JP6690081B2 - Operation status evaluation system - Google Patents
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Description
本発明は、銑鉄を製造する高炉において発生する「吹抜け」の規模や危険度などを予測し、操業オペレータに予測内容を通知する操業状況評価システムに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an operation status evaluation system that predicts the scale and risk of “blown-out” that occurs in a blast furnace that produces pig iron, and notifies the operator of the details of the prediction.
従来から、高炉では、その上部から鉄鉱石、コークス、石灰石などの炉内装入物を層状に装入し、下部から熱風を吹込んで、鉄鉱石の還元、溶解等の一連の反応を行わせ、銑鉄を製造している。炉内装入物に関しては、高炉内で半径方向に適正なガス流速分布が得られるように装入位置や粒度を調整する。また、吹き込む熱風に関しては、高炉下部の側壁に設置された羽口からの送風条件(送風温度や送風湿分など)を適切に制御する。つまり、高炉では、かかる制御を適切に行い、鉄鉱石の還元、溶解等の一連の反応を効率よく進行させ、所望とする銑鉄の温度(出銑温度)が確保できるように操業を行っている。 Conventionally, in a blast furnace, iron ore, coke, furnace interior contents such as limestone are charged in layers from the upper part, hot air is blown from the lower part, and a series of reactions such as reduction or melting of the iron ore is performed, Manufactures pig iron. Regarding the furnace interior charge, the charging position and particle size are adjusted so that an appropriate gas flow velocity distribution can be obtained in the radial direction in the blast furnace. Regarding the hot air to be blown, the blowing conditions (blast temperature, blowing moisture, etc.) from the tuyere installed on the side wall of the lower part of the blast furnace are appropriately controlled. In other words, in the blast furnace, such control is appropriately performed, and a series of reactions such as reduction and dissolution of iron ore are efficiently progressed, and operation is performed so that a desired pig iron temperature (pilot temperature) can be secured. .
ところで、高炉操業中には、「吹抜け」といわれる事象が発生する可能性がある。吹抜けとは、通気性が悪化した高炉内において、比較的通気性の良い部分にガスが偏って流通し、高温ガスが炉頂より放出される現象である。
吹抜けが生じると、固体とガスとの熱交換が十分に行われなくなるため、ガスが高温のまま直接、高炉上部へ行くこととなり、銑鉄の温度低下などが発生し、銑鉄の製造が正常に行われないことになる。それ故、吹抜けが発生する可能性などを予測することは高炉の安定操業の観点から非常に重要である。
By the way, during the operation of the blast furnace, an event called "blown through" may occur. The blow-through is a phenomenon in which a high-temperature gas is discharged from the top of a furnace by unevenly distributing gas in a relatively well-ventilated portion in a blast furnace with poor air permeability.
If a blow-through occurs, heat exchange between the solid and the gas will not be sufficiently carried out, and the gas will go directly to the upper part of the blast furnace at a high temperature, causing a drop in pig iron temperature, etc. I will not be missed. Therefore, it is very important to predict the possibility of blow-by from the viewpoint of stable operation of the blast furnace.
上記の理由により、高炉操業における吹抜けに関する予測技術が既に開発されている。
例えば、特許文献1は、炉内に装入した装入物から溶銑を生成する高炉の操業中、前記高炉内の物理量を測定し、その結果に基づいて吹抜けの発生を予測する方法を開示する。この特許文献1の方法では、高炉の高さ方向へ適宜距離を隔てた2つの位置で前記物理量を経時的に測定し、得られた両物理量の差を算出し、算出された位置的差分と異なる時刻の位置的差分との差である経時的差分を求め、得られた経時的差分及び前記位置的差分を用いて吹抜けが発生するか否かを判断するものとなっている。
For the above reasons, the prediction technology for blow-through in blast furnace operation has already been developed.
For example, Patent Document 1 discloses a method of measuring a physical quantity in the blast furnace during operation of a blast furnace that produces hot metal from a charging material charged in the furnace, and predicting occurrence of blow-through based on the result. . In the method of Patent Document 1, the physical quantity is measured with time at two positions that are appropriately separated in the height direction of the blast furnace, the difference between the obtained physical quantities is calculated, and the calculated positional difference is calculated. A temporal difference, which is a difference from the positional difference at different times, is obtained, and it is determined whether or not blow-through occurs by using the obtained temporal difference and the positional difference.
従来より、高炉操業では、操業オペレータが自ら蓄積した経験に基づき、各種センサ情報(例えば、炉壁の温度など)から操業状態を判断した上で、高炉が安定的に稼働するように各種操業条件(送風条件や炉内装入物の投入量など)を制御することが行われている。
ところが、近年では、例えば、高炉操業における原料として、従来では使用されていない未経験の原料(例えば、鉄鉱石や焼結鉱など)が用いられるなど、操業環境の変化が発生する場合がある。このような変化に対して操業条件を適切に制御できなかった場合には、吹抜けなどの高炉トラブルが発生する可能性が大きくなる虞がある。操業オペレータが未経験の場合や、経験豊富な操業オペレータでも、適切な操業状態の判断・操業条件の制御を行うことが難しくなる可能性がある。
Conventionally, in blast furnace operation, based on the experience accumulated by the operator, the operating condition is judged from various sensor information (for example, the temperature of the furnace wall), and various operating conditions are ensured so that the blast furnace operates stably. (Blower conditions, the amount of furnace interior charge, etc.) are controlled.
However, in recent years, a change in the operating environment may occur, for example, as an unexperienced raw material that has not been used conventionally (for example, iron ore or sintered ore) is used as a raw material in blast furnace operation. If the operating conditions cannot be appropriately controlled in response to such changes, there is a possibility that blast furnace trouble such as blow through may occur. When the operating operator is inexperienced, or even an experienced operating operator may have difficulty in appropriately determining the operating state and controlling the operating conditions.
このような状況下で、特に「吹抜け」とよばれる突発的な炉内ガスの放出事象を予防することを考慮したとき、上記の特許文献1の技術による吹抜けの発生予測方法を採用することが考えられる。
しかしながら、特許文献1の技術を採用したとしても、実際に吹抜けを確実に予防することは難しいと思われる。理由としては、上記した特許文献1の技術により、吹抜けが発生するか否かを判断できるかもしれないが、吹抜けによりガスとともに外部に放出される熱を補償するために必要な熱量規模、すなわち「吹抜けの規模」を予測できないためである。
Under such circumstances, especially considering the prevention of a sudden in-furnace gas release event called "blowing through", it is possible to adopt the method of predicting blowing through according to the technique of Patent Document 1 above. Conceivable.
However, even if the technique of Patent Document 1 is adopted, it seems difficult to actually prevent the blow through. The reason is that it may be possible to determine whether or not a blow-through occurs by the technique of Patent Document 1 described above, but the amount of heat required to compensate the heat released to the outside with the gas due to the blow-through, that is, " This is because it is not possible to predict the scale of the atrium.
そこで、本発明は上記問題点を鑑み、高炉の操業を行うに際して、吹抜けが発生する危険性だけでなく、吹抜けが発生した際の規模予測を行い、その予測結果をオペレータに対して表示することで、より確実な吹抜けおよび吹抜け発生にともなう炉熱低下などのトラブルの予防が可能となる操業状況評価システムを提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, the present invention not only risks the occurrence of blow-through when operating a blast furnace, but also makes a scale prediction when a blow-through occurs, and displays the prediction result to the operator. It is an object of the present invention to provide an operating condition evaluation system capable of more reliably preventing blow-throughs and troubles such as a decrease in furnace heat due to occurrence of blow-throughs.
上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明に係る操業状況評価システムは、高炉に装着されたセンサで周期的に計測される値および計測された当該値から計算される値を時系列データとして記憶するデータ格納部と、前記データ格納部に記憶された値を用いて吹抜けに関する予測を行う予測部と、前記データ格納部に記憶された値と、前記予測部で予測された予測結果とをオペレータが確認できるよう表示する表示部と、を有し、前記予測部は、前記高炉から時系列データを取得するデータ取得部と、前記時系列データの中に存在する、高炉の周囲および高さ方向における圧力の変動と、炉壁温度とを用いて通気状態を表す指標値を求め、炉体圧、送風圧、炉頂ガス温度、及びステーブ温度を用いて炉況の悪さを示すスコアを求め、前記指標値と前記スコアを用いて吹抜けの危険度を計算する解析部と、を有し、前記解析部は、前記時系列データの中のステーブ温度を用いて吹抜けが発生した場合の熱損失度合いを表す規模指標値を有し、前記高炉の上部の温度と、前記高炉の上部における高さ方向の温度分布とが、それぞれ異常値となったときに、前記規模指標値が大きくなる構成とされていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the following technical measures are taken in the present invention.
