硕士学位论文答辩

1、重庆大学硕士学位论文答辩高效自动化脱硫技术研究与应用 学学 生：石玮生：石玮 指导老师：孙棣华指导老师：孙棣华 刘继刘继 2011 2011年年9 9月月1515日日 论文主要工作论文主要工作一、研究背景及意义一、研究背景及意义二、研究理论基础二、研究理论基础三、高效脱硫模型研究三、高效脱硫模型研究四、脱硫模型验证四、脱硫模型验证五、自动控制实现五、自动控制实现 1 研究背景及意义研究背景及意义1.1 研究背景研究背景攀钢脱硫工艺现状：新钢钒炼钢厂具有5座铁水预处理脱硫装备，能满足炼钢对铁水脱硫的需求，但人工经验操作难以实现铁水脱硫的稳定生产，造成脱后铁水硫含量波动大，且铁损较高 1 研究背景

2、及意义研究背景及意义1.2 攀钢脱硫工艺流程攀钢脱硫工艺流程脱硫剂+氮气铁水罐组罐铁水罐高炉扒渣脱硫后铁水去提钒工位喷枪重庆大学硕士学位论文答辩1 研究背景及意义研究背景及意义1.3 国内外主要的脱硫方法国内外主要的脱硫方法lkr搅拌法l喷吹法重庆大学硕士学位论文答辩1 研究背景及意义研究背景及意义1.4 影响脱硫效果的几大因素影响脱硫效果的几大因素l脱硫剂的种类 l铁水温度 l铁水初始硫含量 l铁水量 l终点硫含量 l铁水成分 重庆大学硕士学位论文答辩1 研究背景及意义研究背景及意义1.5 意义意义 从历史操作数据中总结经验，根据现代计算智能理论建立静态模型，给出实时的操作指导和决策支持，尽

3、量减少人为作用因素的影响，从而稳定脱硫技术指标、提高脱硫技术水平。本课题的研究对于改变攀钢现行的铁水脱硫工艺，提高脱硫效率和处理能力，为实现铁水全脱硫和全提钒创造条件有着深远的意义。 由于冶炼过程是复杂的高温物理化学过程，对其内部反应机理尚未完全掌握，加以目前检测手段的限制，使得对参与计算的各部分很难做到精确取值。通过对对生产过程数据的分析，并结合冶金工艺思想，不断地总结吹炼经验，从而建立经验脱硫模型的经验法在研究和实现冶金模型过程中经常用到。 2 模型原理模型原理2.1 经验模型经验模型 经验模型计算脱硫剂加入量通过模型接口：铁水重信息、脱硫剂类型参数调用模型进行计算通过初始铁水重硫含量、脱

4、硫剂类型计算脱硫效率通过脱硫效率、铁水重量等参数计算脱硫剂加入量是返回脱硫剂计算量脱硫剂类型为复合脱硫剂是调用复合脱硫剂脱硫效率计算方法调用镁复合脱硫剂脱硫效率计算方法2 模型原理模型原理2.2 经验模型算法经验模型算法 2 模型原理模型原理2.3 神经网络神经网络输出层输入层隐层-1f ()yx1x2xnw1w2wn重庆大学硕士学位论文答辩2 模型原理模型原理2.3 改进后的改进后的bp算法算法初始化权值及阈值读入训练样本计算隐含层各单元的输出计算输出层各单元的输出计算全部样本的全局误差ee q ?学习结束记录权值及阈值学习次数q+1，计算最大误差计算隐含层各单元误差信号修正隐含层与输出层连

5、接权值、阈值修正输入层与隐含层连接权值、阈值给定预定误差e，学习次数q重庆大学硕士学位论文答辩2 模型原理模型原理2.4反馈补偿算法反馈补偿算法 反馈补偿模块是模型的重要组成部分，它的功能是为脱硫剂用量预报模块建立一种补偿机制，当实际生产中发生工艺突变等因素引起模型明显失真时启动，快速寻找最佳的补偿系数，以达到控制误差最小的目的。 3 模型系统设计模型系统设计3.1 模型之间的关系模型之间的关系输出脱硫剂用量脱硫剂信息脱硫剂用量计算模型喷吹方式控制模型脱硫剂的选择喷吹时间及枪位等自动喷吹控制系统模型参数自动加料控制系统关键控制参数输入铁水初始条件信息及目标s含量 3.2 模型构成模型构成3 模

