炉缸侵蚀在线预测系统的制作方法

本发明涉及冶金领域和计算机应用领域，尤其涉及一种炉缸侵蚀在线预测系统。

背景技术：

随着炼铁技术的发展，高炉长寿越来越受到人们的关注。而高炉炉缸、炉底由于长期工作在高温、高压等恶劣环境下，且其长期受到高温铁水的冲刷、热应力的破坏；因此在高炉运行、生产过程中，炉缸、炉底的侵蚀成为高炉长寿的薄弱环节。由于高炉是一个涉及高温、高压的密闭容器，在实际生产中，人们很难知道炉缸耐材的真实侵蚀状态，因此高炉炉缸烧穿的重大事故时有发生。为了监测生产过程中炉缸耐材侵蚀情况，避免这种重大事故的发生，对炉缸侵蚀在线监测模型的研究就变得尤为重要。

目前，炉缸侵蚀在线监测模型主要通过有限元法进行温度场的计算；同时，为了表征不同温度下炉缸的侵蚀状态，往往需要生成新的侵蚀曲线，重构炉缸耐材几何并重新划分网格。但是，一方面，由于涉及重构几何及划分网格，在遇到炉缸侵蚀曲线存在细长侵蚀、不规则侵蚀等异形侵蚀状态时，往往会导致网格重构失败，因此模型计算稳定性较差，且如果计算一次发散，程序往往难以往下执行；模型稳定性难以满足现场需求。另一方面，由于在预测每条侵蚀曲线时，需通过成千上万次迭代，如果每次迭代均进行几何及网格重构，计算量较大，计算时间较长，难以满足现场对计算实时性的要求。因此需要开发一种计算稳定性强、计算效率高的炉缸侵蚀在线预测模型。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种炉缸侵蚀在线预测模型建立方法、装置、设备及存储介质，以解决上述技术问题。

本发明提供的炉缸侵蚀在线预测系统，包括：

炉缸温度预测模块，用于获取炉缸温度场分布；

节点移动预测模块，用于计算侵蚀曲线控制节点移动方向和步长；

侵蚀曲线控制节点移动模块，用于控制所述炉缸侵蚀曲线的每个节点进行移动；

控制模块，用于对炉缸侵蚀预测进行总体控制，所述总体控制包括

通过节点移动预测模块依次计算各控制节点移动方向和步长；

通过所述侵蚀曲线控制节点移动模块移动侵蚀曲线各节点，得到当前侵蚀曲线；

通过缸温度预测模块，获取炉缸当前温度场分布。

可选的，还包括jackb矩阵预测模块，在依次计算各控制节点移动方向和步长时，须通过所述炉缸温度预测模块依次计算炉缸当前温度场分布；当所有侵蚀曲线控制节点依次移动完成后，通过jackb矩阵预测模块完成jackb矩阵的计算；

在得到当前侵蚀曲线后，通过所述炉缸温度预测模块计算当前炉缸温度分布；

将计算得到的当前测点温度与在线测量温度进行比较，如果残差小于设定值，则输出1150℃等温度等值线；如果残差小于设定值，则重新执行之前步骤，再次获取当前测点温度重新与在线测量温度进行比较。

可选的，还包括温度等直线插值排序模块，用于对输出的1150℃等温度等值线各节点进行插值、排序，得到预测结果，即炉缸侵蚀曲线。

可选的，所述炉缸温度预测模块通过有限体积法获取炉缸温度场分布，所述缸温度预测模块与侵蚀曲线控制节点移动模块、节点移动预测模块间的数据交互通过动态链接库实现。

可选的，所述炉缸温度预测模块通过建立几何模型、划分网格、选择求解器及求解方法、设置材料参数、设置边界条件、设置离散格式及求解参数、初始化温度场并求解计算，完成炉缸温度预测。

可选的，所述几何模型包括多个根据不同材料属性分别建立的几何模型，且侵蚀曲线节点数与温度测点的数量相同。

可选的，所述侵蚀曲线控制节点移动模块运行时，侵蚀曲线各控制节点每次移动距离小于等于0.0156m。

可选的，所述侵蚀曲线控制节点移动模块通过改变炉缸各计算域材料物性参数完成对侵蚀曲线控制节点的移动。

本发明的有益效果：本发明中的炉缸侵蚀在线预测系统，通过改变炉缸各计算域材料物性参数来实现对侵蚀曲线控制节点的移动，与传统的预测模型不同，无须在每次预测炉缸侵蚀曲线时都重构几何和网格，省去了每次预测炉缸侵蚀曲线时所需的几何重构和网格划分时间；避免了由于细长侵蚀、不规则侵蚀等异形侵蚀导致的网格重构失败，可以大大提高计算效率和计算稳定性。采用带罚函数的最速下降法计算侵蚀曲线控制节点移动方向和步长，大大提高了系统运行的稳定性。

附图说明

图1是本发明实施例中炉缸侵蚀在线预测系统的流程示意图。

图2是本发明实施例中炉缸侵蚀在线预测模型建立装置中现场在线预测的炉缸侵蚀曲线示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

在下文描述中，探讨了大量细节，以提供对本发明实施例的更透彻的解释，然而，对本领域技术人员来说，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例是显而易见的，在其他实施例中，以方框图的形式而不是以细节的形式来示出公知的结构和设备，以避免使本发明的实施例难以理解。

