基于多损耗灰体假设的新型转炉炼钢测温模型研究

摘要

转炉炼钢终点温度预测的自动化是炼钢工艺中的一个难题。目前，只能通过炉气分析法或者人工经验进行预测。但是炉气分析法价格昂贵且维护成本高，而人工经验命中率低。由于光辐射测温的非接触式测量性质，因此易于维护。然而由于炉口火焰的非黑体性质，黑体辐射公式不能直接使用。针对上述问题，基于普朗克公式，利用维恩近似，引入双波长测温公式，进行色温公式的推导。基于该色温公式，结合光纤光谱仪采集的光谱数据，对光谱光强进行损耗形式假设以建立模型。利用类比实验推导出相加项的表达形式，结合一段光谱数据求解温度，从而建立一种新型的用于终点温度判断的模型。在模型应用过程中，考虑到生产环境复杂，光谱数据以及温度数据中存在噪声，因此使用傅里叶滤波以及连续平滑滤波方法在空间和时间角度对数据进行去噪声处理，使温度结果更准确，从而对光谱测温模型进行修正。利用望远系统、光纤光谱仪、光纤以及计算机开发生产环境中使用的平台，使用C、MATLAB以及LabView编写现场以及仿真环境下的软件程序，将修正之后的光谱测温模型应用到该系统中。该测温系统经现场测试，±20℃内的命中率在90％以上，完全满足实际生产要求，对生产效率的提高具有重要的意义。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 研究背景及意义

1．1．1 转炉炼钢工艺

1．1．2 转炉炼钢温度判断

1．2 本文的主要内容

2 光辐射测温

2．1 辐射测量基础

2．1．1 热辐射

2．1．2 基本辐射量

2．1．3 光谱辐射量

2．1．4 与探测器有关的量

2．1．5 热辐射基本定律

2．1．5 非黑体辐射

2．2 火焰及光谱分析

2．2．1 火焰

2．2．2 光谱分析

2．3 火焰(炉内)温度测量

2．3．1 热电偶测温

2．3．2 谱线反转法测火焰温度

2．3．3 辐射测温

2．4 本章小结

3 温度测量模型的建立

3．1 光传播的损耗

3．2 模型建立

3．2．1 数据预处理

3．2．2 测温公式修正

3．3 本章小结

4 系统噪声及处理

4．1 噪声的分类

4．2 噪声处理的方法

4．2．1 傅里叶变换去噪

4．2．2 单平滑连续去噪

4．3 本章小结

5 测温系统搭建与现场实验结果分析

5．1 实验系统的硬件设计

5．2 光谱测温系统的软件设计

5．3 实际应用测试结果与分析

5．4 本章小结

6 总结和展望

6．1 论文总结

6．2 未来展望

致谢

参考文献