一种直流矿热炉温度控制方法及系统与流程

本发明涉及直流矿热炉控制，尤其涉及一种直流矿热炉温度控制方法及系统。

背景技术：

1、直流矿热炉是一种用于冶炼金属的关键设备，其温度控制对于生产过程的稳定性和效率至关重要。温度控制系统的设计和实施直接影响到炉内矿石的还原速度、金属的提取效率以及整体生产成本，其中，在促进炉腔内的冶炼温度均衡的过程中，常采用的方式是间歇式更换电极正负极，实现对炉腔内电流走向的改变，进而使炉内的热传导更为均衡。

2、虽然间歇式更换电极正负极能够在一定程度上使炉内的热传导更加的均衡，但仍旧无法对电极控制策略进行优化，无法做到更大限度的促进炉内热传导均衡的效果。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了提供一种能够对直流矿热炉的电极控制策略进行优化的直流矿热炉温度控制方法及系统。

2、本发明公开了一种直流矿热炉温度控制方法，其特征在于，包括：

3、获取直流矿热炉冶炼矿石的若干矿石参数，得到矿石特征参数组，并对矿石特征参数组进行特征降维，确定出参考矿石特征参数组；

4、以参考矿石特征参数组和测试用电极控制策略为输入参数，对直流矿热炉进行有限元分析，得到第一有限元分析动态表现，随后，将测试用电机片控制策略逐次替换为动态生成的参考电极控制策略，得到若干第二有限元分析动态表现，并将所述第二有限元分析动态表现和第一有限元动态表现进行关联，并记录关联关系；

5、基于直流矿热炉的结构特征构建三维热炉模型，并对三维热炉模型的炉腔内部进行网格化划分，生成若干立体区块，并基于第一有限元分析动态表现，使立体区块进行映射变换，得到第一立体区块集群动态表现，并基于第二有限元分析动态表现，使立体区块进行映射变换，得到第二立体区块集群动态表现；

6、基于第一有限元分析动态表现和第二有限元分析动态表现的关联关系，确定第一立体区块集群动态表现和第二立体区块集群动态表现的关联关系，并对第二有限元分析动态表现或第二立体区块集群动态表现进行热传导均衡评估，并基于评估结果，对第二有限元分析动态表现或第二立体区块集群动态表现进行排序；

7、基于测试用电极控制策略驱动直流矿热炉，并获取直流矿热炉的实际温度变化表现，并将实际温度变化表现和不同的第一立体区块集群动态表现进行比对，依据吻合程度确定出对应的第一立体区块集群动态表现，并将所述第一立体区块集群动态表现有关联关系的第二立体区块集群动态表现筛选出来，记为参考立体区块集群动态表现；

8、基于参考立体区块集群动态表现和第二有限元分析动态表现的对应关系，确定出应用的参考电极控制策略。

9、在本发明公开的一些实施例中，对矿石特征参数组进行特征降维，确定出参考矿石特征参数组的方法包括：

10、对直流矿热炉若干次应用的矿石颗粒的成分参数和颗粒参数进行采集，并将同时出现的矿石成分参数和矿石颗粒参数进行关联记录，得到矿石特征参数组；

11、基于每一矿石特征参数组中不同成分参数所属的成分参数筛选区间，对矿石特征参数组进行成分筛选归类，并基于每一矿石特征参数组中不同颗粒参数所属的颗粒参数筛分区间，对成分筛选归类后的矿石特征参数组再次进行颗粒筛选归类，得到若干综合筛分归类组；

12、对所属同一综合筛分归类组中的矿石特征参数组对应的实际温度变化表现进行相似度比对，若相似度符合预设标准，则认定综合筛分归类组为有效综合筛分归类组；

13、计算有效综合筛分归类组中的所有矿石特征参数组的平均值，得到参考矿石特征参数组。

14、在本发明公开的一些实施例中，对所属同一综合筛分归类组中的矿石特征参数组对应的实际温度变化表现进行相似度比对的方法包括：

15、采集每一矿石特征参数组对应的直流矿热炉内特定温度采集点的温度值变化，并基于特定温度采集点的温度值变化生成温度变化曲线；

16、将所有温度变化曲线进行对齐，并基于变化曲线之间的曲线差异特征，确定实际温度变化表现之间的相似度；

17、其中，计算实际温度变化表现之间的相似度的表达式为：

18、；

19、其中，为实际温度变化表现的相似度，为对温度变化曲线进行纵坐标数值截取的总次数，为所有温度变化曲线上对应第时间节点的所有纵坐标数值中的最低值，为所有温度变化曲线上对应第时间节点的所有纵坐标数值的平均值，为所有温度变化曲线上对应第时间节点的所有纵坐标数值中的最高值，为相似度调整常数，为相似度调整系数；

20、其中，为差异程度判断函数，若大于等于预设值，则输出0，若小于预设值，则输出1。

21、在本发明公开的一些实施例中，基于第一有限元分析动态表现或第二有限元分析动态表现，使立体区块进行映射变换的方法包括：

22、依照预设时间间隔，对有限元分析动态表现进行截取，得到若干有限元表现三维展示图，并依据时间序列关系对有限元表现三维展示图进行排序；

23、基于每一立体区块相对三维热炉模型中的位置坐标，对有限元三维展示图等同位置设定等同温度值采集点；

24、基于立体区块的尺寸信息，确定对温度值采集点周围进行温度值采集的辅助采集点的数量，并综合辅助采集点采集的温度值和温度值采集点采集的温度值，确定对应立体区块的映射温度；