如图1所示，本实施例中的炉缸侵蚀在线预测系统，包括：控制模块1，炉缸温度预测模块2，jackb矩阵预测模块3，节点移动预测模块4，侵蚀曲线控制节点移动模块5，温度等直线插值排序模块6。其中，炉缸温度预测模块2，用于获取炉缸温度场分布；节点移动预测模块4，用于计算侵蚀曲线控制节点移动方向和步长；侵蚀曲线控制节点移动模块5，用于控制炉缸侵蚀曲线的每个控制节点进行移动；控制模块1，用于对炉缸侵蚀预测进行总体控制。本实施例中的炉缸侵蚀在线预测系统，通过改变炉缸各计算域材料物性参数来实现对侵蚀曲线控制节点的移动；通过这种方式使炉缸侵蚀在线预测模型不需在每次预测炉缸侵蚀曲线时都重构几何和网格，省去了每次预测炉缸侵蚀曲线时所需的几何重构和网格划分时间；避免了由于细长侵蚀、不规则侵蚀等异形侵蚀导致的网格重构失败。大大提高了计算效率和计算稳定性。采用带罚函数的最速下降法计算侵蚀曲线控制节点移动方向和步长，大大提高了系统运行的稳定性。

在本实施例中，控制模块1与炉缸温度预测模块2、jackb矩阵预测模块3、节点移动预测模块4、侵蚀曲线控制节点移动模块5间的数据交互通过dll(dynamiclinklibrary，动态链接库)实现。

在本实施例中，总体控制策略为

第一步，首先调用炉缸温度预测模块2计算炉缸初始温度场分布。

第二步，调用侵蚀曲线控制节点移动模块5依次移动侵蚀曲线各节点，在依次移动侵蚀曲线节点时需同时调用炉缸温度预测模块2计算炉缸当前温度场分布；

第三步，当所有侵蚀节点依次移动完成后，调用jackb矩阵预测模块3计算jackb矩阵。

第四步，调用节点移动预测模块4计算控制节点移动方向和步长。

第五步，根据第四步计算得到的各控制节点的移动方向和移动步长，调用侵蚀曲线控制节点移动模块5移动侵蚀曲线各节点，得到当前侵蚀曲线，并调用炉缸温度预测模块2计算当前炉缸温度分布。

第六步，将计算得到的当前测点温度与在线测量温度进行比较，如果残差小于设定值，输出1150℃等温度等值线，并执行第七步，如果残差大于设定值，重新依次执行第二步、第三步、第四步、第五步、第六步。

第七步，调用侵蚀曲线节点插值排序模块6将第六步计算得到的1150℃等温度等值线各节点进行插值、排序。控制模块1与炉缸温度预测模块2、jackb矩阵预测模块3、节点移动预测模块4、侵蚀曲线控制节点移动5模块之间的数据交互通过dll实现。

在本实施例中，炉缸温度预测模块采用有限体积法求解炉缸温度场分布，该模块与jackb矩阵预测模块、侵蚀曲线控制节点移动模块、侵蚀曲线控制节点移动步长及方向预测模块间的数据交互通过dll实现。该模块的计算步骤为建立几何模型、划分网格、选择求解器及求解方法、设置材料参数、设置边界条件、设置离散格式及求解参数、初始化温度场并求解计算。其中，建立几何模型时需将不同材料属性耐材分开建立，且侵蚀曲线节点数应与温度测点个数一致；划分网格时，网格的最大尺度不超过0.02m；设置材料参数在每次调用炉缸温度预测模块时通过调用侵蚀曲线控制节点移动模块实现；炉缸温度预测模块的其余步骤在炉缸侵蚀在线预测模型首次运行时确定，以后调用炉缸温度预测模块时不再更新。

在本实施例中，在计算jackb矩阵时，侵蚀曲线各控制节点每次移动距离不大于0.0156m；且该模块矩阵行数与列数与温度测点个数相同。该模块与炉缸温度预测模块、侵蚀曲线控制节点移动步长及方向预测模块间的数据交互通过dll实现。

在本实施例中，蚀曲线控制节点移动步长及方向预测模块采用带罚函数的最速下降法计算侵蚀曲线控制节点移动方向和步长；同时，该模块与jackb矩阵预测模块和侵蚀曲线控制节点移动步长及方向预测模块间的数据交互通过dll实现。侵蚀曲线控制节点移动模块，通过改变炉缸各计算域材料物性参数来实现对侵蚀曲线控制节点的移动。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

在上述实施例中，说明书对“本实施例”、“一实施例”、“另一实施例”、或“其他实施例”的提及表示结合实施例说明的特定特征、结构或特性包括在至少一些实施例中，但不必是全部实施例。“本实施例”、“一实施例”、“另一实施例”的多次出现不一定全部都指代相同的实施例。如果说明书描述了部件、特征、结构或特性“可以”、“或许”或“能够”被包括，则该特定部件、特征、结构或特性“可以”、“或许”或“能够”被包括，则该特定部件、特征、结构或特性不是必须被包括的。如果说明书或权利要求提及“一”元件，并非表示仅有一个元件。如果说明书或权利要求提及“一另外的”元件，并不排除存在多于一个的另外的元件。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本发明可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络pc、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

本发明可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本发明，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

在上述实施例中，尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变形对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其他存储结构(例如，动态ram(dram))可以使用所讨论的实施例。本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。