【正文】 產(chǎn)生的爐氣的成分。 4）熱風爐煙氣氧量在線分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要應用于煉鐵工藝中的熱風爐燃燒，通過該系統(tǒng)可在線、即時、快速、準確監(jiān)測熱風爐煙氣中的氧含量(殘氧量)，結合執(zhí)行24 機構調(diào)控空／燃比可達到提高風溫、節(jié)能降耗、減少環(huán)境污染的目的。 5）黑體空腔式鋼水連續(xù)測溫技術與系統(tǒng)。在國內(nèi)外首次提出黑體空腔式鋼水連續(xù)測溫方式，融合了接觸式測溫準確可靠和非接觸式測溫成本低的優(yōu)點。 其次，在20072008年間，國內(nèi)在冶金產(chǎn)品檢測裝備及技術的研究和應用方面取得進展的領域還有高速帶鋼多功能檢測系統(tǒng)、熱軋板帶材表面質(zhì)量檢測、熱軋板帶材尺寸參數(shù)檢測、冷軋帶鋼板形檢測、高精度冷軋帶鋼截面輪廓檢測等，針對高端產(chǎn)品的生產(chǎn)控制和質(zhì)量控制，應用計算機圖像處理技術，激光技術、無損檢測技術等先進檢測技術，研發(fā)出了具有自主知識產(chǎn)權的裝備及技術。 1）高速帶鋼多功能檢測系統(tǒng)。寶鋼冷軋廠、寶鋼技術中心聯(lián)合研制的基于機器視覺檢測技術的《高速帶鋼多功能檢測系統(tǒng)》成功應用于多條冷軋生產(chǎn)線，實現(xiàn)帶鋼生產(chǎn)過程中邊裂、孔洞缺陷的實時在線檢測，同時能夠在線測量帶鋼的寬度和中心偏移。系統(tǒng)能夠適用于高溫、高濕、污染、振動等惡劣的生產(chǎn)環(huán)境，運行穩(wěn)定，能有效防止孔洞邊裂引起的后續(xù)機組斷帶事故，經(jīng)濟效益顯著，為機器視覺檢測技術在冶金行業(yè)的應用提供了成功的經(jīng)驗。 2）熱軋板帶材表面質(zhì)量檢測。北京科技大學、唐山鋼鐵股份有限公司、濟南鋼鐵股份有限公司的合作完成了《熱軋板帶表面在線檢測技術的開發(fā)與應用》項目研究，所開發(fā)技術應用于濟南鋼鐵公司中厚板廠的熱軋中厚板生產(chǎn)線上，檢測熱軋中厚板表面質(zhì)量，有效排除了氧化鐵皮等偽缺陷的干擾，為產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控提供了有效的檢測手段。 3）高精度冷軋帶鋼截面輪廓檢測。寶鋼冷軋廠、北京科技大學合作開發(fā)研制了高精度冷軋帶鋼截面輪廓檢測儀，用于對高端冷軋板的凸度檢測。檢測儀具有精度高、操作簡單等特點，為進一步深入板形研究提供先進檢測手段。 冶金設備信息監(jiān)測裝備 在現(xiàn)代冶金工業(yè)生產(chǎn)中，要實現(xiàn)設備的精確控制及運行狀態(tài)的準確判斷，都離不開監(jiān)測系統(tǒng)。依托我國鋼鐵工業(yè)迅速發(fā)展，冶金設備在線監(jiān)檢測技術在20072008年間也得到了較大發(fā)展，研制出的諸如用于測量軋制力的附著式壓力傳感器、用于位置監(jiān)測的磁感應接近傳感器和用于旋轉軸測量的扭矩傳感器等多種具有高可靠性并適合高溫強載多塵等極端惡劣條件的精密傳感與測量系統(tǒng)，繼續(xù)在國內(nèi)鋼鐵企業(yè)穩(wěn)步推廣。 25 其中，附著式傳感器測量軋機機架立柱的應變來間接測量軋制力，利用智能監(jiān)測儀表、工控機和監(jiān)測軟件對產(chǎn)生的干擾信號進行識別與處理，消除對測量精度和穩(wěn)定性產(chǎn)生的嚴重影響。旋轉軸扭矩傳感器實現(xiàn)了對軋機、矯直機等重載設備的主傳動的工作扭矩的在線遙測。經(jīng)過多年持續(xù)研究改進，現(xiàn)已將附著式軋制力測量傳感器與旋轉軸扭矩測量傳感器組合形成一套大型軋機工藝參數(shù)、力能參數(shù)、電參數(shù)和振動參數(shù)在線監(jiān)測系統(tǒng)，并且成為成熟的產(chǎn)品，曾獲得江蘇省和冶金科技進步二等獎，在全國推廣應用60余套。 