An operation status evaluation system according to the present invention includes a data storage unit that stores, as time-series data, a value periodically measured by a sensor mounted on a blast furnace and a value calculated from the measured value, and the data storage. And a display unit for displaying a value stored in the data storage unit and a prediction result predicted by the prediction unit so that an operator can confirm the value. , And the prediction unit is a data acquisition unit that acquires time-series data from the blast furnace, and a fluctuation of pressure existing in the time-series data around the blast furnace and in a height direction, and a furnace wall temperature. obtains an index value that represents the ventilation state by using a preparative, furnace pressure, feed air pressure, obtains a score indicating a poor furnace situation with top gas temperature, and the staves temperature, using the score and the index value The danger of a void Possess an analysis section for calculating a degree, wherein the analysis unit has a size index value indicating the heat loss degree when blow with stave temperature in the time-series data is generated, the blast furnace When the temperature of the upper part and the temperature distribution in the height direction in the upper part of the blast furnace have abnormal values, the scale index value is increased .
なお、好ましくは、前記表示部は、前記吹抜けの危険度があらかじめ定められている閾値を超えた時点で警報発令を表す表示を行う手段を備えており、過去期間にさかのぼって計算された指標から計算される平均値があらかじめ定められた値を上回っている間は、前記吹抜けの危険度を示す警報表示を継続し、前記警報が発令し、かつ炉体圧が閾値を超えた時に減風を指示するとよい。 Incidentally, preferably, the display unit, the risk of pre-Symbol blow is provided with a means for performing a display indicating the alarm issued when exceeding the threshold value is predetermined, calculated retroactively period index while the average value calculated exceeds the predetermined value from continues the alarm display indicating the risk of the blow, the alarm is issued, and the wind reduction when the furnace pressure exceeds a threshold value may If you instruct.
なお、好ましくは、前記予測部は、前記炉体圧の変動と、前記ステーブ温度の周方向の偏りと、前記ステーブ温度の高さ方向の温度分布変化とのそれぞれについて、通常値から乖離すると大きな値となる指標を定めて、これら3つの指標の最小値を通気状態の悪さを表す指標値とする構成とされているとよい。
なお、好ましくは、前記予測部は、前記高炉ステーブ温度の高さ方向の分布にもとづいて、上部に熱がたまっていると推定されること、前記高炉内の融着帯の根の位置が通常の位置より上がっていると推定されること、送風圧が通常より大きくなっていること、炉頂ガス温度が通常より高くなっていること、のそれぞれを、吹抜けの発生リスクが高くなる状態として定義し、これら5つの状態の成立有無をスコアとして計算する構成とされているとよい。
In addition, preferably, the prediction unit is large when the deviation from the normal value for each of the fluctuation of the furnace body pressure, the circumferential bias of the stave temperature, and the temperature distribution change of the stave temperature in the height direction. It is preferable that the index which is a value is determined and the minimum value of these three indexes is set as the index value that represents the poor ventilation state.
In addition, preferably, the predicting unit, based on the distribution of the blast furnace stave temperature in the height direction, that heat is estimated to be accumulated in the upper part, the position of the root of the cohesive zone in the blast furnace is usually Is assumed to be higher than normal, the blast pressure is higher than normal, and the furnace top gas temperature is higher than normal. However, it is preferable that the presence / absence of these five states is calculated as a score.
なお、好ましくは、前記指標値、前記スコア、及び前記規模指標値を組み合わせた指標を、吹抜けリスク指標として計算するとよい。 Contact name Preferably, the index value, the score, and an index combining the scale index value, may be calculated as a blow-risk indicator.
本発明に係る操業状況評価システムによれば、高炉の操業を行うに際して、吹抜けが発生する危険性だけでなく、吹抜けが発生した際の規模予測を行い、その予測結果をオペレータに対して表示することで、より確実な吹抜けの予防が可能となる。 According to the operation status evaluation system according to the present invention, when operating a blast furnace, not only the risk of occurrence of blow-through, but also the scale prediction when the blow-through occurs, and the prediction result is displayed to the operator. As a result, it is possible to more reliably prevent the blow through.
以下、本発明にかかる高炉の操業状況評価システムの実施形態を、図を基に説明する。
図1は、本発明の予測システム、及び予測システムが設けられた高炉設備を示した模式図である。
図1に示す如く、高炉設備は、その中核として高炉1(高炉本体)を有している。
高炉1は、外部を鋼板製の鉄皮2で覆い、内部を耐火物3(耐火煉瓦)で内張りした竪型円筒状の炉体を有している。炉体は、上部から下方にかけて下広がりになっており、上からシャフト部、直胴状のベリー部、さらにその下に、上広がりのボッシュ部、そして最下部の炉床部を有する。各部とも鉄皮2の内側面には耐火物3が貼り付けてあり、鉄皮2と耐火物3の間には、ステーブと呼ばれる水冷金物を埋設して冷却可能とされている場合がある。また、冷却板を埋設して冷却可能とされている場合もある。
An embodiment of a blast furnace operation status evaluation system according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a prediction system of the present invention and blast furnace equipment provided with the prediction system.
As shown in FIG. 1, the blast furnace facility has a blast furnace 1 (blast furnace main body) as its core.
The blast furnace 1 has a vertical cylindrical furnace body whose outside is covered with a steel skin 2 and whose inside is lined with a refractory 3 (refractory brick). The furnace body extends downward from the upper part to the lower part, and has a shaft part, a straight belly part from the top, a bosch part that expands upward, and a bottom part of the hearth at the bottom. In each case, a refractory 3 is attached to the inner surface of the iron shell 2, and a water-cooled metal object called a stave may be embedded between the iron shell 2 and the refractory 3 to allow cooling. In some cases, a cooling plate is embedded to allow cooling.
炉床部の側壁には、炉内に熱風や微粉炭を吹き込む開口(羽口4)が放射状に設けられている。操業時においては、高炉1内であって羽口4の先には、羽口4からの送風によって、いわゆる「レースウェイ5」と呼ばれるコークスが著しく疎な状態で存在する空洞部分が形成されている。
さらに、炉床部の側壁には、銑鉄S(溶銑)を取り出す出銑口が設けてある。この出銑口より、銑鉄Sが取り出される。
The side wall of the hearth floor is radially provided with openings (tuyere 4) for blowing hot air or pulverized coal into the furnace. At the time of operation, in the blast furnace 1 and at the tip of the tuyere 4, a blown air from the tuyere 4 forms a hollow portion called so-called "raceway 5" in which coke exists in a very sparse state. There is.
Further, the side wall of the hearth is provided with a tap hole for taking out pig iron S (hot metal). The pig iron S is taken out from this tap hole.
高炉1に付帯する設備としては、高炉1の炉頂へ鉄鉱石やコークスなどの原料を運び上げるベルトコンベア、搬送された原料を一時貯蔵するホッパ、原料を炉内の径方向に適正な分布で装入するベル式またはベルレス式の装入装置、熱風を作る熱風炉などがある。
付帯設備の一つである装入装置により、鉄鉱石とコークスなどの燃料を兼ねる還元材を高炉1の頂部から層状となるように投入する。加えて、不純物除去の目的で石灰石を入れるようにしている。このように原料が供給された高炉1に対して、羽口4から熱風を吹き入れて内部のコークスを燃焼させ、鉄鉱石の還元、溶解等の一連の反応を行わせ、銑鉄Sを製造する。
The equipment attached to the blast furnace 1 is a belt conveyor that conveys raw materials such as iron ore and coke to the top of the blast furnace 1, a hopper that temporarily stores the conveyed raw materials, and a proper distribution of the raw materials in the radial direction inside the furnace. There are bell-type or bell-less type charging devices for charging, and hot-air stoves that produce hot air.
Using a charging device, which is one of the auxiliary equipment, iron ore and a reducing material that also serves as a fuel such as coke are charged from the top of the blast furnace 1 in a layered manner. In addition, limestone is added for the purpose of removing impurities. Hot air is blown into the blast furnace 1 to which the raw material is supplied from the tuyere 4 to burn the coke therein, and a series of reactions such as reduction and dissolution of iron ore are performed to produce pig iron S. .
上記した高炉1を操業するに際しては、鉄鉱石の還元、溶解等の一連の反応が効率よく進行し、所望とする銑鉄Sの温度(出銑温度)が確保できるように、オペレータMは操業条件を制御している。
例えば、高炉1からの銑鉄Sの取り出しは、数時間間隔(例えば30分〜2時間)で行われる故、高炉操業を行うにあたっては、次に出銑される銑鉄Sの温度を目指しつつ、鉄鉱石やコークスの量などを制御する。合わせて、羽口4から吹き込まれる熱風の温度(送風温度)、添加湿分、微粉炭の吹き込み量なども制御する。
When operating the blast furnace 1 described above, the operator M operates under operating conditions so that a series of reactions such as reduction and dissolution of iron ore proceed efficiently and a desired temperature of the pig iron S (piping temperature) can be secured. Are in control.
