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烧结过程决策支持系统的设计与实现

作者:刘政华, 吴敏,王春生2009.11.02阅读 27074

        0 引言
        在现代钢铁企业产品质量管理中,建立和发 展现代化的产品质量信息分析决策支持系统,可 以帮助钢铁企业技术人员有效分析产品质量,准 确把握产品质量动态CONTROL ENGINEERING China版权所有,实现对整个产品质量过程 有效的管理和决策,对钢铁企业降低生产成本,提 高经济、社会效益,具有重要意义[ 1 - 3 ] 。 烧结矿一直是国内外高炉炼铁的主要原料, 占高炉炉料的90%以上。烧结过程不仅能使矿粉   成块,而且还对高炉炉料起着火法预处理的作用, 使高炉冶炼达到高产、优质、低耗的目的。烧结矿 质量的优劣将直接影响到炼铁生产的产量、质量 及能源消耗,因此钢铁企业烧结过程的质量管理 尤为重要,而控制图是最重要的质量管理工具,针 对控制图统计分析,很多学者进行了深入研究,并 在一些领域取得了成功应用[ 4 - 6 ] 。
        目前在钢铁企业烧结过程质量管理中,一些 企业质量分析仅凭人工经验,缺乏对生产过程进行全面的关联分析,无法及时发现生产过程中的 异常信息并做出相应的调整。本文针对某大型钢 铁企业烧结过程的质量管理问题,建立基于控制 图分析的烧结过程决策支持系统,可以帮助决策 者准确地掌握生产过程中的有用信息,并有效指 导生产调整。
        1 系统总体结构及功能
        系统采用如图1 所示的总体框架,以Oracle 10g作为基础数据库,数据由两部分组成,一部分 是通过人工录入的各种质量数据,包括中和矿、烧 结矿的质量指标数据;另一部分是通过实时数据 库从烧结控制系统取得的工艺参数数据,这部分 数据可以通过相关工具转存到关系数据库中,主 要为烧结过程工艺参数、下料信息等。
        系统首先从Oracle数据库中读取质量、工艺 参数数据,并对这些数据进行主成分分析和灰色 关联分析,计算出影响质量各因素的关联度www.cechina.cn,根据 关联度确定影响质量的关键参数。针对确定的主 要质量指标和关键参数绘制控制图,对控制图进 行分析,根据选定的异常准则进行判断www.cechina.cn,出现异常 情况报警,并通过异常诊断方法进行原因分析,为 指导生产调整提供依据。

 系统总体框架


        2 烧结过程关键参数确定
        211 主成分分析
        烧结生产过程涉及众多质量指标CONTROL ENGINEERING China版权所有,但是指标 太多不仅会增加计算的复杂性,而且也会给合理 分析问题和解决问题带来困难。一般说来,每个 指标都提供了一定的信息,但其重要性有所不同, 而在很多情况下,指标之间有一定的相关性,使得 这些指标提供的信息在一定程度上有所重叠。因 此人们希望用极少数相关互补的新指标来反映原 指标提供的绝大部分信息,通过对新指标的分析 达到解决问题的目的[ 7 ] 。
        烧结矿质量指标主要包括化学成分指标:全 铁含量、氧化铁含量、氧化镁含量、硫含量、磷含 量、碱度;物理性能指标:转鼓强度、粒度( 10 ~40 mm) 。这里分别用x1 , x2 , ⋯, x8 表示。采集一组 现场数据,按照主成分分析步骤计算过程如下:

计算结果
式一

点击看原图


        212 灰色关联分析
        烧结过程作为一个复杂的工业过程,对烧结 矿质量有影响的参数众多,包括原料成分、配比、 工艺参数等,而且众多指标之间同样存在一定的 关联性。因此在分析质量异常原因时www.cechina.cn,需要采用 关联分析方法,确定烧结矿质量与各影响因素的 关联性强弱。
        灰色关联分析方法,是根据因素之间发展态 势相似或相异程度,来衡量因素间关联程度的方 法。它可在不完全的信息中,对所要分析研究
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