鉛鋅生產過程密閉鼓風爐故障診斷技術及應用.pdf

1、密閉鼓風爐熔煉是鉛鋅火法冶煉中的主要生產工序，是一個非常復雜的高溫、多相的物理化學變化過程，具有多變量、非線性、強耦合、大滯后、不確定性等特點，關鍵的過程參量無法直接檢測，也無法采用精確的數學模型進行描述。目前，熔煉過程的操作參數大多由生產操作人員憑經驗確定，難以實現生產過程的持續(xù)穩(wěn)定運行，爐況波動大，故障較多，休風周期短，造成生產過程的工藝指標波動較大，影響鉛鋅生產的產量和質量。因此，保持密閉鼓風爐爐況穩(wěn)定，減少休風的次數，避免故障出

2、現，對于實現鉛鋅熔煉過程節(jié)能降耗、提高資源和熔煉設備利用率以及充分發(fā)揮熔煉過程生產潛力、提高熔煉過程的技術經濟指標，實現企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，都具有重大意義。 本文針對密閉鼓風爐熔煉過程，研究相關的故障診斷方法與技術，以期提高密閉鼓風爐的生產效率，達到節(jié)能降耗，優(yōu)質高產的目的。論文首先綜述了故障診斷技術的研究現狀及密閉鼓風爐熔煉生產過程的特點，對密閉鼓風爐鉛鋅生產過程各種故障進行了詳細分析和分類，運用統(tǒng)計學理論、數據挖掘技術和案例推

3、理方法分別提出了基于主元分析的故障診斷方法、基于不完全數據集的故障診斷方法以及基于過程參量預報與案例推理集成的智能故障診斷方法，并將其應用于密閉鼓風爐鉛鋅熔煉過程故障診斷決策系統(tǒng)，取得了明顯的效果。主要研究工作和成果如下： (1)詳細深入分析了密閉鼓風爐熔煉過程的機理，深入探討了密閉鼓風爐生產過程的故障特征，起因和處理辦法，在此基礎上將密閉鼓風爐的故障分為兩大類，十六個子類。 (2)針對密閉鼓風爐生產過程監(jiān)測變量多、與故

4、障關聯(lián)復雜的特點，論文首先利用主元分析的方法提取與故障密切相關的主要監(jiān)測變量。由于傳統(tǒng)主元分析(PCA)方法只能監(jiān)測過程是否發(fā)生了變化，不能提供引起這些變化的原因，難以對故障進行識別。論文通過引入與主元顯著相關的過程變量的預測殘差，計算過程變量與主元之間的復相關系數，挑選出與主元相關的變量，構成新的統(tǒng)計量以取代傳統(tǒng)的平方預測方差(SPE)統(tǒng)計量，構造了改進的PCA方法。這種方法能及時發(fā)現料鐘故障、風口故障、漏風、漏水等10小類故障。該方

5、法在密閉鼓風爐故障診斷中得到成功應用，為改進PCA方法的工程應用提供了一個成功范例。 (3)懸料問題是密閉鼓風爐常出現的一類故障，根據該類故障的特點，論文提出了基于規(guī)則推理的故障診斷方法。首先針對懸料故障診斷知識發(fā)現面臨變量連續(xù)型屬性問題，提出了一種基于改進的減法聚類的屬性離散化方法，并給出了連續(xù)型屬性數據的硬離散和模糊離散算法；然后針對數據的不完整問題，根據粗糙集理論的等價類概念，提出了一種基于不完整數據集的知識獲取方法，該方

6、法解決了在提取規(guī)則的同時無法估計出訓練事例屬性的未知特征值問題。由該方法構造的密閉鼓風爐懸料規(guī)則庫，可及時判斷發(fā)生懸料的傾向及其爐體部位，以便及時采取相應措施防止其嚴重發(fā)展趨勢。為不完整數據集知識獲取技術的研究和應用提供了新的途徑。 (4)結瘤故障是是密閉鼓風爐生產過程的嚴重故障之一，論文分析了爐喉結瘤，煙道結瘤，爐身結瘤和冷凝器結瘤等爐體不同部位結瘤產生的原因及特點，提出了利用透氣性和單位時間的鋅產量變化趨勢來描述結瘤狀態(tài)，以

7、及基于關鍵參量預報與案例推理集成的密閉鼓風爐結瘤智能故障診斷方法。該方法能利用神經網絡和灰色理論，建立了透氣性預報模型，實現了密閉鼓風爐透氣性預測；利用知識向量機技術建立了密閉鼓風爐鋅產量在線預報模型；以透氣性和單位時間鋅產量為特征值，利用歷史故障數據，模擬領域專家處理故障的方式，建立基于參量預報與案例推理的密閉鼓風爐故障智能集成診斷模型。實踐證明該方法非常適用于結瘤故障診斷和處理決策系統(tǒng)。 (5)針對密閉鼓風爐的故障診斷的特點