For example, since the pig iron S is taken out from the blast furnace 1 at intervals of several hours (for example, 30 minutes to 2 hours), when performing the blast furnace operation, while aiming at the temperature of the pig iron S to be tapped next, the iron ore Control the amount of stones and coke. In addition, the temperature of hot air blown from the tuyere 4 (blast temperature), added moisture, the amount of pulverized coal blown, and the like are also controlled.
そこで、本発明の操業状況評価システムは、高炉1の操業を行うに際して、吹抜けが発生する危険性だけでなく、吹抜けが発生した際の規模予測を行い、その予測結果をオペレータに対して表示することで、より確実な吹抜けおよびそれに起因するトラブルの予防を可能にしている。
以下、本発明の高炉1の操業状況評価システムの第1技術例を述べることにする。
Therefore, the operation status evaluation system of the present invention performs not only the risk of occurrence of blow-through at the time of operating the blast furnace 1, but also the scale prediction when the blow-through occurs, and displays the prediction result to the operator. This makes it possible to more reliably prevent blowouts and troubles resulting from them.
Hereinafter, a first technical example of the operation status evaluation system for the blast furnace 1 of the present invention will be described.
本発明は、高炉1の操業実績の分析などを通じて得られた知見、すなわち「高炉1における吹抜け発生時には、炉壁の温度分布も通常とは大きく隔たった状態になっている場合が多い」という知見に基づくものとなっている。具体的には、本発明らは、「炉壁に埋設されたステーブの温度が高炉1の上下方向の高さに依らず通常よりも極めて高温になる、言い換えれば炉壁全体が高温になると、高炉1内で生じる吹抜けの規模、すなわち吹抜け時に失われる熱量が大きくなり、操業トラブルリスクが高くなる」ことを知見に基づいている。第1技術例の操業状況評価システムは、斯かる知見を反映したものとなっている。 The present invention is based on the knowledge obtained through analysis of the operation results of the blast furnace 1, that is, "when the blow-through occurs in the blast furnace 1, the temperature distribution of the furnace wall is often far from the normal state". It is based on. Specifically, the present invention states that “the temperature of the stave buried in the furnace wall becomes extremely higher than usual regardless of the height of the blast furnace 1 in the vertical direction, in other words, when the entire furnace wall becomes high in temperature, It is based on the knowledge that the scale of blow-through that occurs in the blast furnace 1, that is, the amount of heat lost during blow-through increases, and the risk of operational trouble increases. The operation status evaluation system of the first technical example reflects such knowledge.
具体的には、第1技術例の操業状況評価システムは、銑鉄を製造する高炉に設けられ、且つ高炉で発生するトラブルに関する予測を行うものであり、オペレータが確認可能な表示部と、高炉でのトラブルの1つである「吹抜け」に関する予測を行う予測部と、を有している。そして、この予測部は、現状の操業状況において「吹抜け」が発生した際の当該「吹抜け」の規模の予測を行うと共に、「吹抜け」が発生する可能性を算出する。つまり、第1技術例の表示部は、予測部で予測された「吹抜け」の規模、及び「吹抜け」が発生可能性をいずれも表示するものとなっている。 Specifically, the operation status evaluation system of the first technical example is provided in a blast furnace that produces pig iron, and predicts troubles that occur in the blast furnace. The operator can confirm the display and the blast furnace. And a prediction unit that makes a prediction regarding “blown-out”, which is one of the problems. Then, the predicting unit predicts the scale of the "blown-out" when the "blown-out" occurs in the current operating condition, and calculates the possibility of the "blown-out". In other words, the display unit of the first technical example displays both the scale of the “blown-out” predicted by the prediction unit and the possibility of occurrence of the “blown-out”.
つまり、予測部は0以上1以下の値を有し、且つ「吹抜け」の規模を示す「吹抜け規模予測スコア」を算出するものとされており、また表示部は予測部で算出された「吹抜け規模予測スコア」を表示する構成とされている。
また、予測部は、「吹抜け」が発生する可能性を示す「吹抜け発生予測スコア」を算出するものとされており、表示部は、予測部で算出された「吹抜け発生予測スコア」を表示するものともなっている。
That is, the prediction unit has a value of 0 or more and 1 or less, and is supposed to calculate the “small-air-scale prediction score” indicating the scale of the “small”, and the display unit calculates “small-air” calculated by the prediction unit. It is configured to display "scale prediction score".
Further, the prediction unit is supposed to calculate a “blowing occurrence prediction score” indicating the possibility of occurrence of “blowing”, and the display unit displays the “blowing occurrence prediction score” calculated by the prediction unit. It is also a thing.
上述した「吹抜け規模予測スコア」は、高炉の高さ方向に沿った複数の炉壁温度を基に算出される。具体的には、予測部は、高炉の高さ方向に沿った複数の炉壁温度の平均値、及び高炉の高さ方向に沿った複数の炉壁温度の平均値の差を基に、「吹抜け規模予測スコア」を算出する。
また、表示部は、予測部で予測された「吹抜け規模予測スコア」の時系列データと、予測部で算出された「吹抜け発生予測スコア」の時系列データと、時系列データの各時刻に対応する高炉内の状況を示す「高炉内情報」と、を表示する構成とされている。この「高炉内情報」は、時系列データの各時刻に対応する高炉内の状況が、過去の操業実績の分布においてどの位置にあるかを示した値として算出される。さらに、「高炉内情報」を算出するにあたっては、過去の操業実績として、高炉内の圧力、及び、高炉内の温度を用いることができる。
The above-mentioned “blown-out scale prediction score” is calculated based on a plurality of furnace wall temperatures along the height direction of the blast furnace. Specifically, the prediction unit, based on the difference between the average value of the plurality of furnace wall temperature along the height direction of the blast furnace, and the average value of the plurality of furnace wall temperature along the height direction of the blast furnace, Calculate the blowout scale prediction score.
In addition, the display unit corresponds to the time series data of the “air blowout scale prediction score” predicted by the prediction unit, the time series data of the “air blowout occurrence prediction score” calculated by the prediction unit, and each time of the time series data. It is configured to display "inside blast furnace information", which indicates the status inside the blast furnace. This "inside blast furnace information" is calculated as a value indicating where in the distribution of past operation results the situation in the blast furnace corresponding to each time of the time series data is. Furthermore, in calculating the “information inside the blast furnace”, the pressure inside the blast furnace and the temperature inside the blast furnace can be used as past operation results.
上述した第1技術例の操業状況評価システムをさらに詳細に説明する。
第1技術例の操業状況評価システムは、オペレータMが確認可能な表示部(予測モニタ11)と、高炉1でのトラブルの1つである「吹抜け」に関する予測を行う予測部13(予測モデル)と、を有している。
予測モニタ11は、液晶モニタやCRTモニタで構成され、コントロール室内に設置されている。オペレータMは常にこの予測モニタ11を視聴可能な状態となっている。
The operating condition evaluation system of the above-mentioned first technical example will be described in more detail.
The operation status evaluation system of the first technical example includes a display unit (prediction monitor 11) that can be confirmed by the operator M, and a prediction unit 13 (prediction model) that predicts "blowing through" that is one of the troubles in the blast furnace 1. And have.
The prediction monitor 11 includes a liquid crystal monitor and a CRT monitor and is installed in the control room. The operator M is always in a state of being able to view the prediction monitor 11.
また、予測部13では、現状の操業状況において「吹抜け」が発生した際の当該「吹抜け」の規模の予測(予測モデルの計算)が行われると共に、「吹抜け」が発生する可能性の演算が行われる。
予測モデルは予測システム10に設けられたコンピュータ12乃至はプロコン内にソフトウエアの形で実現されている。
In addition, the predicting unit 13 predicts the scale of the “air blow-out” (calculation of a prediction model) when the “air blow-through” occurs in the current operating condition, and calculates the possibility of occurrence of the “air blow-through”. Done.
The prediction model is realized in the form of software in the computer 12 or the computer provided in the prediction system 10.
具体的には、このコンピュータ12は、内部に演算装置を備えると共に記憶装置を備えていて、当該コンピュータ12に対する指示や外部からの信号を取り込むための入力装置や演算結果を表示する出力装置を備えている。
予測モデルはプログラム化されてハードディスクで構成された記憶装置に記憶されており、この予測モデルをMPUなどで構成された演算装置により演算する。演算にあたっては、AD変換ボードなどで構成された入力装置を介して、操業中の高炉1から得られた実績値(高炉1の高さ方向に沿った複数の炉壁温度の実績値)が入力され、予測モデルの条件値として採用される。実績値は、キーボードなどの入力装置により直接入力されてもよい。
Specifically, the computer 12 includes an arithmetic device and a storage device therein, and an input device for receiving an instruction to the computer 12 and a signal from the outside and an output device for displaying an arithmetic result. ing.
The prediction model is programmed and stored in a storage device including a hard disk, and the prediction model is calculated by a calculation device including an MPU or the like. In the calculation, the actual value obtained from the operating blast furnace 1 (the actual value of the plurality of furnace wall temperatures along the height direction of the blast furnace 1) is input through an input device composed of an AD conversion board or the like. Is adopted as the condition value of the prediction model. The actual value may be directly input by an input device such as a keyboard.