冶金設備故障診斷裝備 現(xiàn)代冶金工業(yè)生產(chǎn)中，設備規(guī)模越來越大，各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的聯(lián)系也日益密切，形成了具有整體關聯(lián)的生產(chǎn)鏈，并不斷向高效、高速、大容量、高強度、系統(tǒng)化、自動化方向發(fā)展。因此，提高設備運行的安全性、可靠性，保障設備的穩(wěn)定、長期、滿負荷優(yōu)質(zhì)運行，降低維護費用成為企業(yè)關注的焦點。2007～2008年度，設備故障診斷技術在新方法、新成果、新技術、工業(yè)應用等方面的發(fā)展情況總結如下。 （1）工程應用 利用無線傳感器網(wǎng)絡技術，對鞍鋼冷軋廠3線連退爐區(qū)406個軸承溫度點實施一套遠程監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)。這是國內(nèi)首次將無線傳感器網(wǎng)絡技術成功地應用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)過程，填補國內(nèi)空白。在國家“863”及自然科學基金項目的支持下，有望取得具有國際先進水平的科技成果。 繼續(xù)深入開展生產(chǎn)廠關鍵生產(chǎn)設備“萬點受控”管理工程。設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的投入運行，有效推進了企業(yè)現(xiàn)代化設備管理的發(fā)展，帶來了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。以武鋼“高速線材軋機網(wǎng)絡監(jiān)測診斷系統(tǒng)”、“高爐無料鐘爐頂布料器齒輪箱監(jiān)測系統(tǒng)”、“硅鋼直流大電機監(jiān)測系統(tǒng)”和“五機架生產(chǎn)和設備在線監(jiān)測系統(tǒng)”等四個系統(tǒng)為例，已為企業(yè)創(chuàng)造了1億元以上的經(jīng)濟效益。 （2）新技術研發(fā) “大型復雜機電系統(tǒng)早期故障智能預示的理論與技術”國家自然科學基金重點項目通過驗收。該項目由西安交通大學與太原理工大學、上海交通大學共同承擔，資助總經(jīng)費200萬元。經(jīng)過4年的潛心研究，項目取得突出進展：①提出了小波有限元三線相交26 裂紋診斷法和轉子運行模態(tài)參數(shù)識別系列技術，②建立了考慮支撐運動的裂紋轉子系統(tǒng)的運動模型，③研究了軸承油膜線性、非線性動特性系數(shù)的識別方法，給出一套完整的大型高速動平衡機擺架性能增長研究的試驗和理論方法；④應用信息流與環(huán)節(jié)動力學分析方法，進行大型機電系統(tǒng)多能域早期故障綜合建模、模型驗證以及損傷檢測、定位與程度估計，成功解決了熱連軋精軋機自激振動和二十輥薄板冷軋機主電機軸承早期故障定位與維修決策等重大工程問題。同時，項目共出版專著3部，發(fā)表學術論文272篇（其中SCI檢索73篇），已授權國家發(fā)明專利5項，獲國家科技進步二等獎、教育部提名國家自然科學二等獎、上海市科技進步獎二等獎及山西省自然科學二等獎等獎項。 在故障診斷領域，獲國家“863”項目資助2項（“基于無線傳感器網(wǎng)絡的大型連軋機組狀態(tài)監(jiān)測與故障預測技術” 北京科技大學，“高速旋轉機械狀態(tài)監(jiān)測與集成診斷技術研究” 東南大學），國家自然科學基金資助19項。申請實用新型專利17項，國家發(fā)明專利5項。發(fā)表學術論文3000余篇，其中被EI檢索657篇，被SCI檢索83篇，被ISTP檢索208篇，中文核心檢索1286篇。獲省部市級獎勵11項。 