基于大烟道温度周期性波动的烧结工艺调控方法及系统与流程

本发明属于钢铁烧结，具体涉及一种基于大烟道温度周期性波动的烧结工艺调控方法及系统。

背景技术：

1、烧结工序能耗约占钢铁生产总能耗的10%，大烟道温度的稳定性直接决定烧结矿质量与固体燃料消耗水平。现有烧结温度控制技术主要针对烧结终点单点温度做定值闭环调节，或利用机器学习对历史参数数据进行分析后被动纠偏。该类方案未发现、亦未利用烧结机大烟道固有的30~40分钟周期性温度波动规律，仅能在温度偏离阈值后进行滞后补偿；同时，现有控制逻辑未揭示头尾部风箱透气性差异是周期波动的底层机理，仅单独调节风门或机速等单一参数，无法实现多参数协同预调整。

2、如何基于大烟道温度周期性波动的内在规律，实现超前预控而非事后补救，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述不足，本发明提供一种基于大烟道温度周期性波动的烧结工艺调控方法及系统，以解决上述技术问题。

2、第一方面，本发明提供一种基于大烟道温度周期性波动的烧结工艺调控方法，包括：

3、将烧结机大烟道沿纵向划分为多个分区，监测每个分区的温度，并基于各分区的位置和温度构建时空温度矩阵；

4、对所述时空温度矩阵中每个分区位置的温度序列分别进行正弦模型拟合，解算所述分区的波动幅度、周期和相位，并基于各分区的波动幅度和相位构建幅值空间分布向量及相位空间分布向量；

5、根据幅值空间分布向量计算幅值空间梯度，根据相位空间分布向量计算相位空间梯度，基于所述幅值空间梯度和所述相位空间梯度定位温度波传播受阻区段；

6、基于所述幅值空间分布向量和相位空间分布向量的空间连续性，识别所述温度波传播受阻区段的波动类型；

7、确认所述波动类型为工艺固有周期波动后，根据所述温度波传播受阻区段的相位预测下一温度波动峰值到来时间，结合预存的执行机构响应延迟时间，在峰值到来之前向所述温度波传播受阻区段受阻区段所对应的执行机构提前下发调节指令，所述调节指令包括以下至少一路：布料厚度调节指令、烧结机速调节指令、分区风量调节指令、混合料水分和碳含量调节指令。

8、在一个可选的实施方式中，基于幅值空间分布向量和相位空间分布向量的空间连续性识别所述温度波传播受阻区段的波动类型，包括：

9、当幅值空间梯度出现局部突变而相位空间梯度无相应变化时，判定所述温度波传播受阻区段的波动类型为设备漏风或原料波动导致的异常波动类型；

10、当幅值空间分布向量和相位空间分布向量沿烟道方向呈现平滑连续变化时，判定所述温度波传播受阻区段的波动类型为工艺固有周期波动。

11、在一个可选的实施方式中，根据所述温度波传播受阻区段的相位预测该受阻区段下一温度波动峰值到来时间，包括：

12、根据所述温度波传播受阻区段当前时刻的相位值与上一波动周期中该受阻区段相位达到峰值时刻的相位值之间的相位差，以及该受阻区段波动周期对应的角频率，计算该受阻区段下一温度波动峰值相对当前时刻的剩余时间；

13、当定位到多个温度波传播受阻区段时，分别计算各受阻区段的剩余时间，并选取其中最短的剩余时间作为系统整体的下一温度波动峰值到来时间。

14、在一个可选的实施方式中，所述分区风量调节指令的生成方式为：

15、根据所述温度波传播受阻区段的幅值空间梯度和相位空间梯度计算该受阻区段的风量调节权重，其中幅值空间梯度绝对值越大或相位空间梯度绝对值越大的受阻区段，被分配越高的风量调节权重；

16、基于所述风量调节权重，对所述受阻区段所在分区及其相邻分区的风门执行机构进行差异化风量分配，幅值空间梯度最大的受阻区段获得最大的风量调节量，相位空间梯度最大的受阻区段获得次大的风量调节量。

