高炉专家系统中的基础数学模型
高炉TRT控制系统数学建模研究
图 1 TRT 的工艺流程示意图
1 高炉顶压 TRT 系统建模
设在 TRT 的工艺流程示意图中各点管路参数如下 ：（1）高 炉 进 风 口：流量 Qi1，压力 P1。 （2）高炉顶部：流量 Q2，压力 P2。 （3）透平机与减 压阀组并联入口处：流量 Q3，压力 P3。 （4） 透平机与减压阀组并联出口 处：流量 Q4，压力 P4。 5）R1、R23、R2、R3 为各对象 的 阻 力 系 数 ；6）C1、C23、 C2、C3 为对象的容量系数。 其中 R23 是除尘器与管道的阻力系数 ，是由 除尘器与管道本身决定的，是固定值。
* 32
2（R1 ）
R1（s）]
（22）
P3（s）＝
1
姨 姨 C2s+ 2
K4
＋
** *
（P3 －P4 ）R2 2
K3
**
（P2 －P3 ）R23
姨 誗[ 姨 姨 2
K3
**
P2（s）＋
（P2 －P3 ）R23
2
**
K4
** *
（P3 －P4 ）R2
P1（s）＋ K4
P3 －P4
* 32
2（R2 ）
慢行交通（含非机动车交通和步行交通）是城市交通系统中最常 见的交通方式。 非机动车交通具有绿色环保、节约能源和方便的优点， 步行交通则是实现出发地、目的地接驳和交通方式转换中必不可少的 环节。 一个运作良好的公共交通系统，必然有一个合理的慢行交通系
统作为支撑。 在城市交通系统中，公共交通系统和慢行交通系统的合 理分工是：公共交通主要线路承担城市主要 od 节点之间的客流，慢行 交通系统沟通公共交通站点与用地之间的交通联系。 按照《城市道路 交通规划设计规范》的要求，公共交通车站服务面积，以 300M 半 径 计 算 ， 不 得 小 于 城 市 用 地 面 积 的 50%； 以 500M 半 径 计 算 ， 不 得 小 于 90%。以步行速度 3.0~4.5km/h，自行车车速 12~15km/h 记，围绕公交站 点构筑的步行圈半径距离控制在 500 米左右， 步行时间约为 5~10 分 钟 ，围 绕 公 共 交 通 站 点 构 筑 的 自 行 车 出 行 圈 半 径 可 取 1.5km，骑 行 时 间约 5~10 分钟。 在围绕公共交通站点构筑的慢行交通圈内，必须构筑 完善的慢行设施，提供良好的慢行交通环境。
氧气高炉冷态模型的设计计算
氧气高炉冷态模型的设计计算作者：朱士杰来源：《科学导报·科学工程与电力》2019年第09期【摘要】氧气高炉炼铁工艺指的是用全氧鼓风代替传统的预热空气鼓风操作的高炉炼铁工艺。
氧气高炉相比于传统高炉具有很多优点，比如高喷煤量、高生产率、煤气热值高、环境污染小等。
以钢铁研究院设计的容积为2100 m3的三个氧气高炉炉型为研究对象，依据相似原理推导出模拟氧气高炉物理模型的相似准数，建立与实际氧气高炉相似比为1：20的冷态物理模型。
由于氧气高炉采用全氧鼓风，根据高炉技术指标如出铁量、焦比、煤比氧气量等参数，依据相似准数计算出模型所需风量，依据高炉内矿石焦炭堆密度、粒度、安息角，选取聚乙烯颗粒和麦饭石球作为实验材料。
【关键词】氧气高炉；三维模型；相似准数中国钢铁工业的流程中高炉-转炉系统产生了约90%左右的产能，而且在该流程的铁前系统中烧结、焦化、高炉的能耗约占钢铁生产总能源消耗的70%左右。
由于在铁前系统大量的能量被消耗并且污染的排放比较严重，随着国家对保护环境的逐渐重视及越来越严格的节能减排要求，传统的高炉炼铁技术将面临着严峻的挑战。
氧气高炉具有高喷煤量、高生产率、煤气热值高、环境污染小等特点。
