基于并發(fā)潛結(jié)構(gòu)映射的豎爐焙燒過程故障診斷.pdf

1、豎爐焙燒過程是赤鐵礦選礦處理最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一，主要工藝流程是對礦石進行高溫焙燒，將弱磁性的原料礦石變成強磁性磁選礦物，再利用下游的磁選工序來獲得高品位鐵精礦。豎爐焙燒過程產(chǎn)品質(zhì)量好壞直接關(guān)乎衡量選礦效果的金屬回收率和精礦品位等生產(chǎn)指標(biāo)是否能滿足企業(yè)要求。
　　豎爐焙燒過程包含復(fù)雜的物理、化學(xué)還原變化和較多的不確定因素，導(dǎo)致生產(chǎn)波動較大。如果豎爐運行條件異常變化，或操作員不能有效地根據(jù)豎爐過程的綜合復(fù)雜變化來進行合理操作或處理不及

2、時，都將可能導(dǎo)致豎爐的工作狀態(tài)變化不穩(wěn)定甚至停滯，造成上火、冒火、過還原、欠還原等故障。這些故障與產(chǎn)品質(zhì)量（即磁選管回收率）和過程運行安全密切相關(guān)，有必要進行豎爐焙燒故障診斷特別是質(zhì)量相關(guān)故障診斷。但傳統(tǒng)的豎爐焙燒過程故障診斷方法存在局限，一方面，傳統(tǒng)基于知識的規(guī)則推理方法只能診斷回路設(shè)定值（燃燒室溫度、還原煤氣流量、搬出時間）不當(dāng)引起的故障且不能診斷故障變量;另一方面，數(shù)據(jù)驅(qū)動的基于主元分析的故障診斷方法無法診斷故障與產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)系。

3、
　　針對上述問題，本文依托國家973計劃項目和國家自然科學(xué)基金青年基金項目，進行數(shù)據(jù)驅(qū)動的豎爐焙燒過程的故障診斷方法創(chuàng)新研究與改進。研究工作主要包括以下幾個方面:
　　(1)提出數(shù)據(jù)驅(qū)動的基于并發(fā)潛結(jié)構(gòu)映射的故障聯(lián)合檢測與診斷方法。首先，利用正常歷史數(shù)據(jù)進行并發(fā)潛結(jié)構(gòu)映射分解;對分解得到的各子空間分別定義統(tǒng)計指標(biāo)，根據(jù)實時數(shù)據(jù)的統(tǒng)計指標(biāo)是否超限來實現(xiàn)對過程與質(zhì)量相關(guān)的聯(lián)合故障檢測;在并發(fā)潛結(jié)構(gòu)映射模型基礎(chǔ)上，提出基于并發(fā)潛

4、結(jié)構(gòu)映射貢獻(xiàn)圖的故障變量診斷方法來診斷質(zhì)量相關(guān)故障原因變量，即故障位置;最后，利用田納西-伊斯曼過程的數(shù)據(jù)仿真驗證了所提方法的有效性。
　　(2)將所提的并發(fā)潛結(jié)構(gòu)映射故障診斷方法與豎爐焙燒過程相結(jié)合，提出基于并發(fā)潛結(jié)構(gòu)映射的豎爐焙燒過程故障診斷方法。該方法利用并發(fā)潛結(jié)構(gòu)映射方法診斷豎爐焙燒過程質(zhì)量（磁選管回收率）相關(guān)故障，基于所提出的并發(fā)潛結(jié)構(gòu)映射貢獻(xiàn)圖方法來診斷豎爐焙燒過程故障變量，基于重構(gòu)的方法來診斷出豎爐焙燒過程故障類型。

5、
　　(3)在豎爐焙燒過程運行控制仿真實驗平臺上，進行豎爐焙燒過程故障診斷實驗，并與基于主元分析的豎爐焙燒過程故障診斷方法進行比較分析。正常工況下實驗的結(jié)果表明:相比基于主元分析故障診斷方法，本文所提方法使誤報率降低5.3％。在豎爐故障工況下故障診斷實驗的結(jié)果表明:本文所提方法可以診斷故障是否對豎爐焙燒過程產(chǎn)品質(zhì)量磁選管回收率產(chǎn)生影響;而且由過還原故障實驗結(jié)果可以看出，傳統(tǒng)的基于主元分析的故障診斷方法僅能診斷出還原煤氣流量異常，本