一种基于数值积分的高炉冷却水热负荷智能计算方法及介质与流程

本发明涉及高炉炼铁热工监测，具体涉及一种基于时间序列数值积分算法、通过计算机程序实现的高炉冷却系统热负荷累积计算与热量损失精准核算方法，适用于高炉炉况动态监测、节能优化及热损失量化评估。

背景技术：

1、高炉冷却系统是保障高炉安全稳定运行的核心系统，其热负荷的精准计算是判断炉缸侵蚀、冷却壁破损及优化冷却制度的关键依据。现有技术中，高炉热负荷计算多采用“瞬时冷却水流量×瞬时水温差”的静态计算方式，仅能反映某一时刻的热负荷状态，忽略了高炉热负荷随炉况波动的时间累积特性，导致总热负荷核算误差大，无法为高炉节能调控提供精准数据支撑。

2、此外，现有计算方法缺乏标准化的计算机程序实现逻辑，多依赖人工处理时序数据，效率低下且易引入人为误差，难以适配高炉自动化监测系统的实时性需求。因此，亟需一种基于数值积分的自动化计算方法，通过计算机程序实现高炉热负荷及热量损失的高精度、动态化核算。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种基于数值积分的高炉冷却水热负荷热量损失智能计算方法及介质，通过计算机程序采集冷却水流量、水温差时序数据，采用梯形数值积分法实现热负荷的时间累积计算，解决传统方法误差大、自动化程度低、无法动态监测的问题，提升高炉热工监测精度。

2、为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种基于数值积分的高炉冷却水热负荷智能计算方法，通过计算机程序执行以下步骤：

4、s1. 数据初始化与实时采集

5、计算机程序初始化固定参数：冷却水密度ρ=1000kg/m3，水的比热容c=4186j/(kg·℃)；通过高炉dcs系统实时采集冷却系统的时序数据，包括：

6、时间戳数组t=[t0,t1,..., tn]，采集步长t=1-5s；

7、冷却水瞬时流量数组flow=[flow0,flow1,...,flown]，单位m³/h；

8、冷却壁进出口水温差数组t=[t0,t1,...,tn]，单位℃。

9、s2. 数据预处理与单位转换

10、程序对采集的流量、温差数据进行异常值剔除（剔除偏差超过±10%的突变数据），并将流量单位由m³/h转换为m³/s，转换公式为：

11、flow_m³s(i)=flow(i)/3600

12、其中，flow_m³s(i)为第i个时间点的瞬时流量（m³/s），flow(i)为原始瞬时流量（m³/h）。

13、s3. 瞬时热负荷计算

14、程序逐点计算各时间点的瞬时热负荷q(i)，计算公式为：

15、q(i)=ρ×c×flow_m³s(i)×t(i)

16、其中，q(i)为第i个时间点的瞬时热负荷（w），ρ为冷却水密度，c为水的比热容，flow_m³s(i)为转换后瞬时流量，t(i)为第i个时间点的水温差。

17、s4. 总热负荷数值积分计算

18、采用积分法（比如梯形数值积分法）对瞬时热负荷时序数据进行时间积分，得到监测周期内的总热负荷q_total，积分公式为：

19、

20、程序通过遍历时间戳数组执行累加积分运算，实现总热负荷的自动化计算。

21、s5. 结果输出与可视化

22、程序输出监测周期内的总热负荷、平均热负荷，并自动生成“时间-瞬时热负荷-区间总热负荷”时序变化曲线，完成数据可视化展示。

23、除此之外，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，上述计算机程序被处理器执行时实现所述的方法。

24、由于采用了上述技术方案，本发明取得的有益效果是：

25、本发明通过对高炉冷却水流量、水温差时序数据进行离散积分自动计算，得到连续瞬时热负荷以及时段平均热负荷，消除人工取样、手工计算带来的数据偏差，真实反映高炉炉体热量收支情况，为高炉热制度精准调控提供量化支撑。操作人员依据动态热负荷变化及时开展操作调整，避免经验判断造成热制度过盈或热量不足，减少高炉燃料无效消耗，有利于降低高炉综合燃料比。同时可及时识别渣皮脱落、局部热负荷异常等扰动，提前干预稳定炉况，减少炉况大幅波动带来的燃料虚耗；尤其适用于钒钛高炉，有利于维持稳定渣皮，降低炉壁散热带来的额外燃料补偿投入。此外，基于本发明输出的热负荷数据，可开展配矿、造渣制度对标优化，为降燃耗工艺优化提供可靠数据基础，同时降低悬料、崩料等异常工况发生概率，减少异常工况处置阶段的额外燃料消耗，实现吨铁能耗下降，具备较好的节能降耗经济效益，具有极高的推广应用价值。

1.一种基于数值积分的高炉冷却水热负荷智能计算方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于数值积分的高炉冷却水热负荷智能计算方法，其特征在于：步骤s1中，数据采集步长t为1~5s，时间戳数组t、冷却水瞬时流量数组flow、冷却壁进出口水温差数组t为同步采集的时序数据。

3.根据权利要求1所述的一种基于数值积分的高炉冷却水热负荷智能计算方法，其特征在于：步骤s2中，异常值剔除采用3σ准则与均值偏差法双重校验，保证数据有效性。

4.根据权利要求3所述的一种基于数值积分的高炉冷却水热负荷智能计算方法，其特征在于：步骤s2中，剔除偏差超过均值±10%的突变数据。

5.根据权利要求1所述的一种基于数值积分的高炉冷却水热负荷智能计算方法，其特征在于：步骤s4中，积分法为梯形数值积分法。

6.根据权利要求1所述的一种基于数值积分的高炉冷却水热负荷智能计算方法，其特征在于：步骤s5中，监测周期为1h~4h。

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1~6任一项所述的方法。