演算装置で演算された結果(予測モデルの予測値)は、記憶装置に記録されると共に、出力装置すなわち予測モニタ11に表示される。予測モニタ11には、入力装置を介して入力された高炉1の実績値も同時に表示されるようにするとよい。
第1技術例の場合、予測モデルで算出され且つ予測モニタ11に表示される予測情報としては、0以上1以下の値を以てして「吹抜け」の規模を示す「吹抜け規模予測スコア」が採用されている。この吹抜け規模予測スコアは、予測部13にて、高炉1の高さ方向に沿った複数の炉壁温度を基に算出される。詳しくは、予測モデルは、予測部13にて、高炉1の高さ方向に沿った複数の炉壁温度の平均値、及び高炉1の高さ方向に沿った複数の炉壁温度の平均値の差を基に、吹抜け規模予測スコアを算出するように構成されている。
The result (predicted value of the prediction model) calculated by the calculation device is recorded in the storage device and displayed on the output device, that is, the prediction monitor 11. The actual value of the blast furnace 1 input through the input device may be simultaneously displayed on the prediction monitor 11.
In the case of the first technical example, as the prediction information calculated by the prediction model and displayed on the prediction monitor 11, a “blown-around scale prediction score” indicating a scale of the “blunder” with a value of 0 or more and 1 or less is adopted. ing. This blow-through scale prediction score is calculated by the prediction unit 13 based on a plurality of furnace wall temperatures along the height direction of the blast furnace 1. Specifically, the prediction model is such that the prediction unit 13 calculates an average value of a plurality of furnace wall temperatures along the height direction of the blast furnace 1 and an average value of a plurality of furnace wall temperatures along the height direction of the blast furnace 1. It is configured to calculate a blow-through scale prediction score based on the difference.
以下、「吹抜け規模予測スコア」を求める手順を詳細に説明する。
予測モデルにおいては、吹抜け規模予測スコアは、以下のステップ1〜ステップ5を経て、計算される。
まず、ステップ1では、高炉1の炉壁温度を、高さ方向の複数の地点で測定する。具体的には、高炉1の炉壁には、ステーブと呼ばれる水冷金物が埋設してあり、このステーブの温度をもって炉壁温度としている。
Hereinafter, the procedure for obtaining the “blown-out scale prediction score” will be described in detail.
In the prediction model, the blow-through scale prediction score is calculated through the following steps 1 to 5.
First, in step 1, the furnace wall temperature of the blast furnace 1 is measured at a plurality of points in the height direction. Specifically, a water cooling metal fitting called a stave is embedded in the furnace wall of the blast furnace 1, and the temperature of this stave is used as the furnace wall temperature.
図2に示すように、第1技術例の場合、高炉1の低い位置からB3,A1〜A6,スキンフローの8つの測定点が設けられており、これら8つの測定点のうち、A4〜A6のそれぞれにおいて、計測されたステーブの温度を用いる。
なお、高炉1を横断面視した場合、周方向には、等間隔に複数のステーブが存在するため、これら複数のステーブの温度の平均値を算出するようにする。
As shown in FIG. 2, in the case of the first technical example, eight measurement points of B3, A1 to A6, and skin flow are provided from the lower position of the blast furnace 1, and among these eight measurement points, A4 to A6. In each of the above, the measured stave temperature is used.
When the blast furnace 1 is viewed in cross section, a plurality of staves exist at equal intervals in the circumferential direction. Therefore, the average value of the temperatures of the plurality of staves should be calculated.
ステップ2では、算出したステーブ温度の平均値に対して、ノイズカット処理(ローパスフィルタ処理)を行う。
すなわち、各時刻について過去240分の移動平均をとるようにする。移動平均後のステーブ温度(言い換えれば、炉壁温度)は、以下の通りである。
・A6のステーブ温度平均値:StvT_A6(t)
・A5のステーブ温度平均値:StvT_A5(t)
・A4のステーブ温度平均値:StvT_A4(t)
・A6のステーブ温度平均値からA4のステーブ温度平均値を引いた値(A6-A4のステーブ温度平均値の差):StvT_Diff(t)
上記の変数におけるtは時刻である。
In step 2, noise cut processing (low-pass filter processing) is performed on the calculated average value of the stave temperature.
That is, the moving average of the past 240 minutes is taken for each time. The stave temperature after moving average (in other words, furnace wall temperature) is as follows.
・ A6 stave temperature average value: StvT_A6 (t)
・ A5 average stave temperature: StvT_A5 (t)
・ A4 stave temperature average value: StvT_A4 (t)
-A6 stave temperature average value minus A4 stave temperature average value (difference between A6-A4 stave temperature average values): StvT_Diff (t)
T in the above variables is the time.
なお、A6-A4のステーブ温度平均値の差に加えて、A5-A4のステーブ温度平均値の差や、A6-A5のステーブ温度平均値の差を求めてもよい。
次に、ステップ3では、図3に示すように、計測されたステーブ温度の平均値を基に、それぞれ位置でのヒストグラム(度数分布)を考え、当該ヒストグラムにおける以下の点を求める。
Note that, in addition to the difference in average stave temperature of A6-A4, the difference in average stave temperature of A5-A4 or the difference in average stave temperature of A6-A5 may be obtained.
Next, in step 3, as shown in FIG. 3, a histogram (frequency distribution) at each position is considered based on the average value of the measured stave temperature, and the following points in the histogram are obtained.
・ヒストグラムにおけるピーク位置の値又は平均値:TOK
・累積頻度90%以上となる位置:TNG0
・累積頻度10%未満となる位置:TNG1
このヒストグラムにおいて、ステーブ温度平均値がピーク位置又は平均値の値を取るということは、高炉1が通常操業をしていることを示し、ステーブ温度平均値が累積頻度90%を超える、ないし、その値より小さい値をとる累積頻度が10%未満となる値にいたるということは、高炉1が通常状態とは大きく隔たった状態にあり、何らかのトラブルが発生するリスクが高くなっていることを意味している。
・ Peak position value or average value in the histogram: TOK
・ Position where cumulative frequency is 90% or more: TNG0
・ Position where cumulative frequency is less than 10%: TNG1
In this histogram, the fact that the average stave temperature value takes a peak position or an average value indicates that the blast furnace 1 is operating normally, and the average stave temperature exceeds 90% cumulative frequency, or When the cumulative frequency of taking a value smaller than the value reaches a value of less than 10%, it means that the blast furnace 1 is in a state far from the normal state, and there is a high risk that some trouble will occur. ing.
同様に、計測されたステーブ温度の平均値の差を基に、それぞれ位置でのヒストグラム(度数分布)を考え、当該ヒストグラムにおける以下の点を求める。
・ヒストグラムにおけるピーク位置の値又は平均値:DTOK
・累積頻度90%以上となる位置:DTNG0
・累積頻度10%未満となる位置:DTNG1
なお、ヒストグラムにおいて、ステーブ温度平均値の差がピーク位置の値又は平均値を取るということは、高炉1が通常操業をしていることを示し、ステーブ温度平均値の差がステーブ温度平均値が累積頻度90%を超える、ないし、その値より小さい値をとる累積頻度が10%未満となる値にいたるということは、高炉1が通常状態とは大きく隔たった状態にあり、何らかのトラブルが発生するリスクが高くなっていることを意味している。
Similarly, a histogram (frequency distribution) at each position is considered based on the difference between the average values of the measured stave temperatures, and the following points in the histogram are obtained.
・ Peak position value or average value in the histogram: DTOK
・ Position where cumulative frequency is 90% or more: DTNG0
・ Position where cumulative frequency is less than 10%: DTNG1
In the histogram, the fact that the difference in average stave temperature takes the value of the peak position or the average value indicates that the blast furnace 1 is operating normally, and the difference in average stave temperature is the average value of stave temperature. The cumulative frequency exceeds 90%, or the cumulative frequency is less than 10%, which means that the blast furnace 1 is far from the normal state and some trouble occurs. It means the risk is high.