無線傳感器網(wǎng)絡綜合了傳感器、嵌入式計算、分布式信息處理和無線通信技術，可以自組織地進行實時監(jiān)測和采集網(wǎng)絡分布區(qū)域內(nèi)的各種監(jiān)測對象的信息，并將這些信息傳送到用戶終端。運用無線傳感器網(wǎng)絡技術，突破了傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)中信號用有線方式傳輸?shù)钠款i,為大面積、分布式、布線難的設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)提供了有力的技術條件。 （六）冶金生產(chǎn)過程自動控制技術新進展 鐵區(qū)自動控制技術 近年來，我國鋼鐵工業(yè)在煉焦配煤優(yōu)化系統(tǒng)、焦爐加熱計算機控制及管理系統(tǒng)、燒結過程智能控制管理系統(tǒng)、燒結終點判斷與智能控制系統(tǒng)、煉鐵優(yōu)化專家系統(tǒng)、高爐人工智能系統(tǒng)等方面取得了豐碩成果。 1）煉焦配煤優(yōu)化系統(tǒng)。通過最優(yōu)決策和專家知識庫，在保證焦炭質(zhì)量、現(xiàn)有煤種和庫存限量等條件下，盡量少配主焦煤和煤源緊張的煤種；盡量多配揮發(fā)份高、弱粘性煤或不粘性煤；盡量擴大煉焦煤源，節(jié)能增源；自動優(yōu)化出煉焦用煤成本最低的配煤方案。針對煉鐵對焦炭質(zhì)量的要求，本系統(tǒng)將特別加大降低焦炭熱反應性、提高熱反應強度的控制力度，優(yōu)化選擇適合于煉鐵生產(chǎn)需求的最佳配煤模型。 27 2）焦爐加熱計算機控制及管理系統(tǒng)。將焦爐加熱控制與推焦操作管理有機地結合起來，系統(tǒng)采用智能控制原理，在控制過程中利用計算機模擬人的控制行為功能，最大限度地識別和利用控制系統(tǒng)動態(tài)過程所提供的特征信息，進行啟發(fā)和直覺推理，從而實現(xiàn)對缺乏精確模型的對象進行有效控制。 3）燒結過程智能控制管理系統(tǒng)的開發(fā)與應用。在引進芬蘭羅德洛基公司部分控制軟件的基礎上，自主研發(fā)出燒結過程智能控制管理系統(tǒng)，用于燒結生產(chǎn)的過程控制。該系統(tǒng)是將燒結配料、混合、加水、布料、點火、燒成等生產(chǎn)工序的過程控制進行模型化處理，建立子模型之間的關系網(wǎng)絡，從而真正實現(xiàn)了燒結全過程優(yōu)化智能控制，全面提高了自動化控制水平。 4）燒結終點判斷與智能控制系統(tǒng)研究。本系統(tǒng)采用了智能控制技術、圖像分析處理技術和生產(chǎn)過程數(shù)模在線計算的綜合解決方案，來判斷燒結生產(chǎn)的終點。針對系統(tǒng)具有大滯后、時變等控制難點，系統(tǒng)采用了前饋/反饋和帶有參數(shù)自校正的模糊控制器，其模糊控制規(guī)則綜合歸納了生產(chǎn)操作經(jīng)驗、專家知識和在線生產(chǎn)操作分析統(tǒng)計數(shù)據(jù)以及燒結礦斷面圖像分析結果，進行智能推理判斷，實現(xiàn)燒結終點判斷與閉環(huán)控制。燒結終點判斷命中率＞90%，終點控制系統(tǒng)精度誤差≤5%。系統(tǒng)穩(wěn)定運行，技術性能達到國外同類技術水平 5）煉鐵優(yōu)化專家系統(tǒng)在濟鋼350m3高爐上的應用研究。本項目綜合煉鐵工藝、數(shù)學模型和計算機軟件工程三大技術，以高爐“高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、長壽”的煉鐵目標和“安全、穩(wěn)定、順行、均衡”的操作方針作為建立成套“多目標系統(tǒng)優(yōu)化”數(shù)學模型的工藝理論依據(jù)，創(chuàng)建了描述冶煉過程非線性變動規(guī)律的“變頻數(shù)理統(tǒng)計”算法，建立了“樣本空間模型”、“系統(tǒng)分析表”和“系統(tǒng)優(yōu)化圖”等數(shù)學模型，數(shù)量化地描述了煉鐵教科書中沒有的或只有定性說明的重要生產(chǎn)規(guī)律。