高炉热风风温监控方法和装置与流程

本发明涉及高炉炼铁生产技术领域，尤其涉及一种高炉热风风温监控方法和装置。

背景技术：

高炉生产工艺是：从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂，从炉子下部风口吹入经预热的空气，高温下焦炭等辅助燃料中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。高炉热风风温就是指从风口吹入经预热的空气的温度，也称送风温度。在当前水平下，实际风温是波动不均的，理想状态的恒温还是不可能的。稳定、准确的高炉热风风温，是稳定高炉炉况操作的基础条件参数之一。

1985年6月13提交的名称为“高炉热风炉交叉并联送风温度控制”的中国申请cn85104443a，公开了一种用于高炉热风炉送风的交叉并联送风方法，对配有三座及三座以上热风炉的高炉，把每座热风炉的送风分为三个阶段：前期送风、中期送风和后期送风。每座热风炉的前期送风与其先行炉的后期送风相并联，它的后期送风与其后行炉的前期送风相并联，它的中期送风为本炉单炉送风，通过调节两座并联送风的热风炉各自的冷风流量调节阀的渐开、渐闭动作来完成交叉并联送风的温度控制。在并联送风阶段，混风蝶伐是关闭的，不向热风总管内混入冷风，在单炉送风阶段，该座热风炉的冷风流量调节阀保持全开，并打开混风蝶伐向热风总管内混入冷风。

上述现有的高炉热风炉温度控制方法是稳定高炉热风风温的一种有效方法，但该方法中仅通过开关动作以震荡方法实现热风的恒温控制，没有对表征当前热风温度变化的各项参数进行实时的检测，出现波动时无法判断波动程度，出现超出温度阈值的情况亦无法实现提示，无参数依据不利于实现高炉智能化调控。

技术实现要素：

本发明提供了一种能够对实际高炉热风风温的温度参数进行准确的判断为高炉调控提供依据的高炉热风风温监控方法和装置。

为了解决上述技术问题，本发明公开了如下技术方案：

一方面，提出一种高炉热风风温监控方法。该方法包括：

以预设频率采集实际的高炉热风风温，得到预定数量的采集点；

根据在预定数量的采集点采集的各个实际高炉热风风温，得到各项温度参数的实际值，各项温度参数包括温度周期、周期温差、周期均值、周期中位数和周期偏差；

将得到的各项温度参照的实际值与对应的预设阈值比较得到比较结果值，如果在对应的预设阈值内则得出表示相应比较结果的第一比较结果值，否则得出表示相应比较结果的第二比较结果值；

对得出的各项温度参数的比较结果值进行综合判断，得到高炉热风风温监控结果。

对于上述高炉热风风温监控方法，得到预定数量的采集点进一步包括：输出在各个采集点所采集的温度与采集时刻对应关系曲线。

对于上述高炉热风风温监控方法，得到各项温度参数的实际值进一步包括：温度周期＝相邻大幅升温的采集点的间隔时间，周期温差＝温度周期内最高温度-温度周期内最低温度，周期均值＝温度周期内所有采集温度的平均数，周期中位数＝温度周期内所有采集温度值的中位数，周期偏差＝周期均值与周期中位数的差值的绝对值。

对于上述高炉热风风温监控方法，对得出的各项温度参数的比较结果值进行综合判断进一步包括：对得出的各项温度参数的比较结果值进行合计，根据合计值所处的数值范围得到高炉热风风温监控结果。

对于上述高炉热风风温监控方法，第一比较结果值为1，第二比较结果值为0。

对于上述高炉热风风温监控方法，合计值为5时高炉热风风温监控结果为正常并且不显示数据，合计值为4-3时高炉热风风温监控结果为波动并且显示比较结果值为0的温度参数的实际值和预设阈值，合计值为2-1时高炉热风风温监控结果为异常并且显示比较结果值为0的温度参数的实际值和阈值，连续异常预定次数或者合计值为0时高炉热风风温监控结果为故障并且显示每一项温度参数的实际值和预设阈值。