ステップ4では、図4に示すように、ステップ3で算出されたステーブ温度平均値StvT_A6(t)、StvT_A5(t)、StvT_A4(t)、StvT_Diff(t)のそれぞれについて、式(1ー1)〜式(1ー3)、式(2)に従って、計測点ごと(高さごと)の吹抜け規模予測スコアを計算する。
Score_A4=F((StvT_A4(t)-TOK)/(TNG0 -TOK)) (1-1)
Score_A5=F((StvT_A5(t)-TOK)/(TNG0 -TOK)) (1-2)
Score_A6=F((StvT_A6(t)-TOK)/(TNG0 -TOK)) (1-3)
Score_Diff=F((StvT_Diff(t)-DTOK)/(DTNG1-DTOK)) (2)
ただし、F(X)は
X<0 ならば F(X)=0
0<X<1 ならば F(X)=X
X>1 ならば F(X)=1
という関数である。
式(1ー1)〜式(1ー3)を基に算出された吹抜け規模予測スコアにおいて、ヒストグラムにおけるピーク位置又は平均値TOKは、通常操業中の炉壁温度であるため、ステーブの温度平均値=TOKの場合の吹抜け規模予測スコアは0になる。一方、ステーブの温度平均値がTNG0以上になった場合、高炉1は明らかに通常操業ではなく、その状況を表すために予測スコアは1になる。なお、TOK、TNG0の値は、元となるデータ集合が異なるのでA4、A5、A6では異なる値となる。
In step 4, as shown in FIG. 4, for each of the stave temperature average values StvT_A6 (t), StvT_A5 (t), StvT_A4 (t), and StvT_Diff (t) calculated in step 3, formula (1-1) ~ According to Formula (1-3) and Formula (2), the blow-through scale prediction score for each measurement point (for each height) is calculated.
Score_A4 = F ((StvT_A4 (t) -TOK) / (TNG0 -TOK)) (1-1)
Score_A5 = F ((StvT_A5 (t) -TOK) / (TNG0 -TOK)) (1-2)
Score_A6 = F ((StvT_A6 (t) -TOK) / (TNG0 -TOK)) (1-3)
Score_Diff = F ((StvT_Diff (t) -DTOK) / (DTNG1-DTOK)) (2)
However, F (X) is
If X <0, then F (X) = 0
If 0 < X < 1, then F (X) = X
If X> 1, F (X) = 1
Is a function.
In the blow-through scale prediction score calculated based on equations (1-1) to (1-3), the peak position or average value TOK in the histogram is the furnace wall temperature during normal operation, so the temperature average of the stave is When the value = TOK, the blow-through scale prediction score is 0. On the other hand, when the average temperature value of the stave becomes equal to or higher than TNG0, the blast furnace 1 is obviously not in normal operation, and the prediction score is 1 to represent the situation. The values of TOK and TNG0 are different in A4, A5, and A6 because the original data sets are different.
また、式(2)を基に算出された吹抜け規模予測スコアにおいては、ヒストグラムにおけるピーク位置又は平均値DTOKは、通常操業中の炉壁温度の差であるため、ステーブの温度平均値の差がDTOKの場合の吹抜け規模予測スコアは0になる。一方、ステーブ温度平均値の差がDTNG1以下になった場合、高炉1は明らかに通常操業ではなく、その状況を表すために吹抜け規模予測スコアは1になる。 Further, in the blow-through scale prediction score calculated based on equation (2), the peak position or average value DTOK in the histogram is the difference in the furnace wall temperature during normal operation, so the difference in the average temperature value of the stave is In the case of DTOK, the blowout scale prediction score is 0. On the other hand, when the difference in average stave temperature is less than or equal to DTNG 1, the blast furnace 1 is clearly not in normal operation, and the blow-through scale prediction score is 1 to indicate the situation.
ステップ5では、式(1ー1)〜式(1ー3)、式(2)で得られたScore_A6、Score_A5、Score_A4、Score_Diffの4つの吹抜け規模予測スコアに関して、式(3)を用いて、その平均Score_Meanを算出する。
Score_Mean=(Score_A4+Score_A5+Score_A6+Score_Diff)/4 (3)
得られた平均Score_Meanが、予測モニタ11に表示される「吹抜け規模予測スコア」である。
In step 5, with respect to the four blow-through size prediction scores of Score_A6, Score_A5, Score_A4, and Score_Diff obtained by the formulas (1-1) to (1-3) and the formula (2), the formula (3) is used, Calculate the average Score_Mean.
Score_Mean = (Score_A4 + Score_A5 + Score_A6 + Score_Diff) / 4 (3)
The obtained average Score_Mean is the “open-air scale prediction score” displayed on the prediction monitor 11.
以上の計算を行うことで、「吹抜け規模予測スコア」を算出することができ、算出された吹抜け規模予測スコアは、予測モニタ11に表示される。吹抜け規模予測スコアが0に近い値の場合、「吹抜け発生規模はきわめて小さい」と予測される。逆に、吹抜け規模予測スコアが1に近い値の場合、「吹抜けが発生した場合、その規模はきわめて大きい」と予測される。 By performing the above calculation, it is possible to calculate the “blown-out scale prediction score”, and the calculated blow-through scale prediction score is displayed on the prediction monitor 11. When the blow-through scale prediction score is close to 0, it is predicted that “the blow-through occurrence scale is extremely small”. On the contrary, when the blowout scale prediction score is a value close to 1, it is predicted that “when a blowout occurs, the scale is extremely large”.
予測モニタ11に表示された吹抜け規模予測スコアを見ることで、オペレータMは瞬時に吹抜けトラブルの規模の予測値を知ることができるようになる。なお、この予測モニタ11には、図5に示すような「減風量と吹抜け規模予測スコア(Score_Mean)との関係を示した図」も表示されるとよい。
図5は、減風量と吹抜け規模予測スコア(Score_Mean)との関係を示した図である。
By looking at the blow-through scale prediction score displayed on the prediction monitor 11, the operator M can instantly know the predicted value of the blow-through trouble scale. Note that the prediction monitor 11 may also display a "diagram showing the relationship between the wind reduction amount and the blow-through scale prediction score (Score_Mean)" as shown in FIG.
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the amount of wind reduction and the blow-through scale prediction score (Score_Mean).
この図は、過去に起こった吹抜け時のデータを基に作成したものであって、図中にプロットされた点は、過去に発生した吹抜けの事例である。図の横軸には、吹抜けの事例に実際に行った減風の状況(減風量)を記したものであり、縦軸は、吹抜けの事例のデータを基に計算した吹抜け規模予測スコアの値である。
図5に示すように、図中にプロットされている点は、上述した「吹抜け規模予測スコア」を求める手順に従って算出された、過去の事例の予測スコアである。例えば、図中にプロットされた□点は吹抜け40分前の予測スコアであり、◇点は吹抜け10分前の予測スコアである。
This figure is created based on the data at the time of the blow-through that occurred in the past, and the points plotted in the figure are examples of the blow-through that occurred in the past. The horizontal axis of the figure shows the actual wind reduction situation (air reduction amount) in the case of blow-through, and the vertical axis shows the value of the blow-through scale prediction score calculated based on the data of the blow-through case. Is.
As shown in FIG. 5, the points plotted in the figure are the prediction scores of the past cases, which are calculated according to the procedure for obtaining the above-mentioned “blown-out scale prediction score”. For example, the □ points plotted in the figure are the prediction scores 40 minutes before the blowout, and the ◇ points are the prediction scores 10 minutes before the blowout.
具体的には、予測スコアが0.4〜0.6にプロットされている過去の事例は、高炉1内での吹抜けが小規模であったことを示している。このとき、オペレータMは、予測スコアが表示された予測モニタ11をみて、高炉1内に送られる熱風量を少し減少させて(減風量小)、高炉1内での吹抜けを抑制した。
また、予測スコアが0.6〜0.8にプロットされている過去の事例は、高炉1内での吹抜けが中規模であったことを示している。このとき、オペレータMは、予測スコアが表示された予測モニタ11をみて、高炉1内に送られる熱風量を減少させて(減風量中)、高炉1内での吹抜けを抑制した。
Specifically, the past cases in which the prediction scores are plotted at 0.4 to 0.6 indicate that the blow-through in the blast furnace 1 was small. At this time, the operator M looked at the prediction monitor 11 on which the prediction score was displayed and slightly reduced the amount of hot air sent to the blast furnace 1 (small air reduction amount) to suppress blow-through in the blast furnace 1.
In addition, the past cases in which the prediction scores are plotted in the range of 0.6 to 0.8 indicate that the blow through in the blast furnace 1 was of a medium scale. At this time, the operator M looked at the prediction monitor 11 on which the prediction score was displayed, reduced the amount of hot air sent into the blast furnace 1 (during the amount of reduced air flow), and suppressed blow-through in the blast furnace 1.
また、予測スコアが0.8以上にプロットされている過去の事例は、高炉1内での吹抜けが大規模であったことを示している。このとき、オペレータMは、予測スコアが表示された予測モニタ11をみて、高炉1内に送られる熱風量を多く減少させて(減風量大)、高炉1内での吹抜けを抑制した。
なお、これら過去に発生した吹抜けの事例(□点、◇点)を線形補間して表示してもよい。図5には、吹抜け10分前の予測スコア(◇点)を線形補間したものが示されている(太破線)。
Further, the past cases in which the prediction scores are plotted at 0.8 or higher indicate that the blow through in the blast furnace 1 was large. At this time, the operator M looks at the prediction monitor 11 on which the prediction score is displayed and largely reduces the amount of hot air sent to the blast furnace 1 (large amount of air reduction) to suppress blow-through in the blast furnace 1.
