Общая характеристика эс «Интеллект доменщика»

Предварительно отметим основные группы параметров, характеризующих ход доменной печи и используемых в ЭС:

• химический состав чугуна и шлака, температура чугуна;

• информация с технических средств контроля хода доменной плавки;

• состояние фурменных зон;

• состояние горна доменной печи и, в частности, уровень расплава.

Основные виды расстройств доменной печи, которые система диагностирует на базе искусственного интеллекта:

• периферийный ход печи;

• осевой ход печи;

• канальный ход печи;

• перекос уровня засыпи;

• тугой ход печи с дальнейшим развитием верхнего или нижнего подвисания;

• горячий ход печи;

• холодный ход печи;

• аварийные ситуации (загромождение горна, образование настылей и т.п.).

Кроме того, экспертная система непрерывно определяет состояние ровного хода печи и заданного нагрева и прогнозирует их развитие или нарушение.

В процессе экспертизы хода доменной плавки также выявляются факторы, являющиеся причиной нарушений хода доменной плавки.

К ним относятся:

• изменение свойств шихтовых материалов (качество железорудных материалов, содержание мелочи в шихте, прочность кокса);

• изменение параметров дутьевого режима (расход дутья, температура и влажность);

• изменение режимов загрузки (система загрузки, уровень засыпи);

• изменение вязкости шлака;

• оптимальность рудной нагрузки;

• изменение параметров комбинированного дутья (расход инжектируемого топлива (природного газа), технологического кислорода на обогащение дутья);

• состояние горна (уровень жидких продуктов плавки).

Основные способы воздействия на ход доменной плавки с целью устранения возникающих отклонений сводятся к следующему:

• изменение рудной нагрузки (в том числе загрузка в печь дополнительных скипов кокса и холостых подач);

• изменение режима загрузки материалов (система загрузки и уровень засыпи);

• изменение дутьевых параметров (расход, температура и влажность дутья, расход природного газа и технологического кислорода);

• изменение в подачу масс основных и кислых добавок;

• изменение давления колошникового газа;

• изменение количества и состава шлака;

• искусственные (принудительные) осадки шихты.

Управляющие воздействия реализуются обычно путем выдачи рекомендаций технологическому персоналу на их изменение.

Ф ункциональная структура экспертной системы представлена на рис. 7.3 и включает следующие подсистемы.

1. Модуль сбора информации о параметрах доменной плавки. Этот модуль считывает данные, поступающие в режиме реального времени, генерируемые как датчиками технологических параметров, так и вводимые вручную технологическим персоналом доменной печи. Цикл считывания сигналов датчиков составляет 5–30 секунд.

2. Модуль обработки входной информации. Производит оценку считываемых значений параметров (сглаживание, интерполяцию) и выделение характерных изменений параметров на временном интервале 8 часов по специальным математическим процедурам.

3. Экспертная подсистема диагностики хода доменной печи. Представляет программный модуль, предназначенный для раннего обнаружения намечающихся расстройств доменной печи (канального хода, периферийного хода, тугого хода с дальнейшим прогнозом места подвисания шихты, горячего и холодного хода). Экспертная система обеспечивает возможность идентификации ровного хода печи и диагностирует его развитие или нарушение. Экспертная система выдает в количественной форме вероятность появления и развития того или иного вида расстройств хода доменной печи.

4. Экспертная подсистема диагностики теплового состояния доменной печи. Представляет программный продукт, обеспечивающий непрерывную диагностику теплового состояния доменной печи по показаниям технических средств контроля. Она выдает с учетом хода, определяемого системой по п.3, количественные данные вероятности того или иного теплового состояния печи (похолодания, разогрева и заданного нагрева печи).

5. Экспертная подсистема причин расстройств хода доменной печи. Представляет собой программное средство, предназначенное для информирования технологического персонала о причинах, вызвавших отклонение от нормального хода печи.

6. Экспертная подсистема причин нарушений теплового режима доменной печи. Представляет собой программное средство для определения факторов, вызывающих нарушение теплового режима доменной плавки.

7. Модуль вспомогательных расчетов - является программным модулем и предназначен для произведения расчетов, необходимых технологическому персоналу при управлении доменным производством. В состав этого модуля входят, в частности, следующие программы:

• проверочный расчет шихты;

• расчет задувочной шихты после стоянки печи различной продолжительности;

• расчет теоретической температуры горения;

• оперативный расчет расходов технологического кислорода, естественного и обогащенного дутья и др.

8. Экспертная подсистема формирования рекомендаций по управляющим воздействиям предназначен для выдачи рекомендаций технологическому персоналу по применению одного из нескольких способов воздействия на ход доменной печи в случае обнаружения возникающего отклонения от нормального хода или наметившегося отклонения теплового состояния печи от заданного. При этом предусмотрена возможность регулирования теплового режима доменной печи как снизу (температура и влажность, расход природного газа и кислорода) при кратковременном (до 8 часов) нарушении, так и сверху (рудная нагрузка, режим загрузки) при длительных (более 8 часов и до нескольких суток) прогнозируемых отклонениях от заданного значения содержания кремния в чугуне.

9. Архивный модуль представляет собой программное средство, обеспечивающее хранение непрерывных реализаций трендов параметров состояния, основных контролируемых параметров, расчетных и фактических значений управляющих воздействий. Этот модуль также сохраняет результаты работы подсистем хода и теплового состояния доменной печи.

10. Модуль развития и корректировки базы знаний. Является программным модулем и предназначен:

• для включения новых порождающих правил;

• для установки и корректировки коэффициентов уверенности для порождающих правил;

• для тестирования базы знаний на контрольных сценариях развития расстройств печи.

11. Подсистема отображения информации. Модуль предназначен для представления технологическому персоналу необходимой информации о ходе доменной плавки. При этом поддерживается два режима:

• автоматический (постоянный вывод информации на монитор компьютера);

• диалоговый – по запросу пользователя.

Система отображения обеспечивает:

• текущее значение вероятностей появления и развития того или иного хода доменной печи и ее теплового состояния;

• графическое представление текущей тенденции развития вероятностей того или иного хода печи за последние 24 часа;

• необходимые разъяснения по заключениям экспертных систем по запросу технологического персонала;

• вывод на экран монитора экстренных сообщений (перекос уровня засыпи, отклонение теоретической температуры горения от заданной, неисправность датчиков, прекращение поступления данных в систему и т.п.);

• графическое представление изменения теоретической температуры горения;

• графическое отображение газодинамических характеристик столба шихты (текущих и предельных).