回转窑窑内温度软测量技术的应用研究

摘要

球团是冶炼钢铁的重要材料，随着钢铁行业不停的发展，球团成品的质量对整个高炉炼铁生产有着非常重要的影响，也影响着企业的竞争力。在回转窑焙烧物料时，窑内温度的高低是非常关键的，它直接影响窑内物料煅烧质量的好坏，所以窑内温度的检测与控制对生产的意义非常重大。回转窑的热工过程十分复杂，是非线性多变量的系统，同时，系统还存在着较大的滞后性，很难准确获得实时的窑内温度信息。针对以上问题，本文进行了窑内温度软测量方法的应用研究，主要工作如下：
　　(1)建立了机理模型计算窑内温度。在深入分析回转窑工艺及热工制度的基础上，根据回转窑内外热传导、热辐射机理，通过回转窑表面温度、环境温度、耐火材料截面温度等辅助变量建立了可计算窑内温度的机理模型预测窑内温度，并经过生产数据计算验证模型在一定时间内具有较好的精度，但由于机理计算模型将模型中在回转窑生产过程中无法检测的参数——耐火材料层保留厚度?2理想成不变的常量，故在实际生产中参数变化后机理模型无法准确预测窑内温度。
　　(2)提出基于了极限学习机(ELM)的参数辨识温度软测量模型。针对机理模型存在的缺陷，本文提出了基于极限学习机(ELM)的参数辨识温度软测量模型，模型利用ELM网络的非线性逼近能力，通过用数据训练ELM网络达到辨识机理模型中无法检测的参数的目的，然后将辨识出的耐火材料层保留厚度?2代入机理模型计算得到修正后的窑内预测温度，最后通过仿真实验验证了辨识参数后的温度软测量模型具有较好的精度。由于?2在生产中变化比较慢，所以软测量模型可不用频繁的在线学习修正精度，节约了大量计算时间，为窑内温度控制奠定了基础。
　　(3)设计窑内温度软测量系统硬件并开发相应软件。硬件部分包括窑上温度采集与无线传输装置、地面固定接收装置、主工艺 PLC系统设计，用来实现软测量模型所需数据的采集。软件部分包括现场数据采集装置的软件程序和上位机温度软测量软件设计，用来实现现场数据的通讯、上位机的数据获取以及对球团生产过程中窑内温度的软测量和监测。最后用制作的样机在氧化球团生产现场进行了实验，实验结果表明，回转窑温度软测量系统能较准确的反映窑内温度情况，为回转窑生产的温度控制奠定了基础。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 球团生产工艺

1.3 国内外回转窑测温技术研究现状

1.4 主要内容与章节安排

第二章 回转窑温度软测量方法

2.1 软测量技术简介与分类

2.2回转窑温度软测量建模

2.3 基于极限学习机(ELM)参数辨识的温度软测量模型

2.4仿真实验

2.5 本章小结

第三章 窑内温度软测量硬件系统设计

3.1 回转窑温度软测量硬件系统整体结构

3.2温度信号采集与无线传输装置的硬件设计

3.3 温度信号接收装置硬件设计

3.4 测温装置硬件实现与调试

3.5 主工艺PLC硬件系统设计

3.6本章小结

第四章 回转窑温度软测量软件系统设计

4.1 回转窑温度软测量软件系统结构

4.2无线温度采集装置软件设计

4.3温度信号接收装置软件设计

4.4 上位机测量软件平台的实现

4.5 本章小结

结论与展望

总结

展望

参考文献

致谢

个人简历、攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果