1.物料运动过程相似准数的推导采用量纲分析法对模拟氧气高炉物料运动过程相似准数进行推导。
物料运动主要有九个独立因素，即风口直径D、气体密度、气体流速w、风口压差ΔP、压力P、颗粒表面积S、颗粒直径d、动力黏度、重力加速度g。
显然高炉风口前后的压差与气体流速之间理论上存在着流体力学上的关系，因此风口前后的压差（ΔP）项可以舍去，可以由气体流速（w）项来代替；用物料平均表面积（S）项来代替颗粒直径（d）项。
此时，舍去了2个影响因素，表1中还剩下7个独立的影响因素。
其中基本量纲有3个，根据定理有，即需要4个无因次式。
求解无因次式。
通过求解得到：；表示风口直径与颗粒直径要满足一定的几何比例。
；为佛鲁德准数，表示流体位压与动压的比值，它是来描述重力在流体流动过程中其主导作用的无因此式。
高炉风口回旋区三维数学模型
高炉风口回旋区三维数学模型
陈义胜;贺友多
【期刊名称】《金属学报》
【年(卷),期】1993(29)10
【摘要】建立了高炉风口回旋区气体运动,温度分布和物质传输的三级数学模型,用它预报生产高炉回旋区内速度场,温度场和浓度场.
【总页数】6页(PB433-B438)
【关键词】高炉;风嘴;回旋区;数学模型
【作者】陈义胜;贺友多
【作者单位】包头钢铁学院
【正文语种】中文
【中图分类】TF573.7
【相关文献】
1.高炉风口回旋区煤粉燃烧过程三维数值模拟 [J], 张丽丽;史岩彬;陈举华
2.高炉风口回旋区形状和大小的三维数值模拟 [J], 林淼鑫;王秀梅;郑少波
3.基于CCD的高炉风口回旋区三维温度场的检测技术 [J], 王洪桥;程树森;赵立英;张英伟
4.高炉风口煤粉及回旋区焦炭燃烧过程数学模型 [J], 张生富;温良英;白晨光;陈登福;董凌燕;欧阳奇
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
高炉专家系统设计研究
最佳 实 践 者 的水 平 。 专家 系 统 中 的知 识 由事 实 和产 生 式 规 则 构
成 ， 事实 构 成 了一 个 广 为共 享 且 为 专 家 们认 可 的 信 息 数据 库 ， 其 而产 生 式 规则 是 具 有个 性 和凝 聚 经 验 的专 家 判 断 。 高 炉 专 家 系 统 通 过 网 络 和数 据库 采 集 Ｌ 级 事 实 数 据 以及 １ 有 关 数 据模 型 的计 算 工 艺 数 据 ，经 过 高 炉 冶 金知 识 规 则 库 的推
本 文通 过 研 究 高炉 专 家 系统 的设 计 ，找 到共 同 的规 律 和方
法 ， 而促 进其 他 各 方 面专 家 系 统 的开 发 设 计 ， 到 从 生 产控 制 从 达
中挖 掘 出更 多 的效 益 的 目标 。
１ 概 述
专家 系 统 是一 个 使用 知 识 和 推 理 的智 能 计 算 机 程序 ，它 集
６
高炉 专 家 系统 设计 研 究
高炉专家系统设计研究
罗 志 钢 （ 华菱湘 潭钢铁 公 司设备 管理部 ， 湖南 湘 潭 ４ １ ０ ） １ １ １
摘 要 主 要 介 绍 了 高炉 专 家 系统 的硬 件 网络 ， 软件 系统 结 构和 设 计 方 法。 关 键 词 ： ａ ｌ Ｅ ｐ ￣， Ｏｒｃｅ，ｘ ｅ 高炉 ， 家 系统 ， 生式 规 则 专 产
对 高 炉冶 炼 过 程状 态 的 判 断和 推 理 。系 统 软件 架 构 如 图 ２ 。
统 是人 工 智 能 中最 重要 的也 是 最 活跃 的一 个 应 用领 域 ，它 实 现 了 人工 智 能从 理 论 研究 走 向 实 际应 用 、从 一 般 推理 策 略 探 讨转
高炉过程控制讲义
