一种高炉料面形状仿真方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业高炉自动化控制领域，尤其涉及一种高炉料面形状仿真方法。
【背景技术】
[0002]大型高炉布料过程是高炉生产的关键环节，而高炉煤气的利用及炉况直接与炉内矿焦分布及料面形状息息相关，炉内的矿焦分布，决定了煤气流分布和煤气利用效率，从而对高炉顺行和能源利用产生影响。因此，以高炉炉内料层分布和料面形状为指导的高炉布料策略，直接影响到整个高炉的铁水品质、生产效率和经济效益。
[0003]目前，高炉生产上确定每一焦批/矿批通过布料器布料后在高炉内的料层分布和料面形状的方法有以下三种:(I)由布料制度决定。根据高炉形状、尺寸和要求的焦矿分布，凭经验确定布料制度；(2)根据设备检测判定。例如使用探尺判断料线、通过十字测温判断煤气流分布、通过煤气成分判断煤气利用、利用压差等参数判断透气性等多项参数确定。
[3]直接观看。例如在高炉休风时，进入炉内查看料面形状，或者使用红外摄像在线观察。
[0004]以上三种方法都有一定局限性，根据经验确定的布料制度，不仅受人为因素影响，且无法跟随炉况变化而做出准确调整;根据高炉检测参数间接判断，不仅不直观，而且难以面面倶到;直接观看则容易受炉内工况影响，且直接观察手段受多方面限制。
[0005]目前料面检测的方法包括:雷达测量法，所属德国Hans公司；伸缩扫描法，所属日本松岛机械;多雷达探测法，所属乌克兰克利沃洛什;布料模型，较为主流，占大多数。
[0006]由于成本问题和炉内环境恶劣，目前只有料面仿真方法最为经济和快速，由于仿真模型和方法众多，且受到实际高炉炉内环境和料面复杂结构的影响制约，计算精度各异。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中炉内料面形状观测难度大、成本高的缺陷，提供一种能够精确、快速且成本低廉的高炉料面形状仿真方法。
[0008]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0009]本发明提供一种高炉料面形状仿真方法，获取高炉内布料参数，计算得到料面形状和新增料堆体积，并通过迭代法逐步计算布料形成的料堆高度;在仿真结果无法收敛时，对料堆体积和料堆中心高度不断进行修正，填补料面上的凹坑，直到仿真结果达到炉内料面形状的参数要求。
[0010]进一步地，本发明的方法具体包括以下步骤:
[0011 ] S1、获取炉内布料参数，并设定料堆中心高度的迭代变化量△ h，计算得到料面形状和新增料堆体积A V;
[0012]S2、将新增料堆体积与此次布料的实际体积Vstuff进行比较，若Δ V<Vstuff，将料堆中心高度增加一个单位的迭代变化量，然后回到步骤SI;若Δ V > Vstuff，停止迭代计算料堆中心高度；
[0013]S3、若新增料堆体积Δ V超出实际体积Vstuff的量超过阈值，则对迭代变化量Δ h进行修正，减小迭代变化量△ h，并从最近一次A VCVstuff的料面结果开始，回到步骤SI重新计算，直到Δ V 2 Vstuff，且新增料堆体积Δ V超出实际体积Vstuff的量不超过阈值，此时迭代变化量为Δ hmin；
[0014]S4、在步骤S2和步骤S3的两次迭代结果中，寻找新增堆料范围内的凹坑，并由近及远使用A hmin迭代逐步填满凹坑。
[0015]进一步地，本发明的步骤SI中获取炉内布料参数的方法具体为:
[0016]根据高炉布料的落点位置计算料堆中心，根据炉内煤气流量计算料堆前倾角，根据布料落点速度计算料堆后倾角。
[0017]进一步地，本发明的步骤S3中新增料堆体积ΔV超出实际体积Vstuff的阈值为2%。
[0018]进一步地，本发明的步骤S3中每次减小迭代变化量Ah为上一次的10%，即Ah=Ah/10o
[0019]进一步地，本发明的步骤S4中迭代逐步填满凹坑的方法具体为:
[0020]S41、确定凹坑范围，即本次迭代过程与上一迭代过程相比新增加的那部分料面区域；
[0021]S42、在确定的凹坑范围内，对料面进行分析，对料面各点的坡度进行计算，找到凹坑点，并对所有凹坑距离料堆点由近及远地排序；
[0022]S43、按照排序使用Δ hmin迭代逐步填满凹坑。
[0023]本发明产生的有益效果是:本发明的高炉料面形状仿真方法，具有以下优点:1、提高了高炉料面形状预测精度，使其更好地辅助高炉布料控制系统，提高控制精度;2、比其他料面预测方法对高炉要求低，不需要额外在高炉上安装设备，影响高炉的整体结构;3、仅需要炼铁厂提供开炉布料测试数据进行几个参数的修正即可使用，使用方便、价格便宜且预测准确;4、料面仿真结果数据可以直接传输至高炉控制系统，指导控制系统制定更为精准布料策略，提高控制精度。
【附图说明】
[0024]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0025]图1是本发明实施例的高炉料面形状仿真方法的方法流程图；
[0026]图2是本发明实施例的高炉料面形状仿真方法的步骤流程图；
[0027]图3是本发明实施例的高炉料面形状仿真方法的高炉料面上“凹坑”判定的示意图A；
[0028]图4是是本发明实施例的高炉料面形状仿真方法的高炉料面上“凹坑”判定的示意图B。
【具体实施方式】
[0029]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0030]如图1所示，本发明实施例的高炉料面形状仿真方法，通过获取高炉内布料参数，计算得到料面形状和新增料堆体积，并通过迭代法逐步计算布料形成的料堆高度;在仿真结果无法收敛时，对料堆体积和料堆中心高度不断进行修正，填补料面上的凹坑，直到仿真结果达到炉内料面形状的参数要求。
[0031]该方法具体包括以下步骤:
[0032]S1、获取炉内布料参数，根据高炉布料的落点位置计算料堆中心，根据炉内煤气流量计算料堆前倾角，根据布料落点速度计算料堆后倾角；并设定料堆中心高度的迭代变化量A h，计算得到料面形状和新增料堆体积Δ V;
[0033]S2、将新增料堆体积与此次布料的实际体积Vstuff进行比较，若Δ V<Vstuff，将料堆中心高度增加一个单位的迭代变化量，然后回到步骤SI ;若△ V > Vstuff，停止迭代计算料堆中心高度；
[0034]S3、若新增料堆体积Δ V超出实际体积Vstuff的量超过阈值，则对迭代变化量Δ h进行修正，减小迭代变化量