一种高炉炉壁三维温度场重建方法及计算机监控系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高炉炉壁三维温度场重建方法及计算机监控系统，采集高炉炉底段、炉缸段、炉腹段的炉壁上测温点的温度，对所采集的温度数据进行数据清洗和数据补全的预处理，利用预处理后的温度数据，在炉壁横截面采用周期三次样条插值，在炉壁自下到上的轴向上采用自然三次样条插值建立炉壁内侧耐火砖中心和外侧冷却壁中心这两个面上的温度分布模型，最后在内侧耐火砖中心和外侧冷却壁中心这两个面之间采用线性插值建立整个高炉炉壁的三维温度场分布模型，并采用OpenGL实时显示高炉炉壁的温度分布状态。本发明有效地解决了高炉炉壁温度监测中的测温点数据存在异常、各测温点数据相互孤立、整体温度分布不直观的问题。
【专利说明】一种高炉炉壁三维温度场重建方法及计算机监控系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高炉冶金过程中的高炉温度检测领域，特别是一种高炉炉壁三维温度场重建方法及计算机监测系统。
【背景技术】
[0002]钢铁作为我国国民经济和国防军工发展的重要基础原料和战略物资，已广泛应用于机械、电子、建材、交通、航天、航空、国防军工等各个行业，在国民经济发展中具有十分重要的地位。
[0003]高炉是钢铁生产的关键设备，内部发生着复杂的冶金反应，高炉炉壁对维持合适的反应条件至关重要。高炉炉壁是高炉本体的主要结构，炉壁既要承受炉内固体原料和气体对炉壁的压力冲击，又要隔热、耐用、耐高温。对高炉炉壁温度分布的研究一方面能及时了解高炉炉壁的受腐蚀情况，另一方面也能通过炉壁的温度分布间接地了解高炉内的炉料下降情况以及炉壁附近的煤气流变化情况。因此，选取合适的方式监控生产现场温度场的情况是有必要的。
[0004]目前对高炉炉壁温度的检测方法一般采用热电偶测温法，通过在炉壁的耐火砖和冷却壁上面安装一定数量的热电偶来获得炉壁温度分布情况。随着高炉长时间在恶劣的工作环境中运行，炉壁上面的部分测温热电偶容易出现故障。而这些出现故障的测温点往往不能更换，导致获取的有效温度数据减少。
[0005]高炉炉壁上的热传导应该是一个连续的过程，因此炉壁上各个测温点之间应该存在一定的信息关联度。而目前的高炉炉壁温度检测只对单独的测温点进行监控和数据处理，忽略了信息之间的关联。
[0006]通过对炉壁上独立测温点温度数据的监控，只能知道这些点的温度变化情况，无法直观的了解整个炉壁的温度分布情况，也就无法对整个高炉炉壁的腐蚀情况做出判断，更无法通过这些零散的信息推测高炉内部的反应情况。因此，建立完整的炉壁三维温度场分布模型是有必要的。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种高炉炉壁三维温度场重建方法及计算机监控系统，有效地解决高炉炉壁温度监测中的测温点数据存在异常、各测温点数据相互孤立、整体温度分布不直观的问题。
[0008]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:一种高炉炉壁三维温度场重建方法，该方法为:
[0009]I)采集高炉炉底段、炉缸段、炉腹段的炉壁上测温点的温度，其中所述测温点是指内测温点或内测温点对应位置上的外测温点，所述内测温点处于炉壁耐火砖中心，所述外测温点处于炉壁外侧的冷却壁上；
[0010]2)以高炉炉底中心为原点，高炉中心轴线为Z轴，结合高炉的结构建立柱坐标系，则高炉炉壁上各测温点的温度与位置关系为:
【权利要求】
1.一种高炉炉壁三维温度场重建方法，其特征在于，该方法为: 1)采集高炉炉底段、炉缸段、炉腹段的炉壁上测温点的温度，其中所述测温点是指位于高炉炉壁内侧耐火砖中心的内测温点和位于高炉炉壁外侧冷却壁中心的外测温点； 2)以高炉炉底中心为原点，高炉中心轴线为Z轴，结合高炉的结构建立柱坐标系，则高炉炉壁上各测温点的温度与位置关系为:
2.一种高炉炉壁三维温度场计算机监控系统，其特征在于，该系统包括: 数据采集模块，用于采集高炉炉底段、炉缸段、炉腹段的炉壁上测温点的温度，其中所述测温点是指内测温点或内测温点对应位置上的外测温点，所述内测温点处于炉壁耐火砖中心，所述外测温点处于炉壁外侧的冷却壁上； 数据存储控制模块，用于将数据采集模块采集的温度数据通过OPC协议存储到工控机上的SQL Server数据库中，并负责管理SQL Server数据库中的温度数据； 数据清洗模块，用于对数据采集模块采集的温度数据执行基于专家经验的异常数据剔除和基于拉伊达法则的异常数据剔除； 数据补全模块，用于对数据清洗模块处理后的数据进行剔除后数据的补全； 三维温度场分布模型构建模块，包括用于对数据补全模块补全后的温度数据采用周期三次样条函数对不同轴向高度的高炉炉壁横截面周向温度分布进行插值的高炉炉壁横截面周向温度分布曲线构建模块；用于利用所述周向温度分布曲线，在炉壁轴向上采用自然三次样条插值方法对轴向上高炉炉壁温度分布进行插值的高炉炉壁耐火砖和冷却壁面上的温度分布模型构建模块；用于利用所述高炉炉壁耐火砖和冷却壁面上的温度分布模型，对高炉炉壁耐火砖和冷却壁面之间区域的温度数据进行线性插值的高炉炉壁径向的温度分布构建模块； 网格划分与网格数据获取模块，用于根据高炉的结构将高炉划分为多个网格，并且根据网格的位置和所述三维温度场分布模型构建模块获取各个网格顶点对应的温度数据；温度标定模块，用于建立各网格中顶点温度数据和显示颜色的对应关系，并给网格着色；显示与控制模块，用于采用OpenGL实时显示高炉炉壁的温度分布状态，并对显示的方式与角度进行控制。
【文档编号】C21B5/00GK103614498SQ201310698609
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年12月18日 优先权日:2013年12月18日
【发明者】安剑奇, 彭凯, 曹卫华, 吴敏, 何勇, 杜楠 申请人:中南大学