[01701833]一种基于逻辑判断的结晶器漏钢预报系统

①课题来源与背景 现代化高效连铸技术的快速发展,不仅要求高品质连铸坯,而且要求高拉速,粘结漏钢一直是制约高拉速连铸的一个重要难题,解决粘结漏钢对保证连铸生产顺行和生产高质量铸坯具有重要意义,目前除了改善诱发坯壳粘结的工艺条件外,其主要手段是开发高预报准确率、低误报率、响应快的结晶器漏钢预报系统。国内外常用的结晶器漏钢预报系统主要是在结晶器铜板内埋设一定数量热电偶测量铜板温度变化,基于粘结V型撕裂口传播时热电偶温度表现的“时滞性”和“温度倒置”等时空变化特征,采用逻辑判断算法或智能算法来识别这些特征,实现粘结漏钢的预报。其中,智能算法虽然在解决实际的非线性问题具有较好的性能,但考虑到逻辑判断算法实现简单、可操作性强、实时性高、可靠性高、易维护等优点,已被广泛实际应用于各大钢厂漏钢预报系统。 关于漏钢预报的各种逻辑判断算法,由于热电偶布置和逻辑规则设计的不同,导致算法性能和报警时间有很大差异,特别是在实际应用时,由于热电偶故障或坯壳生长不均匀等导致的热电偶温度波动,容易引起粘结报警不及时、粘结误报警。一旦粘结报警不及时,则无法通过降拉速措施使粘结修复从而避免漏钢;而每一次误报警会导致铸机突然降速或停机,严重影响铸坯质量和铸机的高效化生产,和漏钢事故一样都会造成巨大的经济损失。所以在设计粘结的逻辑判断算法时,不仅要及时报出粘结行为,考虑报警时效性,缩短报警响应时间,为后续粘结漏钢的修复创造有利条件,同时又必须尽可能的减少误报警。 如何克服现有技术中连铸漏钢预报方法及装置在预报准确性和报警及时性上存在的不足,是现有技术中亟需解决的技术难题。 ②技术原理及性能指标 一种基于逻辑判断的结晶器漏钢预报系统,其硬件组成部分包括组合式结晶器及热电偶、漏钢预报系统计算机、PLC、交换机、热电偶补偿电缆、声光报警器、继电器、远程站,还包括数据采集单元、漏钢数据自动压缩存储单元、自学习和离线分析单元、报警和执行单元;其中,漏钢预报系统计算机包括客户端和服务器计算机,客户端计算机用于漏钢数据的监控显示;其中,热电偶埋设列和行间距的设计使得粘结撕裂口在横向和纵向传播一个热电偶间距所需时间相同。本技术实现了对粘结漏钢的及时 准确预报,保证连铸生产顺行和提高铸坯质量。 性能指标：粘结漏钢报出率达到100%,预报准确率达到88.89%,误报率为11.11%,误报警频率仅为0.06%次/炉,而且所有粘结漏钢的报警用时都在30s以内,报警响应速度快,为后续降拉速修复漏钢提供了足够的时间。 ③技术的创造性与先进性 本技术属于钢铁智能制造范围,提出的基于逻辑判断的结晶器漏钢预报系统是以漏钢理论为基础,依托实际漏钢数据和生产实际来进行设计,包括：①各种逻辑规则的设计组合,利用实际粘结时各种温度变化特征,充分考虑平衡性,也就是当某一判断条件较为严格时,其他条件需要适当放宽,在提高预报准确率和降低误报率之间寻找平衡点,而且还考虑报警响应时间和时效性;②漏钢预报算法和系统关键参数的确定,首先通过漏钢数据对温度上升速率阀值、粘结V型裂口横向和纵向传播时间、V型撕裂线角度、数据过滤的判断参数、模型屏蔽条件参数等统计分析,然后结合漏钢预报系统运行结果进行不断优化,使系统综合性能达到最佳。该系统符合生产实际,报警响应速度快,可以在粘结V型撕裂口传播30s内发出报警,不漏报,预报准确率高,误报警次数大大降低,而且具有较好的自适应性和稳定性。 ④技术的成熟程度,适用范围和安全性 本技术是基于连铸过程实测数据分析,并进行大量的连铸漏钢理论研究,技术比较成熟,安全可靠,可带来较高的经济效益。本技术适用于板坯连铸过程、薄板坯连铸过程和宽厚板连铸过程等。 ⑤应用情况及存在的问题 本技术对连铸现场1569个炉次进行了测试,并将测试结果与现场原漏钢预报系统结果进行了比较,结果表明：现场原漏钢预报系统,漏报一次粘结导致漏钢,误报次数达到20次,报警用时在50s以内,报警响应速度较慢,增加了后续降拉速修复漏钢的风险。本技术的漏钢预报系统无漏报,误报1次,误报次数大大降低,粘结漏钢报出率达到100%,预报准确率达到88.89%,误报率为11.11%,误报警频率仅为0.06%次/炉,而且所有粘结漏钢的报警用时都在30s以内,报警响应速度快,为后续降拉速修复漏钢提供了足够的时间。