对于上述高炉热风风温监控方法，高炉热风风温监控结果包括正常，还包括如下至少一种类型：波动、异常、以及故障。

上述高炉热风风温监控方法还包括如下步骤：如果高炉热风风温监控结果为正常，则按照当前的预设阈值再次进行温度监控；如果高炉热风风温监控结果为其余类型则查找原因，查找到原因后根据原因类型进行相应操作调整。

另一方面，提出一种高炉热风风温监控装置。该装置包括：

温度传感器，用于测量高炉热风风温；

温度采集单元，用于控制温度传感器171以预设频率采集实际的高炉热风风温，得到预定数量的采集点；

参数计算单元，用于根据在预定数量的采集点采集的各个实际高炉热风风温，得到各项温度参数的实际值，其中，各项温度参数包括温度周期、周期温差、周期均值、周期中位数和周期偏差；

阈值比较单元，用于将得到的各项温度参数的实际值分别与对应的预设阈值比较得到比较结果值，如果在对应的预设阈值内则得出表示相应比较结果的第一比较结果值，否则得出表示相应比较结果的第二比较结果值；

综合判断单元，用于对得出的各项温度参数的比较结果值进行综合判断，得到高炉热风风温监控结果。

对于上述高炉热风风温监控装置，温度传感器通过plc接口与高炉的工控微机相连，温度采集单元、参数计算单元、阈值比较单元和综合判断单元位于工控微机上。

1)本发明通过对温度周期、周期温差、周期均值、周期中位数、以及周期偏差等温度参数进行分析，形成综合判断，为生产操作提供了准确微调依据，为技术管理者提供了宏观调控依据，是推进高炉智能化生产的一项有效辅助技术。

2)通过温度参数的科学公式计算和阈值判断，得到高炉热风风温监控结果，避免了经验操作，提高了实际生产效率。本发明设计简单，运行可靠，适于高炉生产推广应用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明实施例的一部分，只是作为示例用来解释本发明实施例，并不构成对本发明实施例的不当限定。在附图中：

图1是本发明一个实施例提供的具有高炉热风风温监控装置的高炉系统结构示意图；

图2是本发明一个实施例提供的高炉热风风温监控方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本文中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的部分，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示的以外的顺序实施。

为了满足高炉操作调控需求，本发明通过对温度周期、周期温差、周期均值、周期中位数和周期偏差五项温度参数进行分析，能够快速形成综合判断，为生产操作提供了准确微调依据，为技术管理者提供了宏观调控依据。

图1是本发明一个实施例提供的具有高炉热风风温监控装置的高炉系统结构示意图。该高炉系统1包括：3个热风炉11、分别与各个热风炉的出风口连通的3个热风炉送风管道12、分别设置在各个热风炉送风管道12上的各个热风炉送风管道控制阀13、高炉14、连接在3个热风炉送风管道12和高炉14之间的高炉热风管道15、设置在高炉热风管道15上的高炉热风管道控制阀16、以及高炉热风风温监控装置17。

高炉热风风温监控装置17包括温度传感器171、温度采集单元172、温度参数计算单元173、阈值比较单元174、以及综合判断单元175。其中，温度传感器171用于测量高炉热风风温，温度传感器171例如为热风温度计。温度传感器171可以设置在高炉热风管道15内、高炉热风管道控制阀16和高炉14之间。温度采集单元172用于控制温度传感器171以预设频率采集实际的高炉热风风温，得到预定数量的采集点。参数计算单元173用于根据在预定数量的采集点采集的各个实际高炉热风风温，得到各项温度参数的实际值，其中，各项温度参数包括温度周期、周期温差、周期均值、周期中位数和周期偏差。阈值比较单元174用于将得到的各项温度参数的实际值分别与对应的预设阈值比较得到比较结果值，如果在对应的预设阈值内则得出表示相应比较结果的第一比较结果值，否则得出表示相应比较结果的第二比较结果值。综合判断单元175用于对得出的各项温度参数的比较结果值进行综合判断，得到高炉热风风温监控结果。

温度传感器171可以通过plc接口与高炉14的工控微机相连。温度采集单元172、参数计算单元173、阈值比较单元174和综合判断单元175可以位于高炉14的工控微机上。

