可將較 預先指定之設定值大之值之等值線所選擇之等高線圖形領 域推測為融著帶下部相當位置。 另一方面，第15(b)圖中，由於爐心溫度高，而融 者帶之下降部」離燃燒帶甚遠，因此由風口導入之鼓風 的朝爐心方向之穿透（圖中箭頭⑤）會產生支配性。 此時’自爐心部朝爐壁方向通過融著帶内部之焦炭隙 縫而分配之還原氣體（圖中箭頭⑥），由於可有效地使焦炭 隙縫之透氣性保持良好，因此相較於第1 5 ( a )圖，較能 正確地分配，且碰撞爐壁後沿爐壁朝鼓風爐上部上升之氣 流（圖中箭頭⑦）亦會產生支配性。 又’自爐心部朝爐壁方向通過融著帶内部之焦炭隙縫 本紙張尺度適用中國國家標準（0^) A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) 寫太 .訂— -30- 五、發明説明（28 ) 而分配之還原氣體（圖中箭頭⑥），由於可有使焦炭隙縫之 .透氣性保持良好’因此可正確地分配，而融著帶根部上部 會較下部合流較多還原氣體，故，融著帶根部上部之實效 氣體流量較下部大。 故’第15(b)圖亦相同於第15(a)圖，融著帶根部 上部會因自爐心部朝爐壁方向通過融著帶内部之焦炭隙縫 而:分配之還原氣體（圖中箭頭⑥）合流而使氣體流量（圖 中箭頭⑦）較融著帶下部（圖中箭頭⑧）增大。 右以_對應氣體流量大小之壓力空間梯度向量亦（) 之基準|5P(’，从)|來評定，便可將較預先指定之設定值大之值 之等值線所選擇之等高線圖形領域推測為融著帶上部相當 位置’並將較預先指定之另一設定值小之值之等值線所選 擇之等高線圖形領域推測為融著帶下部相當位置。 至此，以鼓風爐操作時中代表性之爐壁附近之融著帶 根利大態例之第15 (a) (b)圖，說明可算出由公式（⑴ :二式（16)所定義之壓力空間梯度向量并（咖）之基 準偏角挪(“相公式（23)戶斤定義之溫度時間 梯度ΔΓ4μ)後，將結果顯示為2次元平面上或貼合2次元 平面而構成之3次元立體表面上之等值線所形成之等高線 圖t或圖I之特徵資訊’以推測鼓風爐之融著帶根部之上 邛相當位置及下部相當位置。 、再者’說明將以該手法所得到之等高線圖形或圖形之 寺徵貝Λ加以組合並演算後，以由該演算結果獲得之圖形 特徵資訊推測融著帶根部相當位置之上端位置及下端位置 A4規格（210X297公釐）

本紙張尺度關家鱗（CNsY 562865 A7 B7 五、發明説明（29 並加以可視化之手法。 第Μ圖中顯示，以公式（15)所定義之壓力空間梯 度向量3Ρ ( i，J Λ )之基準I亦，幻I來評價融著帶根部之上部 相當位置後，推測為較預先指定之設定值（例如，〇 〇〇4 ) 大之值之等值線所選擇之等高線圖形領域，並將該等高線 圖形領域以斜陰影線領域展開於一橫軸為爐周方向、縱軸 為爐高方向之2次元平面者。 又’第Μ圖中顯示，以公式（15)所定義之壓力空 間梯度向量冲（i，j，k )之基準丨丨卿，Μ)丨丨來評價融著帶根部之 上部相當位置後，推測為較預先指定之設定值（例如， 0.005 )小之值之等值線所選擇之等高線圖形領域，並將該 等南線圖形領域以縱橫陰影線領域展開於一橫軸為爐周 向、縱軸為爐咼方向之2次元平面者。 而，在此所用之預先指定之設定值為以某值正規化 值，單位為無次元。 第16圖中，可將對應融著帶根部之上部相當位置〜 複數斜陰影線領域之特徵資訊，即較該斜陰影線領域位於 爐高方向上方之等值線Ui作為融著帶根部相當位置之上 端位置並加以可視化。 又，第16圖中，可將對應融著帶根部之下部相當位 置的複數縱橫陰影線領域之特徵資訊，即較該縱橫陰影 領域位於爐高方向下方之等值線L1作為融著帶根部相 位置之下端位置並加以可視化。 第17圖中顯示，以公式（16)所定義之壓力空間 方 之 的 線 當 梯

