【摘要】：鋼鐵產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè),是衡量一個國家工業(yè)水平和綜合國力的重要指標,對國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展有著不可忽視的影響。高爐煉鐵過程作為鋼鐵流程中的重要環(huán)節(jié),其能耗和排放量占整個流程的主要部分�！爸袊圃�2025”倡導(dǎo)以“信息化與工業(yè)化深度融合”為主線,強化工業(yè)基礎(chǔ)能力,提高工業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量,加快推進和發(fā)展節(jié)能減排和技術(shù)創(chuàng)新。因此,實現(xiàn)高爐煉鐵的信息化與智能化,符合國家發(fā)展的需求。在高爐煉鐵生產(chǎn)的四大制度中,高爐的上部調(diào)節(jié)制度(布料制度)是操控高爐最頻繁和最有效的手段,它直接影響爐料在爐喉處的分布。合理的爐料分布能夠形成更加合理的煤氣流分布,使得爐內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)更加充分,對高爐長期穩(wěn)順運行和節(jié)能減排具有重要作用。由于高爐運行機理復(fù)雜、關(guān)鍵參數(shù)檢測困難,料面形狀的調(diào)整目前仍以操作人員的經(jīng)驗為主,難以實現(xiàn)高爐生產(chǎn)指標的優(yōu)化。本文針對高爐煉鐵過程的非線性、多約束等特點,以高爐指標優(yōu)化為目標,開展面向生產(chǎn)指標的高爐料面優(yōu)化決策的研究。主要從高爐生產(chǎn)指標體系構(gòu)建、生產(chǎn)指標預(yù)測模型、料面優(yōu)化決策及調(diào)整四個方面進行了深入研究,為高爐布料操作提供了指導(dǎo),保證了高爐的穩(wěn)順運行。本文的主要研究工作和創(chuàng)新性成果如下:(1)構(gòu)建了高爐生產(chǎn)指標體系并提出了面向生產(chǎn)指標的料面優(yōu)化框架。根據(jù)高爐生產(chǎn)宗旨和實踐經(jīng)驗,從質(zhì)量指標、經(jīng)濟成本指標、能源利用指標、順行指標以及運行參數(shù)指標五個方面來考慮,構(gòu)建了一個科學(xué)可行的高爐生產(chǎn)指標體系,為高爐生產(chǎn)管理提供了依據(jù)。同時,根據(jù)高爐生產(chǎn)工藝特點,對生產(chǎn)指標進行了多尺度定義與刻畫,以描述指標之間的時間與空間的相互關(guān)系,為后續(xù)指標優(yōu)化指引了方向。在此基礎(chǔ)上,針對面向指標的高爐料面優(yōu)化的難點,將數(shù)據(jù)與知識相結(jié)合,提出了料面初值優(yōu)化設(shè)定、生產(chǎn)指標預(yù)測模型與反饋補償修正的多層次料面優(yōu)化決策流程和方法。(2)建立了高爐生產(chǎn)指標預(yù)測模型�；诔迣W(xué)習(xí)機理論建立了高爐生產(chǎn)指標與料面參數(shù)、過程參數(shù)之間的非線性關(guān)系模型。針對高爐數(shù)據(jù)的特點,提出了多種改進的超限學(xué)習(xí)機算法,以提高算法處理工業(yè)數(shù)據(jù)的應(yīng)用能力和模型的準確性。并利用實際的高爐生產(chǎn)數(shù)據(jù),進行了仿真實驗,驗證了所提出算法的可行性和有效性。(3)建立了面向生產(chǎn)指標的高爐料而多目標優(yōu)化模型.為達到高效低耗的生產(chǎn)優(yōu)化目標,建立了以煤氣利用率、優(yōu)比為優(yōu)化目標,生產(chǎn)順行與產(chǎn)品質(zhì)量為約束條件,料面特征參數(shù)為決策變量的料面初值多目標優(yōu)化模型。然后,根據(jù)該優(yōu)化問題的特點以及獲得更綜合的Pareto最優(yōu)解,提出了集成的多目標優(yōu)化求解框架,用于發(fā)現(xiàn)可行解,提高優(yōu)化的效率和準確性。(4)提出了基于關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘的反饋補償策略。首先,根據(jù)高爐煉鐵過程的生產(chǎn)數(shù)據(jù)特征,構(gòu)建了煤氣利用率和焦比偏差與料面增量間的規(guī)則形式,然后利用改進的關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘方法從大量實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)中挖掘出補償規(guī)則。當優(yōu)化的目標值與實際值發(fā)生偏差時,利用挖掘得到的增量規(guī)則對料面設(shè)定值進行補償修正。通過仿真實驗驗證了所提方法的可行性與有效性。該優(yōu)化決策能在保證高爐生產(chǎn)穩(wěn)定運行的前提下,實現(xiàn)優(yōu)化運行,達到高效、優(yōu)質(zhì)、低耗的生產(chǎn)目標,并為布料控制提供精準控制目標。
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP18;TF54
【圖文】：