第一章绪论1.1 高炉过程控制的基本概念高炉过程控制就是高炉操作者根据从仪表上获取的检测数据，对高炉运行状况进行判断与预测。
高炉控制的目标是要及时发现并调整不稳定的炉况，生产出合格生铁，同时要注意降低燃料消耗和高炉长寿的问题。
1.2 高炉过程控制的发展概况高炉冶炼过程控制模型可以归纳为三种类型：1)高炉冶炼过程数学模型2)高炉冶炼过程优化模型3)高炉冶炼过程专家系统1.3 高炉过程控制的发展趋势实现高炉炼铁过程的闭环自动化。
结论：高炉冶炼过程控制模型以现代炼铁理论、自动控制理论和计算机技术为基础，由低级向高级发展，正在日臻完善，而且逐步形成了自己的一套比较系统的理论，并在生产中得到日益广泛的应用。
第二章高炉过程控制系统的构成2.1 高炉生产的特点1）过程复杂。
高炉冶炼过程为非均相、非线性、非稳态连续的物理和化学变化过程。
高炉内各种物理化学现象及其影响因素之间相互作用、相互影响，表现出很强的分布特性和耗散系统特征。
另外，高炉冶炼过程与外部环境之间的关系复杂。
冶炼过程涉及的物料流量大，相关处理设备繁多，前后工序的连贯性强，外部环境发生的变化都将对冶炼过程产生重要影响。
2）检测信息不完全。
高炉冶炼过程是在密闭状态下进行，内部情况大多无法直接观测，炉内高温、多相、含尘和机械冲刷等特点给过程变量的检测带来极大困难，一些用于建模和控制所需要的重要参数和变量目前还难以测得，一些测得的信息也含有较大噪声。
具体表现在检测项目少，且多局限于过程的边界（炉顶、渣铁、风口、炉身静压力等），很多重要检测数据的采样频度低。
3）反应迟钝。
即对控制动作的响应十分缓慢，时间常数很大，各个操作参数对过程的作用具有很大的滞后期，如：各操作变量对控制目标之一的[Si]的动态变化响应的延迟时间约为3-7小时。
4）可控范围狭窄。
一方面，铁水质量必须满足用户的要求，这使得高炉的各种控制参数可调范围相对较小；另一方面，炉况必须早调、小调，才不致于发生过大的波动，否则炉况将急剧恶化而导致失控。
高炉冶炼过程模型与计算机应用
中的广泛应用 ， 将起 着推动冶金工业生产技术不断进步的重要作用 。 关键词 ： 模型 ； 计算机 ； 重要性
中图 分 类 号 ：Ｆ ４ Ｔ６４
高炉是 一个复杂 的气 固相 流反应 器。为 了理
型、 配料优化模型以及延伸 到生产过程的管理 与成 本分 析 模型 等 。 只有切 合 实际综 合应 用不 同类 型 的
数 学方 法 ， 才能 逐层 建 立起 符合 生产 实 际 的过 程 优
化控 制 。
与转炉煤气 Ｌ Ｇ混合 的煤气 Ｂ Ｇ 和焦炉煤气以 Ｄ ＦＭ
及助 然空气 的三 孔燃 烧 器 的 热 风 炉 。模 型 思 想是 ； 通过 过程 计 算 机 对 热 风 炉 进 行 燃 烧 管 理 和设 备 管
高 炉炉况 监控 于预 报 系 统 、 热检 测 和 控 制 专家 系 炉
当前 炉热 水平 判断所 采取 的指 数 一般是 铁水 温 度， 但应 该 注意 ， 水 的温度 实测 值受 到许 多 因素 的 铁
１２ 过程模 型在 高炉 冶炼 中的功 能 ．
数 学模 型 、 目标 系统 优化 模 型 、 频统计 与样 本空 多 变 间模 型 、 合 优 选 模 型 、 元 系 统 模 型 时 间 序 列 模 集 多 型、 回归 模 型 滤 波 模 型 、 平 衡 与 物 料 平 衡 计 算 模 热
热风 炉数 学 模 型是 针 对 热 用 高 炉 煤 气 或 Ｂ Ｇ Ｆ
过程同时进行 的， 从控制论的角度看 ， 高炉过程是一
