用于焦耳炉的工艺参数优化方法、装置、设备、介质及产品与流程

本技术涉及数据处理，特别是涉及一种用于焦耳炉的工艺参数优化方法、装置、设备、介质及产品。

背景技术：

1、高放废液焦耳炉玻璃固化过程中，炉内玻璃液的粘度和电导率随温度及玻璃成分的变化而显著改变，电极输入功率、进料速率和鼓泡流量等工艺参数之间相互耦合，存在强非线性关系。在焦耳炉长期运行过程中，耐火材料侵蚀会导致熔池几何尺寸逐渐变化，电极接触电阻因界面腐蚀而缓慢漂移，炉壁保温性能也随老化程度不断退化，这些缓慢变化使得基于固定物理参数构建的工艺模型逐渐偏离实际炉体状态。

2、现有工艺参数调整方法主要依赖操作人员的经验进行人工干预，当炉体状态发生缓慢变化时，操作人员难以及时察觉模型偏差的累积，无法根据炉体当前的真实状态动态匹配最优工艺参数，导致工艺参数设定值与炉体实际状态之间的失配不断加剧，进而造成生产的产品质量较差。

技术实现思路

1、本技术的目的是提供一种用于焦耳炉的工艺参数优化方法、装置、设备、介质及产品，可以提升工艺参数设定值与炉体实际状态之间的匹配度，进而提升焦耳炉生产得到的产品的质量。

2、为实现上述目的，本技术提供了如下方案：

3、第一方面，本技术提供了一种用于焦耳炉的工艺参数优化方法，包括：

4、采集焦耳炉运行过程中的多源传感数据；其中，所述多源传感数据至少包括电极电流信号、电极电压信号、炉内多点温度信号、进料速率信号、鼓泡压力信号、鼓泡流量信号以及液位信号；

5、将所述多源传感数据输入预先构建的机理模型，以使所述机理模型使用所述多源传感数据对所述机理模型中的待校准参数进行动态修正，得到修正后的机理模型；其中，所述待校准参数为随所述焦耳炉运行时间发生变化的物理参数；

6、获取预设的优化目标函数；其中，所述优化目标函数包括至少一个工艺优化指标；

7、基于所述修正后的机理模型和所述优化目标函数，在预设的工艺参数约束空间内执行迭代寻优计算，直至满足预设的收敛条件或达到预设的最大迭代次数时停止寻优，得到最优工艺参数组合。

8、可选地，所述待校准参数包括炉壁综合热损失系数、电极接触电阻和耐火材料侵蚀系数，其中：

9、所述炉壁综合热损失系数用于表征所述焦耳炉的炉壁因耐火材料老化及保温性能变化而产生的散热特性的变化程度；

10、所述电极接触电阻用于表征所述焦耳炉的电极与所述焦耳炉内玻璃液之间因界面腐蚀或氧化而产生的电阻漂移程度；

11、所述耐火材料侵蚀系数用于表征所述焦耳炉的内衬因侵蚀而导致的熔池几何尺寸变化程度。

12、可选地，所述机理模型为基于所述焦耳炉的质量守恒方程、能量守恒方程、动量守恒方程及电热转换方程构建的状态空间模型；

13、所述状态空间模型用于描述所述焦耳炉在每一离散时间步下的系统状态变量、控制输入变量与待校准参数之间的映射关系。

14、可选地，所述将所述多源传感数据输入预先构建的机理模型，以使所述机理模型使用所述多源传感数据对所述机理模型中的待校准参数进行动态修正，得到修正后的机理模型，具体包括：

