论文研究-一种高炉炉壁三维温度场数据融合软测量方法 .pdf
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中国科技论文在线
一种高炉炉壁三维温度场数据融合软测量
方法
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彭凯
1
，安剑奇
2
，曹卫华
2
，吴敏
2
**
基金项目：国家自然科学基金（61203017）；教育部博士点基金新教师类项目（20120162120016）
作者简介：彭凯（1990-），男，硕士研究生，主要研究方向：工业过程控制、信息融合
通信联系人：安剑奇（1981-），男，副教授，主要研究方向：工业过程控制、智能控制、信息融合. E-mail:
anjianqi@cug.edu.cn
（1. 中南大学信息科学与工程学院，长沙 410083；
5
2. 中国地质大学自动化学院，武汉 430074）
摘要：本文针对高炉炉壁上测温热电偶故障多、监测点离散问题，提出一种带有故障诊断的
数据驱动高炉炉壁三维温度场重建方法。首先，通过对炉壁温度分布的机理分析，对炉壁上
不同区域进行状态划分，建立炉壁温度分布状态空间模型；其次，根据所建立的状态空间模
10
型，提出基于灰色理论的多传感器可信度决策方法；最后，根据炉壁上温度传递的特点，采
用三次样条插值对炉壁上的温度分布进行曲面拟合，得到炉壁的三维温度场分布。仿真结果
表明该方法能够准确的识别故障传感器并且能直观的还原炉壁三维温度场，采用该方法能够
帮助现场的操作人员掌握炉壁的温度分布状况，指导高炉操作。
关键词：传感器技术；高炉炉壁；三维温度场；数据融合；灰色理论
15
中图分类号：TP29
A Method of 3D Temperature Field in Blast Furnace Wall
based on Multi-sensor Data Fusion
PENG Kai
1
, AN Jianqi
2
, CAO Weihua
2
, WU Min
2
20
(1. School of Information Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083;
2. School of Automation, China University of Geosciences, Wuhan 430074)
Abstract: For the comprehensiveness and lifelikeness of the detecting temperature field in blast
furnace (BF) wall, a molding method which can rebuild the temperature field on blast furnace is
proposed in this paper. Firstly, we build the state space model of temperature field based on
25
mechanism analysis of temperature distribution in BF wall. Then, a new multi-sensor decision
fusion rule is proposed through the grey theory. Thirdly, we use cubic spline interpolation to fit
the temperature field in the walls according to the heat transfer theory. Finally, the validity and
practicability of the proposed method is verified by the simulation. The proposed method can
diagnose the sensor fault and rebuild the visualized 3D temperature field on BF walls. And it
30
provides an effective detection to guide the operation of furnace burdening which can ensure the
BF steadily running.
Key words: Soft-sensing technolagy; BF; temperature field; data fusion; grey theory
0 引言
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高炉炼铁是钢铁生产关键的一环，高炉长期稳顺的运行不仅是产能的重要条件，也是高
炉长寿的必要保证
[1]
。高炉炉壁的温度检测是操作人员掌握炉内热能的分布状况、了解炉壁
侵蚀情况的重要依据
[2]
。但炉壁温度检测存在监测点孤立、故障多，精度受环境影响大等问
题
[3]
。因此，在现有的硬件条件下，探求一种能够精确的检测炉壁温度分布的软测量方法极
为必要。
40
高炉炉壁的检测温度直接反映了炉内的温度分布情况，并间接地反映了内衬侵蚀情况，
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