6、型系统设计模型系统设计脱硫模型系统预报模型bp神经元网络模型喷吹控制模型脱硫剂用量预报反馈补偿在线学习经验模型脱硫剂用量预报 3 模型系统设计模型系统设计3.2.1 脱硫剂量模型脱硫剂量模型bp神经网络神经网络 脱硫剂加入量模型脱硫剂加入量模型 铁水重量 铁水含硫量 脱硫后残硫指标 脱硫剂类型 脱硫前铁水成分（c,si,p,s,） 脱硫后铁水成分（c,si,p,s,） 铁水罐号信息 主要输入参数 其它输入参数 脱硫剂加入量 重庆大学硕士学位论文答辩3 模型系统设计模型系统设计3.2.1 脱硫剂量模型脱硫剂量模型经验法经验法经验模型计算脱硫剂加入量通过模型接口：铁水重信息、脱硫剂类型参数调用模型

7、进行计算通过初始铁水重硫含量、脱硫剂类型计算脱硫效率通过脱硫效率、铁水重量等参数计算脱硫剂加入量是返回脱硫剂计算量脱硫剂类型为复合脱硫剂是调用复合脱硫剂脱硫效率计算方法调用镁复合脱硫剂脱硫效率计算方法 3 模型系统设计模型系统设计3.2.2 喷吹控制模型喷吹控制模型 4 模型训练与验证模型训练与验证4.1 训练数据筛选训练数据筛选脱硫剂类型收到时间镁复合脱硫剂复合脱硫剂训练样本（条）测试样本（条）训练样本（条）测试样本（条）3月份167080800805月份1514100852100 4 模型验证模型验证4.2 模型测试相对误差模型测试相对误差12345678910平均值3月份0.02550.

8、0270.02610.02620.02110.02630.02740.0280.02470.0250.025735月份0.02430.02730.03070.030.03160.02610.02880.02740.02850.02910.0283812345678910平均值3月份0.02920.02590.03070.02440.02490.03360.02620.0270.02470.02780.02745月份0.02570.02720.030.03290.02760.0270.03450.030.0270.0340.02959镁复合脱硫剂的模型测试相对误差 复合脱硫剂的模型测试相对误差

9、4 模型验证模型验证4.3 结论结论l 对镁复合脱硫剂，5月份收到数据与3月份收到数据所建立 的模型预报的相对误差分别为0.02838%和0.02573%；对复合脱硫剂，5月份收到数据与3月份收到数据所建立的模型预报的相对误差分别为0.02959%和0.0274%，比较可知：5月份收到的数据与3月份收到数据建立的模型都获得了较好的预报结果，达到了比较高的预报精度。l vc+所建立模型与课题前期matlab所建立模型对3月份测试样本数据的测试结果比较可知：vc+所建立模型达到了前期matlab所建立模型的预报精度，具有较好的泛化能力。 5 自动控制的实现自动控制的实现5.1 模型在脱硫控制系统中

10、的应用模型在脱硫控制系统中的应用 重庆大学硕士学位论文答辩5 自动控制的实现自动控制的实现5.1 l1基础自动控制系统简介基础自动控制系统简介 ul1系统特点：系统特点：（1）高精度的喷吹系统具有精确度量和输送脱硫剂的喷粉系统。（2）建立高精度的脱硫剂喷吹量自动控制模型即专家系统。 （3）采用氮气助吹 （4）喷枪枪位检测（5）事故停电提喷粉枪装置（6）瞬时显示喷粉质量流量表重庆大学硕士学位论文答辩5 自动控制的实现自动控制的实现5.1 l1基础自动控制系统简介基础自动控制系统简介 u喷吹控制实现方式喷吹控制实现方式 ： 1 铁水罐达到喷吹位后，取样送c/s快分室； 2 人工下枪，启动喷吹操作；

11、 3 模型依据开吹的喷吹罐，从基础表中获取脱硫剂类型，并 结合组罐硫、铁水重量等参数，计算脱硫剂加入量和喷吹参数，然后通过通讯系统下传l1系统，操作人员此时可在l1上选择由l2模型接管控制； 4 在c/s分析成分到达后，模型系统再次进行计算，并将计算的喷吹参数下传l1系统，操作人员可再次在l1上选择由新的l2模型计算结果接管喷吹控制。 5.2 l2系统结构系统结构5 自动控制的实现自动控制的实现重庆大学硕士学位论文答辩5.2应用系统界面应用系统界面在线模型系统界面5 自动控制的实现自动控制的实现重庆大学硕士学位论文答辩5.2应用系统界面应用系统界面5 自动控制的实现自动控制的实现脱硫跟踪主界面脱硫跟踪主界面重庆大学硕士学位论文答辩 6 结论与展望结论与展望 论文工作归纳 高效脱硫模型的研究与实现； 对模型的理论成果进行实际验证； 自动化脱硫的实现； 后续工作展望 继续对模型进行验证； 模型将真正应用于实际生产工艺控