(請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 寫士 、可| -32- 五 部 大 圖 562865 、發明説明（3〇 度向量ap f · · 評價融著帶=)之偏角㈣之絕對值丨辦，M)丨來 …下部相當位置後’推測為較預先指定之 〇又值（例如，丨2〇。）大之值之等值線所 形領域，並將W括m ^擇之寺间線圖 产轴Ait 領域以斜陰影線領域展開於一 K 周方向、縱軸為爐高方向之2次元平面者。 第17圖中，可將對應融著帶根部之下部相當位置的 複數斜陰影線領域 ^ 1之特徵貝讯，即較陰影領域位於爐高方 口 之等值線推測為融著帶根部相當位置之上端位置 ⑴並加以可視化。 直之上為位置 =’第17 II中，可將對應融著帶根部之下部相當位 ，複數斜陰影線領域之特徵資訊，即較陰影領域位於爐 向下方之等值線推测為融著帶根部相當位置之下端位 置L2並加以可視化。 ^位 而第17圖中，第16圖所示的融著帶根部相當位置 之上端位置推測曲線⑴及下端位置推測曲線…亦以虛線 示之。 第18圖中顯示，以公式（23)所定義之溫度時間梯 度△蛛乂々)之絕S值i Δ7>(Ζ.，Μ)丨來評價融著帶根部之下 相當位置後，推測為較預先指定之設定值（例如，2·㈧ 之值之等值線所選擇之等高線圖形領域，並將該等高線園 形領域中△球μ)>ο之領域以斜陰影線領域展開於—橫轴 為爐周方向、縱軸為爐高方向之2次元平面者。 第18圖中’將對應融著帶根部之下部相當位置的複 數斜陰影線領域之特徵資訊’即較陰影領域位於爐高方向 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（2i〇X297&f >

(請先閲讀背面之注意事項窝本頁) t.

-33- 壓 之 置 之 角 帶 示 可

.訂丨 (請先閲讀背面之注意事項^11寫本頁) 562865 五、發明説明（3i 上方之等值線與位於下方之等值線，以將該斜陰影線領域 之重〜位置及面積資訊作為權係數並平均化來加以算出， 藉此便可將通過斜陰影線領域與縱橫陰影線領域間之實曲 線L3推測為融著帶根部相當位置之下端位置並加以可視 化° 而第18圖中，乃將第16圖所示之融著帶根部相當 位置之上端位置推測曲線m及下端位置推測曲線u以短 虛線不之，第17圖所示之融著帶根部相當位置之上端位置 推測曲線U2及下端位置推測曲線L2以長虛線示之。 再者，以第19圖說明可藉算出由公式（15)與公式 (1 6 )所定—義之壓力空間梯度向以⑴，k )之基準㈣⑽（ 及偏角Z呵，从)與公式（23 )所定義之溫度時間梯度△邱，从） 後’將該結果配置於2次元平面上或貼合2次元平面而構 成之3次元立體表面上所形成之圖形《圖形之特徵資訊， 推測融著帶根部相當位置之上端位置與下端位置並加以 視化。 第19圖中，係由第16圖所示之公式（ι5)定義之 f空間梯度向量沛（i，j，k )之基準㈣M)|的等值線形成 等高線圖形領域所推測之融著帶根部相當位置之上端位 ΙΠ與下端位置以以短虛線示之，而將由第17圖所示 公，（16)定義之壓力空間梯度向量沛之偏 廣(’’M)之等值線形成之等高線圖形領域所推測之融著 根部相當位置之上端位置U2與下端位置L2以長虛線小 之，且，將由第18圖所示之公式（23)定義之溫度時間梯 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇χ297公釐） •34. 五 、發明説明（32 度△邱，M)之絕對值丨 形領域所推測之融著帶根:上=成之等高線圖 鎖線示之。 田 < 置之下知位置L3以點 U1與U2爐古方：中冑融者帶根部相當位置之上端位置 端位置ί 平均值作為融著帶根部相當位置之上 %位置U4，於圖中以叙眚 置之下端位置將融著帶根部相當位 根樹位置之下端位置L4，於圖中以粗實線示之。 L計算融著帶根部相當位置之上端位置U4與下端 顯不了-根據各曲線之爐高方向位置資訊之 、目加平均所產生之結果例’當然，亦可使用如公式⑺） 或公式（28)所示之加權平均計算手法。 hU(4，i，k): 27 ~~2 — — ^pu(lj9k) /=1 hL[4，i，k): J]pL(l9i9k) ...(28 ) 在此，第i9圖中，^(/,α)與；^(/，a)為融著帶根部相當 位置之上端位置U1與下端位置L1爐周方向離散化座標 (i)與離散化時間（k)中之權係數，奶(4#)與Αζ(4，α)為 由加權平均計算手法之結果所得到之融著帶根部相當位置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） -35- 562865 A7 丨五、發明説明（33 )""'" 〜 之上端位置U4與下端位置L4爐高方向之離散化座標。 ，❼，至此說明的本發明所示融著帶根部相當位置之推 j手法、可視化手法可對應各測量資料之㈣變遷而依次 實施，而可對應各測量資料之時間變遷來推測融著帶根部 相當位置並加以可視化。 X ’本實施形態中’乃以環壁溫度資料與軸壓力資料 物兒明本發明之手法，當然，本發明之手法並未受限於 環壁溫度資料與軸壓力資料，就其它測量資料或將其等組 | 合之手法亦為有效。