采用計算機軟件工程學原理設計軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)了高爐冶煉過程優(yōu)化操作。 6）高爐人工智能系統(tǒng)技術研究。項目主要內(nèi)容：①開發(fā)與應用高爐生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、通訊與高爐生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)；②開發(fā)與應用高爐爐況評價系統(tǒng)；③開發(fā)與應用高爐爐況診斷與操作指導系統(tǒng)；④開發(fā)與應用高爐熱狀態(tài)系統(tǒng)；⑤開發(fā)與應用煤氣流分布與高爐布料操作指導系統(tǒng)；⑥開發(fā)與應用高爐爐缸溫度場系統(tǒng)。 28 鋼區(qū)自動控制技術 近年來，我國鋼鐵工業(yè)在轉爐計算機控制煉鋼技術、煉鋼控制系統(tǒng)不停產(chǎn)改造、智能鋼包精煉爐控制系統(tǒng)、精煉爐控制系統(tǒng)綜合自動化、全連鑄計算機生產(chǎn)組織動態(tài)控制模型等方面取得了新進展。 1）武鋼250t轉爐計算機控制煉鋼技術的開發(fā)與應用。其數(shù)學模型(分靜態(tài)模型和動態(tài)模型)是以冶金反應機理和傳輸理論為基礎，以經(jīng)驗或半經(jīng)驗關系式和資料為補充，以數(shù)值計算方法為手段的半機理半經(jīng)驗模型，并且以計算機和副槍為監(jiān)測工具，達到冶煉過程的計算、預測和優(yōu)化。實現(xiàn)了轉爐煉鋼從吹煉條件的確定(包括冶煉鋼種和冶煉初始條件的目標溫度計算，主副原材料和供氧量計算)，到吹煉過程控制(包括副原料投料，氧槍槍位和流量的變化)，直至終點前動態(tài)預測和調(diào)整，吹至設定的終點目標值自動提槍，全部由計算機控制，并且能做到轉爐吹煉終點碳和溫度準確命中，快速出鋼。 2）寶鋼一煉鋼控制系統(tǒng)改造。本工程的特點之一是改造范圍廣，系統(tǒng)多、難度大，是寶鋼首次最大規(guī)模，最復雜的三電改造工程。特點之二是采用不停產(chǎn)在線改造，必須妥善地解決改造與生產(chǎn)的關系，周密的制定接線、老機器移動、新機器安裝、新老機器切換調(diào)試等一系列實施方案。開發(fā)了轉爐L1在線切換技術；LL3新老計算機在線平行運行調(diào)試、在線切換技術，并與LL4聯(lián)動調(diào)試技術等。 3）智能鋼包精煉爐控制系統(tǒng)。采用復合人工智能技術完成熱平衡計算和鋼水溫度預報、功率設定點優(yōu)化、電極升降智能控制等功能，為國內(nèi)首創(chuàng)。其中，采用人工神經(jīng)元網(wǎng)絡和專家系統(tǒng)相結合的鋼水溫度動態(tài)預報模型，適應能力強，預報精確度高，鋼水溫度預報平均誤差≤5℃，具有國際先進水平。系統(tǒng)采用人工神經(jīng)元網(wǎng)絡和模糊控制有機結合的復合電極升降控制算法、人工神經(jīng)元網(wǎng)絡電氣參數(shù)動態(tài)預報模型、專家系統(tǒng)能量輸入設定點優(yōu)化等，在國外現(xiàn)有智能控制方案的基礎上有所創(chuàng)新。 4）精煉爐控制系統(tǒng)自動化。主要內(nèi)容包括：能精確預報LF終點及VD終點鋼液溫度的熱平衡模型；能精確控制鋼材成分及齒輪鋼淬透性帶的成分微調(diào)和齒輪鋼淬透性預報模型；能預報出鋼后鋼中溶解氧及金屬、熔渣成分的出鋼氧預報模型；LFVD過程鋼中總氧含量預報模型；吹氬攪拌模型；喂線模型；LFVD系統(tǒng)工藝優(yōu)化模型；建立在上述基礎之上的精煉爐計算機控制系統(tǒng)和電爐－精煉－連鑄三位一體控制系統(tǒng)網(wǎng)絡。 