當優(yōu)化得到的目標值與實際值發(fā)生偏差時，利用所挖掘的增量規(guī)則對料逡逑面設(shè)定初值進行補償修正。最后，通過仿真實驗驗證了所提出方法的可行性。逡逑本文的研[偣ぷ骺蟯既繽跡保彼盡ｅ義縣嫦蟶副曖嘔牧廈嬗嘔芯垮義現(xiàn)饕侍忮五危卞五五義希副晏逑靛危副甑慕ㄥ澹廈嬪瓚ǔ踔靛危廈嬪瓚ㄖ檔膩義希宓墓菇ㄥ危迥ｅ危逵乓插尾鉤メ苷義霞際踔С佩義希苫諫謚�、逦｜改进的超蠏效逦ｉW0ｍ丨丨焯詬逡逑專家知識、實踐邐習(xí)機算＇法逡逑經(jīng)驗的多尺度的邋邐邐邋邐逡逑指標體系逡逑圖１－１研究工作框圖逡逑Ｌ４論文的組織結(jié)構(gòu)逡逑本文的內(nèi)容共分七章，各章節(jié)的主要內(nèi)容組織如下：逡逑第一章：引言，介紹了課題來源，論述了課題研宄背景及意義，并給出逡逑了本文的主要研宄工作和組織結(jié)構(gòu)。逡逑第二章：文獻綜述，詳細闡述了高爐料而分布模型、高爐生產(chǎn)指標智能逡逑建模技術(shù)、高爐優(yōu)化問題以及多丨：丨標優(yōu)化等方而的閨內(nèi)外研究現(xiàn)狀，并分析逡逑了連前研究現(xiàn)狀中存在的問題。逡逑第．章：高爐生產(chǎn)指標體系的建立與面向生產(chǎn)指標的料而優(yōu)化框架

圖２－２料面擬合曲線類型逡逑２００８年，于要偉Ｗ為了更加精確的描述料面形狀，提出將料面進行多段逡逑線性化處理，用＃條線段組合起來表示料面函數(shù)，如下式所示：逡逑ｆ（ｒ）邋＝邋Ｋｎ（ｒ－ｒ０）邋＋邋ｆ０（ｒ）邐（２－１）逡逑式中，ｒ為半徑方向上離高爐中心的距離，ｒｎ、／Ｄ（ｒ）為料面函數(shù)某段的端點坐逡逑標，＆為第《段料面函數(shù)的斜率。逡逑２００９年，高緒東、程樹森等人Ｗ綜合考慮了料流寬度、爐料堆角對料面逡逑形狀的影響以及料堆的形成機理，認為料面形狀符合正態(tài)分布規(guī)律，采用等逡逑體積法料面疊加原理，建立了布料數(shù)學(xué)模型，結(jié)合試驗數(shù)據(jù)修正仿真模擬過逡逑程，模擬結(jié)果與實際布料結(jié)果基本吻合。逡逑印度比萊鋼鐵公司的Ｖ．Ｒ．邋Ｒａｄｈａｋｒｉｓｈｎａ等人｜７１研究了整個過程的數(shù)學(xué)模逡逑型，分析了不同的爐料軌跡對應(yīng)的落點位置，同時分析了爐料軌跡對料面形逡逑狀的影響，并采用曲線的方式描述了料面形狀。逡逑

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本文編號：2713628