以上所述實施形態之資料處理裝置4係由諸如電腦之 I CPU或MPU、RAM、R〇M等所構成者，亦可藉記錄於RAM 或ROM之程式進行動作而實現。故，可將一可使電腦執 灯以上機能之程式記錄於記憶媒體後，令電腦讀取之來實 現。記憶媒體可使用諸如CD—R〇M、DVD、磁碟、硬碟、 磁帶、光磁帶或不揮發性記憶卡等。 又不僅可藉執行電腦所供給之程式來實現上述實施 形態之機能，當然，與其程式碼於電腦動作之〇s (操作系 統）或其它應用軟體等共同實現前述實施形態之機能之程 式碼，亦包含於本發明之實施形態中。 以上詳述之本發明手法，可將來自設置於鼓風爐之複 數感測器之測量對象量之測量資料配置於已反映各感測器 π置位置之2次元平面上或貼合2次元平面所構成之3次 元立體表面上後，將各測量資料之空間分布狀態或時間變 化以该等所形成之圖形或圖形特徵資訊示之，而對該等進 本紙張尺度翻ta®家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐]

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-36 - 562865 A7 ^___ _B7__ 月説明177~ ' ^ 行評價。 再者，亦可於2次元平面上或貼合2次元平面所構成 之3次元立體表面上，以壓力之空間變化率向量之基準及 偏角、溫度之時間梯度之等值線所形成之等高線圖形領域 與圖形特徵資訊來推測融著帶根部相當位置並加以可視 化，以正確實施鼓風爐操作狀態之監視及操作異常之預測。 又，前述實施例中，監視對象為鼓風爐，但本案發明 亦玎適用於無法直接檢測内部狀態量之反應器（例如，啤 酒等之釀造槽、石油提煉塔、原子爐或熱交換器等 (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) 、tr— 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -37-

Claims (1)

1. 562865 A8 B8 C8 D8 、申請專利範園 1 · 一種鼓風爐之操作狀態監視方法，包含有： (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) 一狀態量測量步驟，係以一感測器測量鼓風爐之狀態 量者； 一等值線計算步驟，係可由前述狀態量測量步驟所測 才于之狀態量算出等值線者； 一描緣步驟，係用以將前述等值線計算步驟所算出之 等值線描緣於2次元平面或3次元空間上者；及 一评定步驟’係用以評定前述描繪步驟所描繪之圖形 或其圖形之特徵資訊者。 訂丨 I如申請專利範圍第1項之鼓風爐之操作狀態監視方 法’其中该評定步驟係由前述描繪步驟所繪出之圖形個 數位置面積、重心或縱橫比率中之至少一者來評定圖 形，並由圖形内所包含之狀態量之最大值、最小值、平均 值或分散中之至少一者來評定圖形之特徵資訊者。

   3·如申請專利範圍第丨項之鼓風爐之操作狀態監視方 法’其更包含有-變遷監視步驟’係用以監視前述描繪步 驟所描繪之圖形或其圖形特徵資訊之時間變遷者。 、4·如申請專利範圍第2項之鼓風爐之操作狀態監視方 法其中忒變遷監視步驟係以前述描繪步驟所描繪之圖形 個數、位置、面積、重心或縱橫比率之時間變遷中之至少 -者來評定圖形之時間變遷，並以圖形内所包含之狀態量 之最大值、最小值、平均值或^分散之時間變遷中之至少 一者來評定圖形特徵資訊之時間變遷者。 5·—種鼓風爐之操作狀態監視方法，包含有：