17、在一个可选的实施方式中，所述布料厚度调节指令的生成方式为：

18、根据所述温度波传播受阻区段的幅值空间分布向量，确定该受阻区段的幅值大小；

19、在预测的峰值到来时间之前，向该受阻区段所对应的布料执行机构下发厚度调节指令，对该受阻区段对应的布料区域进行厚度调整，厚度调整量与所述幅值大小正相关。

20、在一个可选的实施方式中，所述烧结机速调节指令的生成方式为：

21、根据定位到的各温度波传播受阻区段的周期分布，计算多个受阻区段的周期平均值作为当前工况的特征周期；

22、根据所述特征周期与预设的标准周期之间的偏差，确定烧结机速的调整方向和调整量；

23、当特征周期大于标准周期时，增大烧结机速；当特征周期小于标准周期时，减小烧结机速。

24、在一个可选的实施方式中，所述混合料水分和碳含量调节指令的生成方式为：

25、根据所述温度波传播受阻区段的幅值空间分布向量的变化趋势，判断幅值沿烟道方向是递增还是递减；

26、当幅值沿烟道方向递增时，下调混合料的水分含量并上调碳含量；当幅值沿烟道方向递减时，上调混合料的水分含量并下调碳含量。

27、在一个可选的实施方式中，还包括：

28、同步存储并记录智能调控模式下的温度数据、能耗数据和烧结矿质量数据，以及同期人工操作模式下的对应数据；

29、将两类模式下相同工况周期的数据进行对比，生成包含温度波动幅度对比、单位能耗对比和烧结矿质量指标对比的报表；

30、基于所述对比报表中智能调控模式优于人工操作模式的指标方向，增大相应调节指令的输出权重；基于智能调控模式劣于人工操作模式的指标方向，减小相应调节指令的输出权重。

31、在一个可选的实施方式中，所述执行机构响应延迟时间为各执行机构固有响应延迟时间的加权和，所述各执行机构固有响应延迟时间通过历史操作数据中的指令下发时刻与执行机构实际动作完成时刻之间的时间差在线辨识获得，并随工况变化动态更新。

32、第二方面，本发明提供一种基于大烟道温度周期性波动的烧结工艺调控系统，包括：

33、温度获取模块，用于将烧结机大烟道沿纵向划分为多个分区，监测每个分区的温度，并基于各分区的位置和温度构建时空温度矩阵；

34、特征提取模块，用于对所述时空温度矩阵中每个分区位置的温度序列分别进行正弦模型拟合，解算所述分区的波动幅度、周期和相位，并基于各分区的波动幅度和相位构建幅值空间分布向量及相位空间分布向量；

35、区段定位模块，用于根据幅值空间分布向量计算幅值空间梯度，根据相位空间分布向量计算相位空间梯度，基于所述幅值空间梯度和所述相位空间梯度定位温度波传播受阻区段；

36、波动识别模块，用于基于所述幅值空间分布向量和相位空间分布向量的空间连续性，识别所述温度波传播受阻区段的波动类型；

37、工艺调节模块，用于确认所述波动类型为工艺固有周期波动后，根据所述温度波传播受阻区段的相位预测下一温度波动峰值到来时间，结合预存的执行机构响应延迟时间，在峰值到来之前向所述温度波传播受阻区段受阻区段所对应的执行机构提前下发调节指令，所述调节指令包括以下至少一路：布料厚度调节指令、烧结机速调节指令、分区风量调节指令、混合料水分和碳含量调节指令。

38、本发明的有益效果在于，本发明提供的基于大烟道温度周期性波动的烧结工艺调控方法及系统，基于烧结工艺底层机理，通过将大烟道温度沿纵向分区并逐区拟合正弦模型，构建幅值与相位的空间分布向量，精确定位温度波传播受阻区段，实现了定向超前预控制。区别于现有技术对单点温度的滞后补偿，本发明基于相位预测驱动执行机构在波动峰值前完成调节，从源头抵消头尾透气性差异引发的周期性震荡；通过幅值与相位的空间梯度引导布料、机速、风量及水碳的多参数协同，兼顾了受阻区段的精准补偿与全局热工平衡。所述调控逻辑具备全程可溯源的数学模型支撑，经人机对比验证，可显著降低温度波动幅度、稳定烧结矿质量，并降低固体燃料消耗与电力消耗。