5）全連鑄計算機生產(chǎn)組織動態(tài)控制模型的開發(fā)與應用——時刻表控制模式。在引29 進的三級管理計算機工序GANTT圖模型基礎上開發(fā)適合工藝需要、簡單明晰的“生產(chǎn)時刻表”動態(tài)調(diào)整控制模型，并經(jīng)過工藝管理人員不斷優(yōu)化工序過程參數(shù)，實現(xiàn)了計算機管理的生產(chǎn)組織模式。 軋區(qū)自動控制與優(yōu)化 近年來，我國鋼鐵工業(yè)在無縫鋼管熱軋生產(chǎn)線上加熱爐計算機優(yōu)化控制、加熱爐燃燒模糊控制系統(tǒng)、現(xiàn)代化步進式加熱爐的模糊控制、燃燒過程優(yōu)化技術與計算機控制、中厚板軋鋼廠四輥精軋機液壓AGC 、3500mm中厚板軋機核心軋制技術和關鍵設備、中厚板軋制頭部彎曲機理研究與控制技術、帶鋼熱連軋計算機控制系統(tǒng)、張減機三電改造及壁厚控制、冷連軋機軋制過程動態(tài)仿真及控制優(yōu)化取得了豐碩成果。 1）無縫鋼管熱軋生產(chǎn)線上加熱爐計算機優(yōu)化控制。在加熱爐數(shù)學模型的離線研究的基礎上，建立了環(huán)形加熱爐和荒管再加熱爐的在線計算機優(yōu)化控制系統(tǒng)，包括物料跟蹤模塊、溫度跟蹤模塊、最佳爐溫動態(tài)設定模塊、反饋控制模塊、燃燒控制模塊、待軋及故障處理模塊以及網(wǎng)絡通訊模塊和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等。 2）加熱爐燃燒模糊控制系統(tǒng)。該項目將人工智能技術應用于加熱爐控制，采用“短周期”預測爐溫的模糊控制策略，提高了調(diào)節(jié)速度，緩解了滯后因素對爐溫控制的影響。將模糊控制和PID控制結合在一起，利用協(xié)調(diào)因子的再線自整定，確定控制策略。利用模糊技術對PID控制的參數(shù)進行自校正，解決非線性因素對PID調(diào)節(jié)準確性的影響。在離線分析和在線試驗的基礎上，確定了重油閥位、煤氣壓力及煤氣種類與最佳配風量的對應關系，實現(xiàn)了空燃比的自尋優(yōu)模糊控制。采用軟件模糊推理法，建立了模糊推理軟件。 3）現(xiàn)代化步進式加熱爐的模糊控制研究與應用。在對加熱原理和模糊控制理論分析的基礎上，建立了既可用于板坯又可用于方坯，既可用于燒煤氣又能燒重油的模糊控制規(guī)則和算法，實現(xiàn)了真正的模糊控制，具有對模糊量化和輸出進行在線模糊自尋優(yōu)功能，能夠適應工藝狀況的較大變化。 4）燃燒過程優(yōu)化技術與計算機控制。首次建立了熱力與熱工設備燃燒過程中包括預混火焰、燃燒室內(nèi)傳熱、燃氣湍流流動及介質(zhì)加熱過程等多模型相互耦合的燃燒全過程三維數(shù)學模型，結合數(shù)學模型的求解，構造與開發(fā)出了復雜幾何形狀下網(wǎng)格生成與燃燒熱過程多模型耦合求解的計算機模擬與過程優(yōu)化軟件；以計算機模擬與優(yōu)化結果為依30 據(jù)，通過專家系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫首次實現(xiàn)了燃燒熱過程三維離線模型到在線跟蹤控制模型的轉化，實現(xiàn)了燃燒熱過程的計算機優(yōu)化控制；在燃燒過程控制方面還首次將隨機浮點思想用于空燃比優(yōu)化過程中，為燃燒過程控制探索了一條新的途徑。 5）中厚板軋鋼廠四輥精軋機液壓AGC。在上位機軋制過程的數(shù)學模型上，實現(xiàn)了軋制規(guī)程優(yōu)化計算、軋制規(guī)程的自適應及自學習。同時，在總結操作工規(guī)程的基礎上，實現(xiàn)了軋制規(guī)程設定的智能化及專家系統(tǒng)。在控制策略上，獨創(chuàng)了“關聯(lián)