It should be noted that these past blowout cases (points □, points ◇) may be linearly interpolated and displayed. FIG. 5 shows a linearly interpolated prediction score (dot) 10 minutes before the blow-through (thick broken line).
また、減風量とともに、図中の点位置にその際の熱補償量(例えばコークス比の増加量)を併記してもよい。
この図が予測モニタ11に表示されることにより、予測された吹抜け規模予測スコアと、その予測スコアで予測された吹抜けが実際に起こった場合に必要と想定される減風量とが、オペレータMに対して示されることになる。
Further, the amount of heat compensation at that time (for example, the amount of increase in the coke ratio) may be written together with the amount of wind reduction at the point position in the figure.
By displaying this figure on the prediction monitor 11, the predicted blow-through scale prediction score and the amount of wind reduction estimated to be necessary when the blow-through predicted by the predicted score actually occur are presented to the operator M. Will be shown against.
次に、「吹抜け」が発生する可能性を数値的に示した「吹抜け発生予測スコア」を求める手順を詳細に説明する。
「吹抜け発生予測スコア」は、「吹抜け」が発生する可能性を0以上1以下の値で示したものであり、以下の手順で算出される。
まず、高炉1の周囲および高さ方向における炉内圧力の計測値、及び炉壁温度の計測値を用いて、高炉1内の圧力変動を示す「炉体圧力変動指標」(変動レベル値)を算出する。
Next, the procedure for obtaining the “blowing occurrence prediction score” that numerically indicates the possibility of occurrence of “blowing” will be described in detail.
The “blown-out occurrence prediction score” indicates the possibility of occurrence of “blown-out” with a value of 0 or more and 1 or less, and is calculated by the following procedure.
First, a "furnace pressure fluctuation index" (variation level value) indicating pressure fluctuations in the blast furnace 1 is measured by using the measured values of the furnace pressure in the surroundings and the height direction of the blast furnace 1 and the measured values of the furnace wall temperature. calculate.
この「炉体圧変動指標」を算出するにあたっては、例えば、B3のステーブ、A2のステーブ、A5のステーブ、A6のステーブ、それぞれのステーブでの圧力値(ステーブの周囲4方向の圧力平均値)を求める。求めた高炉1内の圧力平均値の過去一定時間(過去30分間、過去60分間、過去120分間、過去240分間など)での分散を計算する。
その後、計算された分散、すなわち高炉1内の圧力変動量を規格化し、圧力値の変動が小さい方から順に0点(変動小)〜3点(変動大)の4段階に区分けする。
In calculating this “reactor body pressure fluctuation index”, for example, B3 stave, A2 stave, A5 stave, A6 stave, pressure values at each stave (pressure average values in four directions around the stave) Ask for. The variance of the obtained pressure average value in the blast furnace 1 in the past fixed time (past 30 minutes, past 60 minutes, past 120 minutes, past 240 minutes, etc.) is calculated.
After that, the calculated dispersion, that is, the amount of pressure fluctuation in the blast furnace 1 is standardized, and is divided into four stages from 0 point (small fluctuation) to 3 points (large fluctuation) in order from the smallest fluctuation of the pressure value.
その上で、規格化された圧力値の変動を高さ方向で合計する(全ステーブで合計する)ことで、0点(変動小)〜12点(変動大)の13段階の値になる。この0点〜12点の値が、「炉体圧変動指標」である。
次に、「高炉1の周方向における炉内温度分布の指標値」(高炉1の周方向におけるステーブ温度の重心位置)を算出する。
Then, by summing the standardized pressure value fluctuations in the height direction (summing over all staves), there are 13 levels from 0 point (small fluctuation) to 12 points (large fluctuation). The value of 0 to 12 points is the “furnace body pressure fluctuation index”.
Next, the "index value of the furnace temperature distribution in the circumferential direction of the blast furnace 1" (the position of the center of gravity of the stave temperature in the circumferential direction of the blast furnace 1) is calculated.
この「高炉1の周方向における炉内温度分布の指標値」を算出するにあたっては、例えば、A2のステーブ、A3のステーブ、A4のステーブ、それぞれの高炉1の周方向における炉内温度を測定し、測定した炉内温度のレーダ分布図(レーダチャート)を考える。このレーダ分布図における炉内温度データの重心位置を求め、求めた重心位置とレーダ分布図の中心位置との偏差を求める。求めた偏差が「高炉1の周方向における炉内温度分布の指標値」である。 In calculating the "index value of the temperature distribution in the furnace in the circumferential direction of the blast furnace 1," for example, the stave of A2, the stave of A3, the stave of A4, the furnace temperature in the circumferential direction of each blast furnace 1 are measured. , Consider the radar distribution chart (radar chart) of the measured furnace temperature. The center of gravity position of the in-core temperature data in this radar distribution map is obtained, and the deviation between the obtained center of gravity position and the center position of the radar distribution map is obtained. The obtained deviation is the "index value of the furnace temperature distribution in the circumferential direction of the blast furnace 1."
そして、「高炉1の高さ方向における炉内温度分布の指標値」(高さ方向のステーブ温度平均値の差)を算出する。
この「高炉1の高さ方向における炉内温度分布の指標値」を算出するにあたっては、例えば、A2のステーブ、A4のステーブ、それぞれの周方向における炉内温度を測定し、周方向に沿った炉内温度の平均値をステーブごとに算出する。
Then, the "index value of the furnace temperature distribution in the height direction of the blast furnace 1" (difference in stave temperature average value in the height direction) is calculated.
In calculating the "index value of the temperature distribution in the furnace in the height direction of the blast furnace 1," for example, the A2 stave, the A4 stave, and the furnace temperature in the respective circumferential directions are measured and measured along the circumferential direction. Calculate the average furnace temperature for each stave.
その上で、異なるステーブ間の炉内温度の平均値の差を算出する。例えば、A2のステーブの炉内温度の平均値と、A4のステーブの炉内温度の平均値との差を算出する。この差の値を「高炉1の高さ方向における炉内温度分布の指標値」とする。
以上のようにして求めた「炉体圧変動指標」、「高炉1の周方向における炉内温度分布の指標値」、「高炉1の高さ方向における炉内温度分布の指標値」の値をそれぞれ0以上1以下の数値に正規化し、正規化した「炉体圧変動指標」、「高炉1の周方向における炉内温度分布の指標値」、「高炉1の高さ方向における炉内温度分布の指標値」の値の最大値を選択したり、各指標の平均値などを求めることで、「吹抜け発生予測スコア」を算出する。
Then, the difference in the average value of the furnace temperature between the different staves is calculated. For example, the difference between the average value of the in-furnace temperature of the A2 stave and the average value of the in-furnace temperature of the A4 stave is calculated. The value of this difference is defined as "index value of temperature distribution in the furnace in the height direction of the blast furnace 1."
The values of the “reactor pressure fluctuation index”, “index value of furnace temperature distribution in the circumferential direction of blast furnace 1”, and “index value of furnace temperature distribution in the height direction of blast furnace 1” obtained as described above Each is normalized to a value of 0 or more and 1 or less, and the normalized "reactor body pressure fluctuation index", "index value of furnace temperature distribution in the circumferential direction of the blast furnace 1", "furnace temperature distribution in the height direction of the blast furnace 1" The “blown-out occurrence prediction score” is calculated by selecting the maximum value of the “index value” and by obtaining the average value of each index.
この吹抜け発生予測スコアが0に近い値の場合、「吹抜けが発生する可能性が小さい」と予測され、逆に、吹抜け発生予測スコアが1に近い値の場合、「吹抜けが発生する可能性が高い」と予測される。算出された吹抜け発生予測スコアは、予測モニタ11に表示される。
図6に示すように、予測モニタ11(表示器)は、予測部13で予測された「吹抜け」の規模、及び「吹抜け」が発生する可能性を表示するものであり、この予測モニタ11には、予測部13で予測された「吹抜け規模予測スコア」の時系列データと、予測部13で算出された「吹抜け発生予測スコア」の時系列データと、時系列データの各時刻に対応する高炉1内の状況を示す「高炉内情報」と、が表示されている。
When the blowout occurrence prediction score is close to 0, it is predicted that “the blowout occurrence probability is small”, and conversely, when the blowout occurrence prediction score is a value close to 1, “the blowout possibility may occur. Expected to be high. " The calculated blowout occurrence prediction score is displayed on the prediction monitor 11.
As shown in FIG. 6, the prediction monitor 11 (display) displays the scale of the “blown-out” predicted by the prediction unit 13 and the possibility of occurrence of the “blown-out”. Is the time series data of the “blowing scale prediction score” predicted by the prediction unit 13, the time series data of the “blunder occurrence prediction score” calculated by the prediction unit 13, and the blast furnace corresponding to each time of the time series data. “Inside blast furnace information” indicating the situation in 1 is displayed.
