高炉过程数学模型及计算机控制PDF电子书下载

1 高炉计算机控制的概述 1

1.1 高炉炼铁在国民经济中的重要地位 1

1.2 高炉过程的特点 1

1.3 高炉过程面临的挑战 3

1.4 高炉过程控制的基本思想 5

1.5 高炉计算机控制系统软硬件的基本配置 5

1.5.1 控制系统的分级结构及功能 5

1.5.2 计算机系统的硬件组成 7

1.5.3 计算机系统的软件组成 9

1.6 几种典型的高炉计算机控制系统 9

1.6.1 超大型高炉的计算机控制系统 9

1.6.2 中型高炉的计算机控制系统 14

1.6.3 小型高炉的计算机控制系统 15

1.7 高炉计算机控制的发展概况和现状 16

1.8 高炉计算机控制的发展趋势 17

1.9 高炉计算机系统的效益分析 27

参考文献 28

2 高炉过程信息的采集和检测仪表 29

2.1 过程信息的种类和采集部位 29

2.1.1 炉外信息的种类 29

2.1.2 炉内信息的种类 31

2.1.3 过程信息的采集部位 31

2.2 焦炭和矿石含水量的在线检测仪表 31

2.2.1 焦炭中子测水仪 31

2.2.2 矿石中子测水仪 33

2.3 炉顶安装的检测仪表 35

2.3.1 料面形状和料面位置的检测仪表 35

2.3.2 料面上炉料粒度的检测仪表 44

2.3.3 料面温度分布的检测 45

2.3.4 炉顶煤气成分的连续检测仪表 50

2.3.5 炉顶煤气流速的检测仪表 56

2.4 块状带的检测仪表 59

2.4.1 磁性层厚仪 60

2.4.2 微波层厚仪 61

2.4.3 电极层厚仪 63

2.4.4 块状带煤气流速仪 63

2.4.5 炉身探尺 64

2.5 软熔带的检测仪表 67

2.5.1 炉身静压力计 67

2.5.2 垂直下降探尺 68

2.5.3 时域检测系统 69

2.5.4 软熔带根部检测系统 70

2.5.5 炉腰探尺 71

2.6 死料柱、风口循环区和炉缸的检测仪表 72

2.6.1 风口亮度计 72

2.6.2 风口循环区激光检测系统 73

2.6.3 死料柱探尺 75

2.6.4 风口探尺 78

2.6.5 风口前端热电偶 81

2.6.6 风口漏水检测仪 82

2.6.7 送风支管热风流量计 83

2.6.8 磁性炉缸温度计 84

2.7 炉体振动计 85

2.8 铁水和熔渣的温度、化学成分及流量的检测仪表 87

2.8.1 铁水温度的检测仪表 87

2.8.2 铁水含硅量快速分析探头 90

2.8.3 铁水流量的检测方法 96

2.8.4 熔渣流量的检测方法 97

2.9 炉墙残存厚度的检测仪表 99

2.9.1 精密多头热电偶 100

2.9.2 电阻法炉衬厚度仪 101

2.9.3 冲击弹性波炉衬厚度仪 103

2.9.4 炉缸和炉底砖衬内热电偶的布置方法 104

2.10 入炉物料的高精度计量仪表 105

2.10.1 重油的计量 105

2.10.2 冷风流量的检测 106

参考文献 107

3 检测数据的预处理 112

3.1 数据有效性的检验 112

3.2 数据可靠性和一致性的检验 114

3.3 数据变化规律的辨识 116

3.3.1 数理统计方法 116

3.3.2 神经网络方法 117

3.3.3 时间序列分析方法 124

3.3.4 低通滤波器方法 125

参考文献 126

4 高炉过程中传输现象的数学描述 128

4.1 炉顶布料的数学描述 128

4.1.1 研究布料规律的先进试验装置 129

4.1.2 料流轨迹和落点的计算 130

4.1.3 炉料堆角的计算 138

4.1.4 矿/焦混合层厚度的计算 139

4.1.5 炉料粒度径向分布的计算 140

4.1.6 RABIT炉顶布料模型 142

4.2 料柱和煤气流运动的数学描述 145

4.2.1 气体流动 145

4.2.2 滴下带内液体的流动 154

4.2.3 固体炉料的运动 158

4.2.4 出铁时液体渣铁的流动 159

4.3 热传输现象的数学描述 164

4.3.1 高炉内务相间的热传输 164

4.3.2 炉缸耐火砖衬温度场的计算 167

4.4 化学反应速度的数学表达式 170

4.4.1 铁矿石还原的速度的数学模型 171

4.4.2 焦炭溶解反应速度的数学模型 179

4.4.3 水煤气反应速度的数学模型 181

4.4.4 石灰石分解速度的数学模型 182

4.4.5 熔渣中FeO还原速度的数学模型 183

4.4.6 硅还原和氧化速度的数学模型 185

4.4.7 熔渣中MnO被C还原速度的数学模型 190

4.4.8 焦炭燃烧反应速度的数学模型 192

参考文献 193

5 高炉过程的模拟模型 198

5.1 热化学模型 198

5.1.1 里斯特操作线 198

5.1.2 C-DRR图 200

5.2 风口循环区数学模型 203

5.2.1 风口循环区简易模型 203

5.2.2 风口循环区一维模型 204

5.2.3 风口循环区的二维模型 207

5.3 高炉的一维数学模型 212

5.3.1 KTH高炉模拟和预报模型 213

5.3.2 久保高炉一维动态模型 221

5.3.3 简化的用于控制铁水温度的高炉一维动态模型 225

5.4 高炉的二维数学模型 230

5.4.1 软熔带模型 231

5.4.2 全高炉的二维模型 235

5.5 高炉的三维数学模型 248

参考文献 250

6 高炉过程的控制模型 254

6.1 炉热指数模型 254

6.1.1 Wm指数模型 255

6.1.2 Ec指数模型 257

6.1.3 Ts指数模型 258

6.2 铁水含硅量综合预报模型 260

6.3 铁水含硅量预报的时间序列模型 262

6.3.1 模型的结构 262

6.3.2 模型的特点 264

6.3.3 预报结果及讨论 266

参考文献 267

7 高炉过程的人工智能控制 269

7.1 专家系统和人工智能技术在世界高炉炼铁业中的应用 269

7.1.1 人工智能和专家系统简介 269

7.1.2 高炉炼铁业已经应用的专家系统和AI系统 270

7.1.3 人工智能和专家系统的效益及在我国的应用前景 275

7.2 专家系统开发的基本问题 276

7.2.1 知识的表达方式 276

7.2.2 推理方式 278

7.2.3 人工智能语言 278

7.3 高炉专家系统的结构 280

7.4 炉况诊断专家系统 281

7.4.1 先进的GO-STOP系统 281

7.4.2 炉凉、炉皮脱落和结瘤预报的专家系统 286

7.5 炉热监测和控制专家系统 288

7.5.1 当前炉热水平的判断 288

7.5.2 炉热变化趋势的预报 289

7.5.3 调整炉热的措施决策 292

7.6 炉料下降异常预报和控制的专家系统 293

7.7 高炉炉顶布料控制的AI系统 297

7.7.1 布料控制专家系统 297

7.7.2 基于事例的自学习布料控制AI系统 299

7.8 出铁操作指导专家系统 300

参考文献 305

8 热风炉模拟模型和人工智能控制 307

8.1 热风炉模拟模型 307

8.1.1 热风炉系统流程简介 307

8.1.2 基础方程 308

8.1.3 基础方程求解 311

8.2 热风炉模糊控制系统 313

参考文献 316

索引 317