温度采集单元172进一步用于输出在各个采集点所采集的温度与采集时刻对应关系曲线。

参数计算单元173进一步用于通过如下公式计算得到各项温度参数的实际值：温度周期＝相邻大幅升温的采集点的间隔时间，大幅升温可以是相邻采集点前后温差≥10℃；周期温差＝周期内最高温度-周期内最低温度；周期均值＝周期内所有采集温度值的平均数；周期中位数＝周期内所有采集温度值的中位数。周期偏差＝周期均值与周期中位数的差值的绝对值。

综合判断单元175进一步用于对得出的各项温度参数的比较结果值进行合计，根据合计值所处的数值范围得到高炉热风风温监控结果。假设第一比较结果值为1，第二比较结果值为0，合计值为5时高炉热风风温监控结果为正常并且不显示数据，合计值为4-3时高炉热风风温监控结果为波动并且显示比较结果值为0的温度参数的实际值和预设阈值，合计值为2-1时高炉热风风温监控结果为异常并且显示比较结果值为0的温度参数的实际值和阈值，连续异常预定次数或者合计值为0时高炉热风风温监控结果为故障并且显示每一项温度参数的实际值和预设阈值。

如果发现监控结果为“正常”，则按照当前的预设阈值重复进行温度监控。如果发现监控结果为“波动”则及时查找原因，查找到原因后根据原因类型进行相应处理。如果为偶然原因则消除因素，如果为系统原因则根据实际修定合理的预设阈值。如果发现监控结果为“异常”，则密切关注监控界面，比如原来30分钟查看一次改为5-10分钟查看一次，尽快查找原因并做出相应操作调整。如果发现监控结果为“故障”，则立即查找原因并做出相应操作调整。

图2是本发明一个实施例提供的高炉热风风温监控方法的流程图。如图2所示，高炉热风风温监控方法包括以下步骤：

步骤s101，以预设频率采集实际的高炉热风风温，得到预定数量的采集点。预设频率可以为至少1-2次/分钟。温度采集的具体过程为：完成高炉热风风温在线采集并输入工控微机，即可以采用温度传感器171，通过plc接口，按预设频率采集高炉热风实际温度值，接入高炉工控微机，并绘制实时记录曲线，横轴为时间、纵轴为温度。可以在高炉14的工控微机界面上输出在各个采集点上所采集的温度与采集时刻对应关系曲线。

步骤s102，根据在预定数量的采集点采集的各个实际高炉热风风温，得到各项温度参数的实际值，其中，各项温度参数包括温度周期、周期温差、周期均值、周期中位数和周期偏差。具体过程为：按照各项温度参数的计算公式计算实际的温度周期、周期温差、周期均值、周期中位数和周期偏差。其中，温度周期的实际值的计算为：相邻采集点后一采集时刻相对于前一采集时刻大幅升温时后一采集时刻的时间为周期节点，相邻采集点的采集时刻之差为温度周期值，大幅升温例如为相邻两个温度采集时刻前后温差≥10℃。周期温差的实际值的计算为：取温度周期内最高温度减去温度周期内最低温度，为周期温差值。周期均值的实际值的计算为：对温度周期内所有采集的温度值计算平均数，为周期均值。周期中位数的实际值的计算为：取温度周期内所有采集温度值的中位数，如果温度周期内采集点为奇数个则中位数为中间一个采集点采集的温度，如果温度周期内采集点为偶数个则中位数为中间两个采集点采集的温度的平均值。周期偏差的实际值的计算为：取周期均值与周期中位数的差值的绝对值，为周期偏差。

上述各项温度参数的公式计算可以采用常用的办公软件比如excel或foxpro等或者其他在线监控软件来编辑计算公式，通过工控微机完成温度周期、周期温差、周期均值、周期中位数和周期偏差的计算。

步骤s103，将得到的各项温度参数的实际值分别与对应的预设阈值比较得到比较结果值，如果在对应的预设阈值内则得出表示相应比较结果的第一比较结果值，如果在对应的预设阈值外则得出表示相应比较结果的第二比较结果值。

上述比较步骤可以由工控微机完成，通过设定合理的预设阈值，对计算得到的温度周期、周期温差、周期均值、周期中位数和周期偏差进行逻辑判断，根据判断结果得出第一比较结果值或第二比较结果值。