种 时 问常 数大 的非线 性 系统 。这 就决 定 了高炉过 程 计 算 机 系统必 须 具 有 长 期 ， 中期 和短 期 ３个水 平 的
氧气高炉冷态模型的设计计算
氧气高炉冷态模型的设计计算1. 引言1.1 研究背景氧气高炉是炼钢过程中重要的设备之一，其冷态模型的设计计算对于高炉操作的稳定和效率具有重要意义。
随着钢铁行业的发展，对高炉冷态模型的要求也越来越高。
研究氧气高炉冷态模型的设计计算成为当前的研究热点之一。
传统的高炉冷态模型设计计算主要基于数学模型和计算方法，但随着计算机技术的发展，人们开始尝试利用计算机模拟高炉冷态模型的运行情况，以提高设计计算的精度和效率。
通过对氧气高炉冷态模型设计计算的研究，可以更好地理解高炉的工作原理，提高高炉操作的稳定性和效率，降低生产成本，实现资源的最大化利用。
研究氧气高炉冷态模型的设计计算具有重要的理论意义和实践价值。
在这样的背景下，本文将对氧气高炉冷态模型的设计计算进行深入探讨，以期为高炉操作提供更好的技术支持和指导。
1.2 研究目的研究目的的关键是为了提高氧气高炉冷态模型的设计计算精度和效率。
通过深入研究，我们可以更好地理解氧气高炉在冷态运行时的工作原理，从而提高其生产效率和经济性。
通过对设计计算参数和方法的优化，可以确保模型的准确性和可靠性，为工程实践提供有力支持。
通过模型验证和优化，我们可以找到影响模型准确性的因素，进一步提高模型的预测能力和适用性。
最终，我们希望通过本研究的设计计算结果分析和影响因素分析，为氧气高炉冷态模型的设计和运行提供参考，并为未来的相关研究提供基础和借鉴。
通过这些努力，我们希望能够在氧气高炉领域取得更多的进展，为实现炼钢工艺的智能化和精细化做出贡献。
1.3 研究意义氧气高炉是炼铁工业中的重要设备，其冷态模型的设计计算对于提高炉内气体流动的效率和稳定性具有重要意义。
通过建立合理的冷态模型，可以有效地优化高炉炼铁过程，提高炉内氧气利用率，降低燃料消耗，减少排放物的产生，达到节能减排的目的。
氧气高炉冷态模型的设计计算还可以帮助工程师更好地了解炉内流体动力学特性，提高炉内操作的精准度和安全性，降低事故风险。
高炉冶炼过程的大数据建模研究
样性。选取第 i 个个体的第 j 个基因 Xij 做变异操作。则新
（ 3） 变异操作： 为提高算法局部搜索能力及维持种群的多
式中 b 为常数， 取值为 [0,1] 。
的量纲存在很大差异， 会极大地影响后面的预测。因此我们对 数据归一化至 [0,1] 区间， 以消除这种影响。
第二步， 含硅量 [Si] 、 含硫量 [S] 、 喷煤量 PML 和鼓风量 FL
(见图 1、 图 2 所示) 为 75.33%， 测试集的预测成功率为 71.88%。
2.1 神经网络的拓扑结构及参数的确定 本文的有 3 个输入， 1 个输出。在模型训练过程中发现单
含硅量 [Si] 的预测取得较好的效果： 训练集的预测成功率
相比于传统 BP 神经网络， 笔者经过试验发现成功率不足
确定 BP 神经网络结构主要根据输入和输出单元的个数，
利用 GA 算法对个体进行选择、 交叉和变异。进化后的个体不
2.4 预测模型及结果 最终神经网络结构为 3-13-12-1， 共有 207 个权值， 25 个阈 值， 所以遗传算法个体编码长度为 232。932 组有效数据， 从中 随机选择 900 组作为训练数据， 用于 BP 神经网络学习， 剩下 32 组作为测试数据。 最终得到最佳参数为： 种群规模为 20， 进化次数为 50， 交叉 概率为 0.4， 变异概率为 0.2。 利用该参数重新训练模型， 对含硅量 [Si] 预测， 结果如下
技术管理