   -38- 562865 A8 B8 C8 D8 六 、申請專利範園 量者； 狀態里測$步驟，係以一感測器測量鼓風爐之狀態 等值Ή算步驟，係可由前述狀態量測量步驟所測 得之狀態里鼻出等值線者； 梯又十算乂驟’係、可根據前述等值線計算步驟所算 出之等值線來計算前述狀態量之空間梯度者；及 一⑽步驟’係用以將前述等值線計算步驟所算出之 等值線，或是前述梯度計算步驟所算出之前述狀態量之空 間梯度之等值線或向量騎於2次元平面或3次元空間上 者。 6.一種鼓風爐之操作狀態監視方法，包含有： -狀態量測量步驟，係以複數設置於鼓風爐之感測器 測量鼓風爐之狀態量'者； -等值線計算步驟，係可由前述狀態量測量步驟所測 得之狀態量算出等值線者； -梯度計算步驟，係可根據前述等值線計算步驟所算 出之等值線來計算前述狀態量之時間梯度者，·及 * -㈣步驟，係用以將前述等值線計算步驟所算出之 等值線，或是前述梯度計算步驟所算出之前述狀態量之時 間梯度之等值線或向量描繪於2次元平面或3:…門上 者 量者； 7·—種鼓風爐之操作狀態監視方法，包含有·· 一狀態量測量步驟，係以一感測器測量鼓風爐之狀 態 (請先閲讀背面之注意事項β寫本頁)

   .訂· 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） -39· 562865 A8 B8 C8 D8

   六、申請專利範圍 得之計算步驟，係、可由前述狀態量測量步驟所測 付之狀態S算出等值線者； (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) :梯度計算步驟，係可根據前述等值線計算步驟所算 出之等值線來計算前述狀態量之空間梯度後，進 間梯度之時間梯度者；及 * -描緣步驟，係用以將前述等值線計算步驟所算出之 等值線’或是前述梯度計算步驟所算出之前述狀態量之空 間時間梯度等值線或向量描％於2次元平面或3次元空間 上者。 、8·如申明專利範圍第5、6或7項之鼓風爐之操作狀態 |視方法其更包含有一評定步驟，係用以評定以狀態量 •訂丨 之二間梯度、時間梯度或空間時間梯度之等值線所描繪之 圖^/或圖开乂之特徵資訊’或是該圖形或該圖形領域内之測 量資料向量資訊者。 9·如申請專利範圍第5、6或7項之鼓風爐之操作狀態 監視方法’其更包含有一變遷監視步驟，而該變遷監視步 驟係用以監視以前述評定步驟評定之狀態量之空間梯度、 時間梯度或空間時間梯度之等值線所描繪之圖形或圖形之 特徵資訊’或是該圖形或該圖形領域内狀態量向量資訊之 時間變遷者。 10·如申請專利範圍第5、6或7項之鼓風爐之操作狀 態監視方法，其中該評定步驟係以狀態量之空間梯度、時 間梯度或空間時間梯度之等值線所繪出之圖形個數、位 置、面積、重心或縱橫比率，或圖形内所包含之狀態量之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇><297公釐） -40- 562865 A8 B8 C8 D8

   、申請專利範圍 最大值、最小值、平均值或是分散中至少―者來進行評定 者0 ......... …：f…！ (請先閲讀背面之注意事項HP寫本頁} u·如申請專利範圍第10項之鼓風爐之操作狀態監視 方法’其更包含有一時間監視步驟，係用以監視以前述評 疋步驟所評定之狀態量之空間梯度、時間梯度或空間時間 ，度之等值線所騎之圖形個數、位置、面積、重心或縱 k比率，或該圖形内所包含之狀態量之最大值、最小值、 平均值或是分散中至少一者之時間變遷者。 12·如申請專利範圍第5、6或7項之鼓風爐之操作狀 態監視方法，其中該評定步驟係用以評定狀態量之空間梯 度向量、時間梯度向量、空間梯度之時間梯度向量或是這 訂丨 些向量之成分或梯度之總和、最大值、最小值、平均值或 分散中至少其一者。 13·如申請專利範圍第5、6或7項之鼓風爐之操作狀 態監視方法，其更包含有一變遷監視步驟，係用以監視前 述評定步驟所評定之狀態量之空間梯度向量、時間梯度、 空間梯度之時間梯度向量或是這些向量之成分或梯度之總 和、最大值、最小值、平均值或分散中至少一者之時間變 遷者。 14·一種鼓風爐之操作狀態監視方法，包含有： 一壓力測量步驟，係以一壓力感測器測量鼓風爐内之 壓力者； 一 4值線计真步驟，係可由前述壓力測量步驟所:則得 之壓力算出壓力等值線者； -41 · 562865 A8 B8 C8 ______D8 TT、申請專利範圍 一梯度計算步驟，係用以計算前述等值線計算步驟所 算出之壓力等值線之空間梯度向量者；及 斤疋步驟，係可將前述梯度計算步驟算出之壓力等 值線之空間梯度向量之基準或偏角之其中一等值線中，由 已預先5又疋之上限值及下限值制定之等值線所包圍之領域 評定為融著帶根部相當位置者。 15·如申請專利範圍第14項之鼓風爐之操作狀態監視 方法，其更包含有一顯示步驟，係用以將前述評定步驟所 評定之融著帶根部相當位置以圖形顯示於2次元平面或3 次元立體表面上。 16.—種鼓風爐之操作狀態監視方法，包含有： 一溫度測量步驟，係以一溫度感測器測量鼓風爐内之 溫度者； 一荨值線計算步驟，係可由前述溫度測量步驟所測得 之溫度算出溫度等值線者； 一梯度計算步驟，係用以計算前述等值線計算步驟所 算出之溫度之時間梯度者；及 一評定步驟，係可將前述梯度計算步驟算出之溫度之 時間梯度等值線中，由已預先設定之上下限值所制定之等 值線評定為融著帶根部相當位置者。 17·如申請專利範圍第16項之鼓風爐之操作狀態監視 方法’其更包含有一顯示步驟，係用以將前述評定步驟評 定之融著帶根部相當位置顯示於2次元平面或3次元平面 上者。 本紙張尺度適用中國國家標準（QJS) Α4規格（21〇χ297公董） C請先閲讀背面之注意事項寫本頁) 訂丨 ·# •42- 562865 A8 B8 C8