また、本実施形態の予測モニタ11には、高炉1内に送風される熱風の流量の情報も表示されている。
吹抜け発生予測スコアは、上記したように、「吹抜け」の発生の可能性を0以上1以下の値で示したものであり、このスコアが0.4未満の場合、「吹抜けが発生する可能性が小さい」と予測され、スコアが0.4以上0.8未満の場合、「吹抜けが発生する可能性がある」と予測され、このスコアが0.8以上1に近い値の場合、「吹抜けが発生する可能性が高い」と推定される。
Further, the prediction monitor 11 of the present embodiment also displays information on the flow rate of hot air blown into the blast furnace 1.
As described above, the blowout occurrence prediction score indicates the possibility of occurrence of "blowing through" with a value of 0 or more and 1 or less, and when this score is less than 0.4, "the possibility of occurrence of blowing through" Is small, and if the score is 0.4 or more and less than 0.8, it is predicted that “a void may occur”, and if this score is a value of 0.8 or more and close to 1, it is “a void. Is likely to occur. ”
この吹抜け発生予測スコアの時間変化(時系列データ)を、図6の右側上段のグラフに示す。
図6の右側上段に示すように、「吹抜け発生予測スコア」の時系列データは、高炉操業中の各時間において、吹抜け発生予測スコアの数値変化を示したものであり、操業中の操業条件や操業環境の変化によって大きく変化することを示したものである。
The time change (time series data) of the blowout occurrence prediction score is shown in the graph on the upper right side of FIG.
As shown in the upper right part of FIG. 6, the time-series data of the “blown-out occurrence prediction score” indicates a numerical change in the blow-through occurrence prediction score at each time during the operation of the blast furnace. It shows that it changes greatly depending on the changes in the operating environment.
図6の右側上段の「吹抜け発生予測スコア」の時系列データにおいては、例えば、9時頃〜17時30分頃の間、スコアの数値が0から0.4の間を上昇したり下降したりしている。つまり、9時頃〜17時30分頃の間は、通常の高炉操業であることが確認できる。
ところが、17時30分頃〜翌3時頃の間、スコアの数値が0.4から0.8の範囲内に存在することが多くなっている(図6中の薄いグレーで囲んだ範囲)。つまり、17時30分頃〜翌3時頃の間は、吹抜けが発生する可能性があることが確認できる。
In the time-series data of the “blown-out occurrence prediction score” on the upper right side of FIG. 6, for example, the score value rises or falls between 0 and 0.4 between about 9:00 and 17:30. I am. In other words, it can be confirmed that the normal blast furnace operation is performed from about 9:00 to about 17:30.
However, between about 17:30 and about 3:00 the next day, the score value often exists within the range of 0.4 to 0.8 (the range surrounded by light gray in FIG. 6). . That is, it can be confirmed that blow-by may occur from about 17:30 to about 3:00 the next day.
また、翌1時頃〜3時頃の間、スコアの数値が0.8から1の範囲内に存在することが多くなっている(図6中の濃いグレーで囲んだ範囲)。つまり、翌1時頃〜3時頃の間は、吹抜けが発生した可能性が濃厚である。
吹抜け規模予測スコアは、上記したように「吹抜け」の規模を0以上1以下の値で示したものであり、このスコアが0.6未満の場合、「吹抜けが発生したとしてもその規模がきわめて小さい」と予測され、スコアが0.6以上0.8未満の場合、「吹抜けが発生した場合、その規模は中程度である」と予測され、このスコアが0.8以上1に近い値の場合、「吹抜けが発生した場合、その規模はきわめて大きい」と予測される。
Further, between about 1 o'clock and 3 o'clock of the next day, the numerical value of the score often exists within the range of 0.8 to 1 (the range surrounded by dark gray in FIG. 6). In other words, there is a high possibility that blow-through has occurred between 1:00 and 3:00 the next day.
As described above, the blow-through scale prediction score indicates the scale of the "open-air" with a value of 0 or more and 1 or less. If this score is less than 0.6, "the size of the blow-through is extremely large. If the score is 0.6 or more and less than 0.8, the score is predicted to be "medium when the blow-through occurs," and the score is 0.8 or more and close to 1. In this case, it is predicted that “when a blow-through occurs, the scale is extremely large”.
この吹抜け規模予測スコアの時間変化(時系列データ)を、図6の右側中段にグラフの形で示す。
図6の右側中段に示すように、「吹抜け規模予測スコア」の時系列データは、高炉操業中の各時間において、吹抜け規模予測スコアの数値変化を示したものであり、操業中の操業条件や操業環境の変化によって大きく変化することを示したものである。
The change over time (time-series data) of the blowout scale prediction score is shown in the form of a graph in the middle part on the right side of FIG.
As shown in the middle part on the right side of FIG. 6, the time series data of the “blown-out scale prediction score” indicates the numerical change of the blow-through scale prediction score at each time during the blast furnace operation. It shows that it changes greatly depending on the changes in the operating environment.
図6の「吹抜け規模予測スコア」の時系列データにおいては、例えば、9時頃〜17時30分頃の間、スコアの数値が0から0.6の間を上昇したり下降したりしている。つまり、9時頃〜17時30分頃の間は、通常の高炉操業であることが確認できる。
ところが、17時30分頃〜翌1時頃の間、スコアの数値が0.6から0.8の範囲内に存在することが多くなっている(図6中の薄いグレーで囲んだ範囲)。つまり、17時30分頃〜翌1時頃の間は、吹抜けが発生した場合、その規模は中程度であることが確認できる。
In the time-series data of the “open-air scale prediction score” in FIG. 6, for example, the score value rises or falls between 0 and 0.6 between about 9:00 and 17:30. There is. In other words, it can be confirmed that the normal blast furnace operation is performed from about 9:00 to about 17:30.
However, between about 17:30 and about 1:00 the next day, the score value is often within the range of 0.6 to 0.8 (the range surrounded by light gray in FIG. 6). . In other words, it is possible to confirm that when a blow-through occurs between about 17:30 and about 1:00 the following day, the scale is medium.
また、本技術例の表示モニタには、熱風流量情報も表示されるようになっている。
図6の右側下段に示すように、熱風流量情報は、高炉1内に送風される熱風の流量の時間変化を示したものであり、「吹抜け規模予測スコア」や「吹抜け発生予測スコア」から吹抜けが発生する可能性があるとされると、吹抜けを未然防止するために熱風の流量が調整されて、その調整結果(現状の送風流量)の情報が表示される。
Further, the hot air flow rate information is also displayed on the display monitor of the present technology example.
As shown in the lower right part of FIG. 6, the hot air flow rate information indicates a change over time in the flow rate of the hot air blown into the blast furnace 1, and the hot air flow rate information indicates the blow-through scale prediction score and the blow-through occurrence prediction score. If there is a possibility that the air flow will occur, the flow rate of hot air is adjusted in order to prevent blow-by, and the information of the adjustment result (current air flow rate) is displayed.
さらに、本技術例の表示モニタには、高炉内情報も表示されるようになっている。高炉内情報は、表示モニタ上の左側に表示される。図6左側に示す「高炉内情報」は、着目している時点における操業実績値(生データ)ではなく、着目している時点における操業実績値が、過去の操業実績の分布においてどの位置に存在するかを示したものである。過去の操業実績として、高炉1内の圧力、及び、高炉1内の温度を用いている。 Further, the display monitor of the present technology example is also configured to display information about the inside of the blast furnace. Blast furnace information is displayed on the left side of the display monitor. The "inside blast furnace" shown on the left side of FIG. 6 is not the operation record value (raw data) at the time of interest, but the position where the operation record value at the time of interest is in the distribution of past operation records. It indicates whether to do. The pressure in the blast furnace 1 and the temperature in the blast furnace 1 are used as past operation results.
図6に示すように、本技術例の「高炉内情報」は、高炉1内の圧力状況がどれだけ過去実績と異なっているかを示す「炉内圧力情報」と、ステーブ単位ごとの炉内温度の周囲方向の分布の重心がどれだけ過去実績と異なっているかを示す「ステーブ温度の偏り度合い情報」と、ステーブ単位ごとの炉内平均温度がどれだけ過去実績と異なっているかを示す「ステーブの平均温度情報」と、を有している。 As shown in FIG. 6, “in-blast pressure information” of the present technology example is “in-furnace pressure information” indicating how much the pressure situation in the blast furnace 1 is different from the past performance, and in-furnace temperature for each stave unit. "Stave temperature deviation degree information" showing how much the center of gravity of the distribution in the circumferential direction is different from the past actual result, and "Stave temperature deviation degree information for each stave unit" Average temperature information ”.
炉内圧力情報は、過去の高炉1内圧力の時間変化(例えば、過去3ヶ月分)に対して、現在の高炉1内の圧力がどのような状況となっているかを数値化して表示したものである。
炉内圧力情報を算出するにあたっては、例えば、高炉1内圧力の過去実績の分布を示す度数分布を作成し、その度数分布上のどの位置に、現在の高炉1内圧力の状況を示す値が位置しているかを割り出し、割り出した位置が、予め設定している設定値(例えば、度数分布の中央値乃至は平均値)からどれだけ離れているかを算出する。
The in-furnace pressure information is a numerical display of how the current pressure in the blast furnace 1 is in relation to the temporal change in the past pressure in the blast furnace 1 (for example, the past 3 months). Is.