25、将不同时间节点对立体区块配置的映射温度的变化表现，确定为立体区块集群动态表现。

26、在本发明公开的一些实施例中，确定对应立体区块的映射温度的方法包括：

27、获取立体区块的体积，并基于单位体积对应设定的辅助采集点数量，确定立体区块的辅助采集点的数量；

28、计算辅助采集点的温度值和温度值采集点的温度值的平均值，得到立体区块的映射温度。

29、在本发明公开的一些实施例中，对第二有限元分析动态表现或第二立体区块集群动态表现进行热传导均衡评估的方法包括：

30、针对每一温度采集点均设定有多级温度阈值，实时采集每一温度采集点对应立体区块的映射温度，并记录映射温度值达到每一级温度阈值的时间；

31、基于不同温度采集点对应的映射温度达到不同级温度阈值的时间，确定热传导均衡评估值。

32、在本发明公开的一些实施例中，计算热传导均衡评估值的表达式为：

33、；

34、其中，为热传导均衡评估值，为热传导均衡评估调整系数，为第n个温度采集点，为第个温度采集点的第一权重调整系数，为第个温度采集点的映射温度达到每一级温度阈值的时间符合标准时间的次数，为次数调整常数，为第个温度采集点的第二权重调整系数，为第个温度采集点的映射温度达到每一级温度阈值的时间与标准时间的时间差异值，为时间调整常数。

35、在本发明公开的一些实施例中，对第二有限元分析动态表现或第二立体区块集群动态表现进行热传导均衡评估的方法还包括：

36、针对每一温度采集点均设定有温度标准值；

37、设定有热传导均衡验证时间，判断冶炼时间达到热传导均衡验证时间时，映射温度达到温度标准值的温度采集点的采集点数量，并根据采集点数量确定热传导均衡评估；

38、其中，计算热传导均衡评估值的表达式为：

39、；

40、其中，为热传导均衡评估值，为热传导均衡评估调整系数，为映射温度达到温度标准值的温度采集点的采集点数量，为采集点数量调整常数。

41、在本发明公开的一些实施例中，确定实际温度变化表现和第一立体区块集群动态表现的吻合程度的方法包括：

42、针对直流矿热炉设定有若干实际温度采集区，并实时采集实际温度采集区的实际温度；

43、将实际温度采集区采集的实际温度按照时间序列的方式和对应的立体区块群的映射温度进行比对，若在每一时间节点上，实际温度和映射温度的差异量均小于等于预设值，则认定实际温度采集区相对第一立体区块集群动态表现吻合；

44、基于实际温度采集区的热传导的先后次序，对不同的实际温度采集区配置有吻合度相关权重，并将相对第一立体区块集群动态表现吻合的实际温度采集区的吻合度相关权重进行累加，得到吻合程度。

45、在本发明公开的一些实施例中，还公开有一种直流矿热炉温度控制系统，包括：

46、第一模块，用于获取直流矿热炉冶炼矿石的若干矿石参数，得到矿石特征参数组，并对矿石特征参数组进行特征降维，确定出参考矿石特征参数组；

47、第二模块，用于以参考矿石特征参数组和测试用电极控制策略为输入参数，对直流矿热炉进行有限元分析，得到第一有限元分析动态表现，随后，将测试用电机片控制策略逐次替换为动态生成的参考电极控制策略，得到若干第二有限元分析动态表现，并将所述第二有限元分析动态表现和第一有限元动态表现进行关联，并记录关联关系；

48、第三模块，用于基于直流矿热炉的结构特征构建三维热炉模型，并对三维热炉模型的炉腔内部进行网格化划分，生成若干立体区块，并基于第一有限元分析动态表现，使立体区块进行映射变换，得到第一立体区块集群动态表现，并基于第二有限元分析动态表现，使立体区块进行映射变换，得到第二立体区块集群动态表现，基于第一有限元分析动态表现和第二有限元分析动态表现的关联关系，确定第一立体区块集群动态表现和第二立体区块集群动态表现的关联关系，并对第二有限元分析动态表现或第二立体区块集群动态表现进行热传导均衡评估，并基于评估结果，对第二有限元分析动态表现或第二立体区块集群动态表现进行排序；

49、第四模块，用于基于测试用电极控制策略驱动直流矿热炉，并获取直流矿热炉的实际温度变化表现，并将实际温度变化表现和不同的第一立体区块集群动态表现进行比对，依据吻合程度确定出对应的第一立体区块集群动态表现，并将所述第一立体区块集群动态表现有关联关系的第二立体区块集群动态表现筛选出来，记为参考立体区块集群动态表现，还用于基于参考立体区块集群动态表现和第二有限元分析动态表现的对应关系，确定出应用的参考电极控制策略。

50、本发明公开了一种直流矿热炉温度控制方法及系统，涉及直流矿热炉控制技术领域，具体公开的技术方案包括对直流矿热炉进行有限元分析，得到第一有限元分析动态表现，将测试用电机片控制策略逐次替换为动态生成的参考电极控制策略，到若干第二有限元分析动态表现，将实际温度变化表现和不同的第一立体区块集群动态表现进行比对，并将所述第一立体区块集群动态表现有关联关系的第二立体区块集群动态表现筛选出来，记为参考立体区块集群动态表现，并确定出应用的参考电极控制策略，上述技术方案不仅实现了对直流矿炉当下状态的判断，并且能够确定出最优参考电极控制策略，进而提升了直流矿炉内腔的热传导的均衡性。