   562865 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 形内狀態量之向量資訊之時間變遷者。 (請先閲讀背面之注意事項Λ寫本頁) 23 _如申請專利範圍第14、丨6及1 8項中任一項之鼓風 爐之操作狀態監視方法，其中該評定步驟係用以評定融著 帶根部相當位置之圖形個數、位置、面積、重心或縱橫比 率，或是圖形内狀態量之最大值、最小值、平均值或分散 中至少其一者。 24·如申請專利範圍第19項之鼓風爐之操作狀態監視 方法，其中该變遷監視步驟係用以監視融著帶根部相當位 置之圖形個數、位置、面積、重心或縱橫比率，或是圖形 内狀態量之最大值、最小值、平均值或分散中至少其一者。 訂— 25.如申請專利範圍第14、16及18項中任一項之鼓 風爐之操作狀態監視方法，其中該評定機構係用以評定融 著帶根部相當位置之圖形内向量，或是向量成分之總和、 最大值、最小值、平均值或分散中至少其一者。

   26·如申請專利範圍第19項之鼓風爐之操作狀態監視 方法，其中該變遷監視步驟係用以監視融著帶根部相當位 置之圖形内向量，或是向量成分之總和、最大值、最小值、 平均值或分散中至少其一者。 27·如申請專利範圍第1、5、6、7、14、16及18項中 任一項之鼓風爐之操作狀態監視方法，其中該等值線算出 步驟包含有： 一選擇步驟，係用以選擇一連接相互鄰接之四個感測 器之四角形之所有内角不超過度之四角形者； 一交點狀態量值設定步驟，係用以將前述選擇步驟所

   44- 562865 8 8 8 8 ABCD 六、令請專利範園 選出之四角形各頂點之狀態量值之平均值設定為對角線之 交點之狀態量值者；及 荨值線探索步驟，係可根據前述交點狀態量值設定 步驟所設定之交點狀態量值來探索等值線者。 28·—種鼓風爐之操作狀態監視裝置，包含有： 一資料收集機構，係可藉感測器收集鼓風爐之狀態量 之測量資料者； 一等值線計算機構，係可由前述資料收集機構所收集 之測量資料算出等值線者； 梯度计算機構，係可根據前述等值線計算機構所算 出之等值線來算出狀態量之空間梯度、時間梯度及空間梯 度之時間梯度者； 一資料算出機構，係可根據前述等值線算出機構算出 2等值線所形成之圖形或圖形之特徵資訊，或是前述梯度 算出機構所算出之梯度來算出向量特徵資訊者；及 一操作狀態監視機構，係可監視前述資訊算出機構所 异出之圖形、圖形之特徵資訊或向量特徵資訊者。 29·如申請專利範圍第28項之鼓風爐之操作狀態監視 裝置，其更具有一變遷監視機構，係可監視由前述操作狀 態監視機構所監視之圖形、圖形之特徵資訊或向量資訊之 時間變遷者。 30.如申请專利範圍第28項之鼓風爐之操作狀態監視 裝置，其中該等值線算出機構包含有： 選擇機構’係用以選擇一連接相互鄰接之四個感測 5張尺度適用準(CNS) Μ規格 1^297公G ---

   (請先閲讀背面之注意事項 _訂丨 寫本頁)

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