高炉冶炼过程的大数据建模研究
曹正盛 冯健沛 杨非 蔡俊 廖进 （南昌大学 理学院， 江西 南昌 330031）
摘 要:利用遗传算法优化的 BP 神经网络和局部线性的混 沌时间序列模型对连续 1000 组高炉数据进行了预测。实验结 果表明 GA-BP 神经网络相比传统 BP 神经网络在各方面都有 了很大的提升； 局部线性混沌时间序列的预测结果相当好， 均 高达 80%以上， 对实际生产有很好的指导作用。 关键词： 含硅量[Si]； GA-BP 神经网络； 混沌时间序列； 预测 模型 对高炉复杂系统的建模与控制一直以来都是冶金科技发 展的前沿， 其中对高炉炉温的预测与控制更是难点所在 [1]。本 文采用 GA-BP 神经网络和局部线性的混沌时间序列预测模 型， 对含硅量 [Si] 进行预测。GA-BP 神经网络利用遗传算法的 全局搜索改进了传统 BP 神经网络易陷入局部最小值的问题,提 射能力都使模型的应用突破了传统模型的局限性， 而混沌时间 序列模型充分利用信息， 精度较高。 隐层网络结构的效果并不很好， 于是考虑双隐层结构。根据文 献[3]， 利用经验公式综合确定两层隐含层的单元数。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高 炉专 家 系统 功 能 的实现 要借 助 于相关 的数 学模 型 ， 数 学模 型 的 计 算 结 果 是 专 家 系 统 开发 的
基础 。 目前 ， 我 国冶 金 企 业 中在 线运 行并 通 过 技
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ ０ ４ １ １ 修 回 日期 ： ２ Ｏ １ ３ 一 Ｏ ５ 一 Ｏ ８
生 。高炉专 家 系 统 正 是 结 合 数 学模 型 、 生 产 经 验
度 辨识 方法 建立 的铁水 含 硅量 预报模 型 以及 喷煤
高炉炉 热指 数模 型等
。本 文 主要 介绍 唐 山 国
丰 钢铁 有 限公 司 （ 以下 简 称 “ 国 丰” ） １ 高 炉 专 家 系统 中 的基 础数 学 模 型 ， 并 对 这 些模 型在 高 炉 生
学 模型 ， 如图 １ 所示。
型等 ｒ ３ ｌ 。芬兰 拉 赫钢 铁 厂 高 炉专 家 系 统 以 及 奥 地 利 奥钢联 林 茨钢 厂 高炉 专家 系统 都有 很 好 的应 用 效果 Ｉ ４ ］ 。我 国 钢铁 企业 开 发 的 高 炉数 学 模 型
和 专 家系 统 中 ， 具 有 代 表 性 的有 首 钢 人 工 智 能 高 炉 冶炼 专 家 系统 、 鞍钢 高炉 专家 系 统 、 马钢 高炉 炉 况诊断专 家 系统 、 宝钢 ２ 高 炉 “ ＧＯ— Ｓ ＴＯＰ ” 系 统、 浙 江大 学 等开 发 的高 炉 炼 铁 优 化 专 家 系 统 以 及 济钢 高炉 专 家 系统 等 Ｊ ， 这 些 系统 在 实 际使 用 中都取 得 了较好 的效果 。
导， 从 而实现高炉稳定顺行 。 关键 词 ： 高炉； 专 家 系统 ； 基 础 数 学模 型 ； 理论燃烧 温度 ； 炉 热 指 数
中图分类号 ： Ｔ Ｆ ３ ２ ５ ． ６ １
文献标志码 ： Ａ
文章编号 ： １ ６ ７ ４ — ３ ６ ４ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ３ ３ １ － ０ ６
控 制 系统数 学模 型是 在理解 炉 内化学 反应 和
传 输现 象 基 础 上 建 立 的反 映 过 程 特 征 的数 学模