15、将所述多源传感数据输入预先构建的机理模型，基于所述多源传感数据中的所述电极电流信号和所述电极电压信号，计算各电极的实际电阻值；

16、将所述各电极的实际电阻值、所述炉内多点温度信号、所述进料速率信号、所述鼓泡压力信号、所述鼓泡流量信号以及所述液位信号确定为实际观测向量；

17、获取所述机理模型基于待校准参数计算得到的预测观测向量；其中，所述预测观测向量至少包括预测电极电阻值、预测炉内多点温度值、预测液位值；

18、确定所述预测观测向量与所实际观测向量之间的残差；

19、以所述残差最小化为优化目标，通过数据同化算法迭代调整所述待校准参数，直至所述残差满足预设的精度阈值或达到预设的最大迭代次数，得到调整后的待校准参数；

20、将调整后的待校准参数代入所述机理模型，得到修正后的机理模型。

21、可选地，所述优化目标函数包括能耗目标函数和处理量目标函数；

22、所述能耗目标函数，用于根据所述修正后的机理模型输出的各电极功率值计算吨玻璃总能耗；其中，所述吨玻璃总能耗为单位质量玻璃固化产品所消耗的电能总量；

23、所述处理量目标函数，用于根据所述修正后的机理模型输出的进料速率和熔化速率计算单位时间玻璃固化产品产量；

24、所述工艺参数约束空间至少包括各电极的最大允许电流约束、各电极的最大允许功率约束、炉内各区域的温度约束区间、液位高度上下限约束、鼓泡压力的允许范围约束以及进料速率的允许范围约束。

25、可选地，在所述得到最优工艺参数组合之后，所述方法还包括：

26、将所述最优工艺参数组合发送至人机交互终端进行显示；其中，所述人机交互终端提供确认界面供操作人员对所述最优工艺参数组合进行确认；

27、当接收到所述操作人员通过所述人机交互终端发出的确认指令时，将所述最优工艺参数组合下发至数据采集与执行单元；

28、通过所述数据采集与执行单元基于所述最优工艺参数组合驱动所述焦耳炉进行工艺调整。

29、第二方面，本技术提供了一种用于焦耳炉的工艺参数优化装置，包括：

30、采集单元，用于采集焦耳炉运行过程中的多源传感数据；其中，所述多源传感数据至少包括电极电流信号、电极电压信号、炉内多点温度信号、进料速率信号、鼓泡压力信号、鼓泡流量信号以及液位信号；

31、输入单元，用于将所述多源传感数据输入预先构建的机理模型，以使所述机理模型使用所述多源传感数据对所述机理模型中的待校准参数进行动态修正，得到修正后的机理模型；其中，所述待校准参数为随所述焦耳炉运行时间发生变化的物理参数；

32、获取单元，用于获取预设的优化目标函数；其中，所述优化目标函数包括至少一个工艺优化指标；

33、计算单元，用于基于所述修正后的机理模型和所述优化目标函数，在预设的工艺参数约束空间内执行迭代寻优计算，直至满足预设的收敛条件或达到预设的最大迭代次数时停止寻优，得到最优工艺参数组合。

34、第三方面，本技术提供了一种计算机设备，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述中任一项所述的用于焦耳炉的工艺参数优化方法的步骤。

35、第四方面，本技术提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述中任一项所述的用于焦耳炉的工艺参数优化方法的步骤。

36、第五方面，本技术提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述中任一项所述的用于焦耳炉的工艺参数优化方法的步骤。

37、第六方面，本技术提供了一种芯片，所述芯片包括处理器和通信接口，所述通信接口和所述处理器耦合，所述处理器用于运行程序或指令，所述处理器执行所述程序或指令时实现上述中任一项所述的用于焦耳炉的工艺参数优化方法的步骤。

38、根据本技术提供的具体实施例，本技术公开了以下技术效果：

39、本技术提供了一种用于焦耳炉的工艺参数优化方法、装置、设备、介质及产品，通过焦耳炉的多源传感数据动态修正机理模型中随炉体老化漂移的物理参数，消除静态模型与炉体实际工况的偏差，以贴合真实运行状态的修正后机理模型作为寻优载体，结合工艺优化指标与工艺约束迭代计算最优工艺参数组合，能够提升工艺参数设定值与炉体实际状态之间的匹配度，规避因模型失准造成的参数适配偏差，稳定炉内熔融环境，进而提升焦耳炉生产得到的产品的质量。