事先设定合理的预设阈值，包括温度周期的预设阈值、周期温差的预设阈值、周期均值的预设阈值、周期中位数的预设阈值和周期偏差的预设阈值，要根据实际生产能力及工艺配置情况来确定各个预设阈值，在出现系统原因变更例如铁矿石原料变化、限产、提产、和热风炉故障等中的任何一种情况或多种情况时，要及时调整预设阈值。

编辑逻辑公式，对于温度周期、周期温差、周期均值、周期中位数和周期偏差的实际计算值分别进行逻辑判断。如果这五项温度参数中任何一个温度参数比如温度周期在对应的预设阈值内，则得出表示温度参数在对应的预设阈值内的第一比较结果值，第一比较结果值比如为1。如果这五项温度参数中任何一个温度参数比如温度周期在对应的预设阈值内，则得出表示温度参数在对应的预设阈值外的第二比较结果值，第二比较结果值比如为0。

步骤s104，对得出的各项温度参数的比较结果值进行综合判断，得到高炉热风风温监控结果。具体过程为：对这五项参数各自的比较结果值进行合计，根据比较结果值的合计值所处的数值范围得到高炉热风风温监控结果，监控结果包括正常、波动、异常、以及故障四种类型。

假设表示温度参数在对应的预设阈值内的第一比较结果值为1，表示温度参数在对应的预设阈值外的第二比较结果值为0。对温度周期、周期温差、周期均值、周期中位数和周期偏差的比较结果值进行合计，并在高炉工控微机的监控界面上显示监控结果和数据。合计值为5时温度监测结果为正常并且不显示数据，合计值为4-3时温度监测结果为波动并显示比较结果值为0的温度参数的实际值和预设阈值，合计值为2-1时温度监测结果为异常并且显示比较结果值为0的温度参数的实际值和预设阈值，连续异常例如3-5次或者合计值为0时温度监测结果为故障并且显示五项参数的实际值和预设阈值。

该实施例还可以包括以下步骤：如果发现监控结果为“正常”，则按照当前的预设阈值重复进行温度监控。如果发现监控结果为“波动”则及时查找原因，查找到原因后根据原因类型进行相应处理。如果为偶然原因则消除因素，如果为系统原因则根据实际修定合理的预设阈值。如果发现监控结果为“异常”，则密切关注监控界面，比如原来30分钟查看一次改为5-10分钟查看一次，尽快查找原因并做出相应操作调整。如果发现监控结果为“故障”，则立即查找原因并做出相应操作调整。

与高炉热风风温监控相关的整个操作过程如下：打开高炉的工控微机相关界面，根据实际高炉生产及工艺配置情况来设定或调整合理的预设阈值；运行高炉热风风温监控方法；如果发现监控结果为“正常”，则按照当前的阈值再次进行高炉热风风温监控。如果发现监控结果为“波动”则及时查找原因，查找到原因后根据原因类型进行相应处理。如果为偶然原因则消除因素，如果为系统原因则根据实际修定合理的预设阈值。如果发现监控结果为“异常”，则密切关注监控界面，比如原来30分钟查看一次改为5-10分钟查看一次，尽快查找原因并做出相应操作调整。如果发现监控结果为“故障”，则立即查找原因并做出相应操作调整。

下面通过实际例子进一步说明本发明的技术方案。

以莱钢1080m³高炉系统为例，高炉配置三座卡鲁金顶燃式热风炉，可满足1150℃-1250℃的风温要求。

第一步，参数采集。采用热风温度计，通过plc接口，按1次/分钟的频率采集高炉热风实际温度值，接入高炉的工控微机，并绘制实时记录曲线，横轴为时间、纵轴为温度。例如下面的表1示出以1次/分钟的频率采集高炉热风实际温度值得到的76个采集点的76个温度值：

