鉛鋅生產(chǎn)過程密閉鼓風(fēng)爐故障診斷技術(shù)及應(yīng)用.pdf

1、密閉鼓風(fēng)爐熔煉是鉛鋅火法冶煉中的主要生產(chǎn)工序，是一個非常復(fù)雜的高溫、多相的物理化學(xué)變化過程，具有多變量、非線性、強(qiáng)耦合、大滯后、不確定性等特點(diǎn)，關(guān)鍵的過程參量無法直接檢測，也無法采用精確的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行描述。目前，熔煉過程的操作參數(shù)大多由生產(chǎn)操作人員憑經(jīng)驗(yàn)確定，難以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，爐況波動大，故障較多，休風(fēng)周期短，造成生產(chǎn)過程的工藝指標(biāo)波動較大，影響鉛鋅生產(chǎn)的產(chǎn)量和質(zhì)量。因此，保持密閉鼓風(fēng)爐爐況穩(wěn)定，減少休風(fēng)的次數(shù)，避免故障出

2、現(xiàn)，對于實(shí)現(xiàn)鉛鋅熔煉過程節(jié)能降耗、提高資源和熔煉設(shè)備利用率以及充分發(fā)揮熔煉過程生產(chǎn)潛力、提高熔煉過程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)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(fēng)爐熔煉過程，研究相關(guān)的故障診斷方法與技術(shù)，以期提高密閉鼓風(fēng)爐的生產(chǎn)效率，達(dá)到節(jié)能降耗，優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的目的。論文首先綜述了故障診斷技術(shù)的研究現(xiàn)狀及密閉鼓風(fēng)爐熔煉生產(chǎn)過程的特點(diǎn)，對密閉鼓風(fēng)爐鉛鋅生產(chǎn)過程各種故障進(jìn)行了詳細(xì)分析和分類，運(yùn)用統(tǒng)計學(xué)理論、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)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(shù)據(jù)集的故障診斷方法以及基于過程參量預(yù)報與案例推理集成的智能故障診斷方法，并將其應(yīng)用于密閉鼓風(fēng)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(xì)深入分析了密閉鼓風(fēng)爐熔煉過程的機(jī)理，深入探討了密閉鼓風(fēng)爐生產(chǎn)過程的故障特征，起因和處理辦法，在此基礎(chǔ)上將密閉鼓風(fēng)爐的故障分為兩大類，十六個子類。 (2)針對密閉鼓風(fēng)爐生產(chǎn)過程監(jiān)測變量多、與故

4、障關(guān)聯(lián)復(fù)雜的特點(diǎn)，論文首先利用主元分析的方法提取與故障密切相關(guān)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(jìn)行識別。論文通過引入與主元顯著相關(guān)的過程變量的預(yù)測殘差，計算過程變量與主元之間的復(fù)相關(guān)系數(shù)，挑選出與主元相關(guān)的變量，構(gòu)成新的統(tǒng)計量以取代傳統(tǒng)的平方預(yù)測方差(SPE)統(tǒng)計量，構(gòu)造了改進(jìn)的PCA方法。這種方法能及時發(fā)現(xiàn)料鐘故障、風(fēng)口故障、漏風(fēng)、漏水等10小類故障。該方

5、法在密閉鼓風(fēng)爐故障診斷中得到成功應(yīng)用，為改進(jìn)PCA方法的工程應(yīng)用提供了一個成功范例。 (3)懸料問題是密閉鼓風(fēng)爐常出現(xiàn)的一類故障，根據(jù)該類故障的特點(diǎn)，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(xiàn)面臨變量連續(xù)型屬性問題，提出了一種基于改進(jìn)的減法聚類的屬性離散化方法，并給出了連續(xù)型屬性數(shù)據(jù)的硬離散和模糊離散算法；然后針對數(shù)據(jù)的不完整問題，根據(jù)粗糙集理論的等價類概念，提出了一種基于不完整數(shù)據(jù)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(xùn)練事例屬性的未知特征值問題。由該方法構(gòu)造的密閉鼓風(fēng)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(yīng)措施防止其嚴(yán)重發(fā)展趨勢。為不完整數(shù)據(jù)集知識獲取技術(shù)的研究和應(yīng)用提供了新的途徑。 (4)結(jié)瘤故障是是密閉鼓風(fēng)爐生產(chǎn)過程的嚴(yán)重故障之一，論文分析了爐喉結(jié)瘤，煙道結(jié)瘤，爐身結(jié)瘤和冷凝器結(jié)瘤等爐體不同部位結(jié)瘤產(chǎn)生的原因及特點(diǎn)，提出了利用透氣性和單位時間的鋅產(chǎn)量變化趨勢來描述結(jié)瘤狀態(tài)，以

7、及基于關(guān)鍵參量預(yù)報與案例推理集成的密閉鼓風(fēng)爐結(jié)瘤智能故障診斷方法。該方法能利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和灰色理論，建立了透氣性預(yù)報模型，實(shí)現(xiàn)了密閉鼓風(fēng)爐透氣性預(yù)測；利用知識向量機(jī)技術(shù)建立了密閉鼓風(fēng)爐鋅產(chǎn)量在線預(yù)報模型；以透氣性和單位時間鋅產(chǎn)量為特征值，利用歷史故障數(shù)據(jù)，模擬領(lǐng)域?qū)＜姨幚砉收系姆绞?，建立基于參量預(yù)報與案例推理的密閉鼓風(fēng)爐故障智能集成診斷模型。實(shí)踐證明該方法非常適用于結(jié)瘤故障診斷和處理決策系統(tǒng)。 (5)針對密閉鼓風(fēng)爐的故障診斷的特點(diǎn)