型， 以实现对 冶 炼 过 程 的 有效 控 制 。它 将 数， 对 高炉 生 产 过 程 进 行 精确 在线 控制 。
第３ ６卷 第 ５期
２ ０ １ ３年 ｌ Ｏ月
武
汉
科
技
大
学
学
报
Ｖｏ １ ．３ ６． Ｎｏ． ５ ｏｃ ｔ ． ２０１ ３
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｗｕ ｈ ａ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
高 炉专 家系 统 中数 学 模 型 种 类较 多 ， 每 类模 型所 反 映 的冶炼 过程 中各种 规律 之 间存在 着复 杂
辑 判 断与 数量 计 算 相 组 合 的模 型 ， 如 炉 况 诊 断 模 型、 “ Ｇ０一 Ｓ ＴＯＰ ” 模型 、 操作 管 理 系 统 “ ＡＧＯＳ ”模
１ 国丰 １ ＃ 高 炉 专 家 系 统 中 的 数 学
模
国丰 １ 高 炉 专 家 系统 中 的数 学 模 型 主 要 包 括 冶炼 过程 数学 模 型 和 控制 系统 数 学模 型 ， 其 中 冶炼过 程数 学模 型又 包括 基础数 学模 型 和仿 真数
高炉 专 家 系统 中的基 础 数 学模 型
白俊 丽 ， 张建 良， 国宏 伟 ， 杜 申 ， 曹 英杰
（ 北京 科技大学冶金与生态工程学 院 ， 北京 ， １ ０ ０ ０ ８ ３ ）
摘要： 介 绍 了唐 山 国丰 钢 铁 有 限公 司 １ 高炉 专 家 系 统 中基 础 数 学模 型 的 特 点 ， 主 要 包括 配料 模 型 、 理 论 燃 烧 温度计算模型 、 炉热指数计算模 型及高炉操作线模型 ， 同 时 分 析 了这 些模 型 在 高 炉 生 产 中 的应 用 状 况 。结 果 表明， 基 础 数 学模 型 在 高 炉专 家 系 统 中 具 有 重 要 的 作 用 ， 可 以有 效 帮 助 操 作 人 员 了 解 高 炉 状 况 并提 供 实 时指
冶 炼过 程数 学模 型能将 高 炉 内的复杂 现象 用
数 学方 式定 量地 表 示 出来 ， 它 充 分利 用 冶 金 学 理
论 知识 ， 借 助数 学模 型再 现炉 内现象 ， 提高 人们 对 高 炉冶 炼过 程认 识 的深 度 和 广度 ， 是 高 炉 自动 控 制 的理 论基 础 ， 也是实 现 高炉计 算机 控制 的基 础 。
高炉 冶炼 过程 是 冶金 行业 中最 复 杂 的生产 过 程， 是一个大滞后、 多 变量 、 非 线性 的分 布 参 数 系
术 鉴定 的高 炉数 学 模 型 有 以 下几 种 ： 根 据 风 口前
端 温度 推算 铁水 含 硅 量 的数 学 模 型 ， 应 用 模 糊 测
统口 ］ 。为强 化 高炉 冶炼 、 合 理利 用 资 源 以及 降 低 能耗 ， 人们 希 望对 冶 炼 过 程 中炉 内 的复 杂 现 象 进 行 合理 描述 并 对 冶 炼 过 程 进 行 自动控 制 ， 因 此 用 于描 述和 控 制 高 炉 生 产 过 程 的数 学 模 型 应 运 而
产 中的应用 状况 进行分 析 。
知识 、 信息 知识 和 专家 知识 对 高炉 状态 进行 表征 、 监 控 和诊 断 ， 并 针 对具 体 问题 给 出高炉操 作 指导 。 随着 高炉 监测 水 平 的提 高 和 信 息技 术 的进 步 ， 高 炉 专 家系统 在 国内外 有较 大 的发展 。 日本 对高 炉 冶 炼 过程 的计 算机 应 用及 数学 模 型 的研 究 居 于 国 际先进 水平 ， 开发 了 以炼 铁 专 家 知 识 为 基 础 的 逻