高炉布料仿真模型与系统（技术与方案）.docx

无料钟高炉布料仿真模型技术方案（中国农业大学课题组）联系人：刘广利教授（QQ3178826552010年8月目 录目 录21 项目概述41.1 项目背景41.2 现状与差距51.3 项目建设的必要性61.4 项目需求和组织62 高炉布料数学模型82.1 影响无料钟高炉布料的因素82.2 高炉炉喉内布料特点82.3 布料问题的数学描述92.4 计算推导102.3.1 炉料通过中心喉管运动离开导料管的速度102.3.2 炉料溜槽碰撞时速度102.3.3 炉料在第环位离开溜槽时速度112.3.4 炉料在空区中的运动122.3.5 计算炉料堆角142.3.6 计算炉料在炉喉内的分布152.3.7 螺线布料过程152.5 算法简介16算法框图193 软件实现213.1 功能介绍213.2 运行环境213.3 操作界面214 部分程序代码314.1 操作界面314.1.1 欢迎界面314.1.2 高炉参数设置314.1.3 主窗口314.2 计算过程314.2.1 布焦过程314.2.2 布矿过程315 问题与建议311 项目概述1.1 项目背景“数字钢铁”是冶金生产力发展到一定阶段的突出标志，是时代进步的必然结果。面对经济全球化和经济信息化的新形势，我国钢铁行业也处于全球化的大潮中，就必须研究开发新的信息化、自动化技术，向全系统数字化方向发展。因此可以说，把钢铁行业全系统数字化，从而达到管理经营控制优化的时代已经到来。进入二十一世纪，钢铁企业的经营从以运作产品为主已逐步过渡到以运营资本为主的阶段，企业的管理已经开始转变为数字的管理，企业管理数字化、计算机化、信息化已经成为资本运作不可替代的手段。因此，钢铁企业只有依靠现代信息技术，才能从根本上实现管理数字化、经营数字化、生产数字化，使企业最终获得最大的资金效益和利润。所谓数字钢铁，就是以计算机数字技术为核心，网络通讯技术为手段，精确的数学模型为基础，实现物资流、资金流、信息流高效准确地运转，从而对钢铁生产经营活动实现全过程、全系统的最优控制，使企业获取最大的经济效益和社会效益。简单地说，就是以数字技术来覆盖整个钢铁工业运行的过程，实现最大的经济效益和社会效益。具体而言，数字钢铁的基本内容主要是钢铁工业生产过程的自动化、智能化和管理的信息化。钢铁企业的管理信息化包括：管理信息系统、企业的决策支持系统（DSS）和专家系统（ES）、企业资源计划（ERP）、客户关系管理（CRM）、供应链管理（SCM）和管控一体化系统等现代管理模式以及电子商务业务。钢铁工业生产过程的自动化、智能化则包括全面采用数字控制技术、多样化的操作控制方式、一体化技术、智能控制技术和大量的数字化的数学模型等。数字钢铁的实现，必须大力加强钢铁工业自动化系统软、硬件装备的研制开发，重点发展冶金生产过程自动化、工艺智能化和管理信息化技术。如果说上个世纪末的网络经济、互联网时代等等，还是人们热衷炒作概念的话，那么产业界的信息化，尤其是作为产业界龙头老大的钢铁工业的数字化把我们与现实生产力紧密地联系在一起了。我们看到，随着“数字钢铁”的深入发展，一场真正的革命正悄悄地开始。在这场以数字钢铁、绿色钢铁为标志的革命中，人们将真正地感受到数字化创造出的巨大价值。在这场变革中我们将面临着严峻的挑战，只有认识它、抓住它、发展它才能使我们自由翱翔。相信在“钢铁是怎样炼成的”答案里一定会加上数字化、信息化这一条新的注释，而写好这一篇章，是历史赋予我们的责任。1.2 现状与差距目前，练钢厂高炉管理人员只能通过温度、压力、流量等监测数据推断高炉内的冶炼状况，高炉内部仍然是一个黑盒子，高炉工长不能及时准确地判断炉况和炉内设备的运行情况，高炉很难实现高产和低耗的目标。高炉炉况的波动和设备的故障也曾经造成许多高炉的巨大经济损失。为了打开黑盒子，让工长实时了解和观察到炉内冶炼状况和炉内设备的运行情况，我们有必要针对高炉的特殊需要开发一套高炉监测与布料仿真模型和软件。高炉布料仿真技术是一个全新的技术方向，它把当代最新的光机电一体化技术、计算机技术、多媒体技术、红外摄像技术、图像处理技术、数字模拟与仿真技术、人工智能与专家系统的多学科多领域的知识和技术运用于传统钢铁企业的高炉上，对传统工业的技术进步和现代化改造具有推动作用。 采用高炉布料仿真技术后，可以打开高炉这个黑盒子，使工长能在线观察到炉内冶炼状况和设备的运行情况，从而更好地操控高炉，变被动操作为主动操作，避免事故的发生，使高炉实现安全、稳产、高产、低耗和长寿的目标，取得良好的社会效益和巨大的经济效益。高炉布料与炉料下降过程的仿真模型，可以通过使用模型，以改进布料模式，使高炉顺行、高产和低耗，同时可以发现错误，防止事故，避免重大损失。1.3 项目建设的必要性 随着钢铁工业的发展，高