表1为本发明一组高炉热风风温采集数据的例子

第二步，公式计算。通过工控微机完成温度周期、周期温差、周期均值、周期中位数和周期偏差的计算，其中，温度周期＝相邻大幅升温的采集点的间隔时间，大幅升温可以是相邻采集点前后温差≥10℃。周期温差＝温度周期内最高温度-温度周期内最低温度。周期均值＝温度周期内所有采集温度值的平均数。周期中位数＝温度周期内所有采集温度值的中位数。周期偏差＝周期均值与周期中位数的差值的绝对值。在表1所示的76个温度采集点中，采集点11为第一个相邻大幅升温的采集点，采集点71为第二个相邻大幅升温的采集点。温度周期＝(71-11)*相邻采集点的时间间隔＝60*1分钟＝60分钟。周期均值为从采集点11到采集点71之间60个采集点采集的60个温度值的平均值1202.55℃。周期温差为从采集点11到采集点71之间60个采集点采集的60个温度值中最高温度与最低温度之差49.2℃。周期中位数为从采集点11到采集点71之间60个采集点采集的60个温度值中间两个采集点40和41的温度值的平均值1202℃。周期偏差为周期均值与周期中位数的差值的绝对值0.55℃。

第三步，函数判断。设定合理的预设阈值，对计算得到的实际的温度周期、周期温差、周期均值、周期中位数和周期偏差进行逻辑判断，在工控微机热风风温曲线界面下，输出比较结果值。温度周期、周期温差、周期均值、周期中位数和周期偏差的实际计算值分别与对应的预设阈值作比较，如果在对应的阈值内则比较结果值为1，如果在对应的阈值外则比较结果值为0。其中，根据实际生产能力及工艺配置情况来预先设定合理阈值，包括温度周期阈值、周期温差阈值、周期均值阈值、周期中位数阈值和周期偏差阈值。例如，对于表1的例子，预设温度周期的阈值为58-62分钟，周期均值的阈值为1200℃-1205℃，周期温差的阈值为45℃-55℃，周期中位数的阈值为1185℃-1215℃，周期偏差的阈值为0℃-2℃。因为温度周期的实际值60分钟在温度周期的阈值58-62分钟内，所以温度周期的比较结果值为1。因为周期均值的实际值1202.55℃在周期均值的阈值1200℃-1205℃内，所以周期均值的比较结果值为1。因为周期温差的实际值49.2℃在周期温差的阈值45℃-55℃内，所以周期温差的比较结果值为1。因为周期中位数的实际值1202℃在周期中位数的阈值1185℃-1215℃内，所以周期中位数的比较结果值为1。因为周期偏差的实际值0.55℃在周期偏差的阈值0℃-2℃内，所以周期偏差的比较结果值为1。

第四步，得到温度监测结果。对五项温度参数的比较结果值进行合计。合计值为5时，输出“正常”并且无数据显示，表1的例子中五项温度参数的比较结果值的合计值即为5。合计值为4-3时，输出“波动”并且显示比较结果值为0的温度参数的实际值和阈值。合计值为2-1时，输出“异常”并且显示比较结果值为0的温度参数的实际值和阈值。连续出现“异常”比如3-5次时或者合计值为0时，输出“故障”并且显示五项温度参数的实际值和阈值。

实际上，高炉热风风温以一定的温度周期从高到低变化，下一个周期温度同样从高到低变化，循环往复。如果发现温度监控结果为波动、异常或故障则及时查找原因，查找原因如果发现系统原因变更比如铁矿石原料变化、限产、提产、热风炉故障等，要及时调整温度参数的阈值。比如因为铁矿石原料变化导致温度周期的实际值变小，假如小于原来预设的温度周期阈值，则操作人员根据输出的温度监控结果和显示的温度周期的实际值和阈值来查找温度周期出现波动的原因，然后发现铁矿石原料变化了，这时重新设置温度周期的阈值，然后再进行高炉热风风温监测。

与高炉热风风温监控相关的整个操作过程如下：打开高炉工控微机相关界面，根据实际高炉生产及工艺配置情况来设定或调整合理的预设阈值；运行高炉热风风温监控方法；如果发现监控结果为“波动”则及时查找原因，查找到原因后根据原因类型进行相应处理。如果为偶然原因则消除因素，如果为系统原因则根据实际修定合理阈值。如果发现监控结果为“异常”，则密切关注监控界面，比如原来30分钟查看一次改为5-10分钟查看一次，尽快查找原因并做出相应操作调整。如果发现监控结果为“故障”，则立即查找原因并做出相应操作调整。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。