To calculate the in-furnace pressure information, for example, a frequency distribution showing the distribution of past actual pressures in the blast furnace 1 is created, and at which position on the frequency distribution the value indicating the current blast furnace 1 pressure status is set. Whether or not it is located is calculated, and how far the calculated position is from a preset setting value (for example, the median value or average value of the frequency distribution) is calculated.
算出された炉内圧力情報が設定値より大きく離れていると、高炉1内の圧力変化が大きいことを示しているので、高炉1内で炉内状況が不安定化している可能性がある。
図6の左上側に示している「炉内圧力情報(炉体圧力スコア)」おいては、炉内圧力情報を0〜4と数値化し、炉内圧力情報が0〜2までの場合は高炉1内の圧力の変動が小さいことを示し、通常状態であるとされている。
If the calculated in-furnace pressure information is far from the set value, it indicates that the pressure change in the blast furnace 1 is large, and therefore the in-furnace situation in the blast furnace 1 may become unstable.
In the "in-furnace pressure information (furnace pressure score)" shown on the upper left side of FIG. 6, the in-furnace pressure information is digitized as 0 to 4, and when the in-furnace pressure information is 0 to 2, the blast furnace is It shows that the fluctuation of the pressure in 1 is small, and it is said to be in a normal state.
一方、炉内圧力情報が2〜3までの場合は、高炉1内の圧力の変動がやや大きいことを示し、高炉1内で通常状態から逸脱しつつある可能性があるとされ、炉内圧力情報が3〜4までの場合は、炉内の圧力の変動がきわめて大きいことを示し、高炉1内が不安定状態にある可能性があるとされている。
例えば、図6の左側上段に示すように、B3,A1,A2のステーブにおける炉内圧力情報は、それぞれスコア4を示しており、高炉1内の圧力の変動がきわめて大きいことを示している。一方、A5のステーブにおける炉内圧力情報は、スコア1を示しており、高炉1内の圧力の変動が小さいことを示している。
On the other hand, if the in-furnace pressure information is 2 to 3, it indicates that the fluctuation of the pressure in the blast furnace 1 is rather large, and it is considered that there is a possibility that the blast furnace 1 is deviating from the normal state. When the information is 3 to 4, it indicates that the fluctuation of the pressure in the furnace is extremely large, and it is considered that the inside of the blast furnace 1 may be in an unstable state.
For example, as shown in the upper left part of FIG. 6, the in-furnace pressure information at the staves of B3, A1, and A2 each show a score of 4, which indicates that the pressure fluctuation in the blast furnace 1 is extremely large. On the other hand, the in-furnace pressure information at the A5 stave shows a score of 1, indicating that the pressure fluctuation in the blast furnace 1 is small.
つまり、現在の「炉体圧力スコア」は、高炉1の下部からA2のステーブ近傍までの高さにおいて通常状態から逸脱した状態にあることを示しているので、このまま操業を続けると吹抜け発生可能性がある。
例えば、吹抜け発生予測スコアや吹抜け規模予測スコアの値が低いものであったとしても、図6の左側上段に示すように、現在の「炉体圧力スコア」の値が大きい場合、高炉トラブルに十分な注意を払う必要があることがわかる。
In other words, the current "furnace pressure score" indicates that the height from the lower part of the blast furnace 1 to the vicinity of the stave of A2 is in a state deviating from the normal state, so if operation is continued as it is, there is a possibility that blow-through may occur. There is.
For example, even if the value of the blow-through occurrence prediction score or the blow-through scale prediction score is low, if the current “furnace pressure score” is large, as shown in the upper left part of FIG. It turns out that you need to be careful.
このように、高炉内情報は、吹抜け発生予測スコア、吹抜け規模予測スコアなどの情報を補正、補完するといった重要な役割を担っている。
さて、図6の左側中段には、高炉内情報の1つであるステーブ温度の偏り度合い情報が示されている。ステーブ温度の偏り度合い情報は、ステーブ単位ごとの炉内温度がどれだけ過去実績と異なっているかを示すものである。
In this way, the blast furnace information plays an important role of correcting and complementing information such as a blow-through occurrence prediction score and a blow-through scale prediction score.
Now, in the middle part on the left side of FIG. 6, the deviation degree information of the stave temperature, which is one of the information in the blast furnace, is shown. The deviation degree information of the stave temperature indicates how much the in-furnace temperature for each stave unit differs from the past performance.
ステーブ温度の偏り度合い情報を算出するにあたっては、例えば、A2のステーブ、A3のステーブ、A4のステーブ、それぞれの高炉1の周方向における炉内温度を測定し、測定した炉内温度のレーダ分布図を考える。このレーダ分布図における炉内温度データの重心位置を求め、求めた重心位置とレーダ分布図の中心位置との偏差(温度偏差)を求める。
その上で、温度偏差の過去実績の度数分布を作成し、その度数分布上のどの位置に、現在の温度偏差の値が位置しているかを割り出し、割り出した位置が、予め設定している設定値(例えば、度数分布の中央値乃至は平均値)からどれだけ離れているかを算出する。
In calculating the deviation degree information of the stave temperature, for example, the stave of A2, the stave of A3, the stave of A4, the furnace temperature in the circumferential direction of each blast furnace 1 are measured, and the radar distribution chart of the measured furnace temperature is shown. think of. The center of gravity position of the reactor temperature data in this radar distribution map is obtained, and the deviation (temperature deviation) between the obtained center of gravity position and the center position of the radar distribution map is obtained.
After that, create a frequency distribution of past results of temperature deviation, figure out at which position on the frequency distribution the current temperature deviation value is located, and the calculated position is the preset setting. How far from the value (for example, the median or average of the frequency distributions) is calculated.
算出された温度偏差が設定値より大きく離れていると、高炉1内の周方向での温度偏差が大きく、例えば、周方向の一方向が高温となっている等の異常が発生している可能性がある。
一般に、高温ガスは炉内の中心部を上昇するが、炉内状況が不安定化すると周辺部を流れる「偏流」が生じ、その影響で周囲特定方向の壁温度が高温化する場合がある。ステーブ温度の偏りが大きい場合には、そのようなガス流れの乱れ、不安定化が生じている可能性がある。
If the calculated temperature deviation is far from the set value, the temperature deviation in the circumferential direction in the blast furnace 1 is large, and an abnormality such as a high temperature in one circumferential direction may occur. There is a nature.
Generally, the high temperature gas rises in the central part of the furnace, but when the internal conditions of the furnace become unstable, a “uniform flow” occurs in the peripheral part, and the wall temperature in the specific ambient direction may increase due to the influence. When the deviation of the stave temperature is large, there is a possibility that such gas flow turbulence and destabilization occur.
図6の左側中段に示している「ステーブ温度の偏り度合い情報(ステーブ温度偏り度合いスコア)」おいては、ステーブ温度の偏り度合い情報を0〜4と数値化し、ステーブ温度の偏り度合い情報が0〜2までの場合はステーブ温度の偏りが小さいことを示し、通常操業が行われているとされている。
一方、ステーブ温度の偏り度合い情報が2〜3までの場合は、ステーブ温度の偏りがやや大きいことを示し、高炉1内で異常が発生しつつある可能性があるとされ、ステーブ温度の偏り度合い情報が3〜4までの場合は、ステーブ温度の偏りがきわめて大きく、例えば、高炉1の周方向の一方向だけが高温になっていることを示し、高炉1内でガスの流れが乱れている可能性があるとされている。
In the "Stave temperature deviation degree information (stave temperature deviation degree score)" shown in the middle part on the left side of FIG. 6, the stave temperature deviation degree information is digitized as 0 to 4, and the stave temperature deviation degree information is 0. In the case of up to 2, the deviation of the stave temperature is small, and it is said that the normal operation is performed.
On the other hand, if the stave temperature deviation degree information is 2 to 3, it indicates that the stave temperature deviation is rather large, and it is considered that an abnormality may be occurring in the blast furnace 1, and the stave temperature deviation degree is high. When the information is 3 to 4, the deviation of the stave temperature is extremely large, for example, it indicates that the temperature is high only in one circumferential direction of the blast furnace 1, and the gas flow is disturbed in the blast furnace 1. It is said that there is a possibility.
例えば、図6の左側中段に示すように、A2のステーブにおける温度の偏り度合いは、およそ1.8を示しており、現段階でのステーブ温度の偏りが小さいが、通常状態から逸脱傾向にあることを示している。
また、A3のステーブ及びA4のステーブにおける温度の偏り度合いは、ともにおよそ1未満であるので、ステーブ温度の偏りが小さく、炉内は通常操業の範囲内であることを示している。
For example, as shown in the middle part on the left side of FIG. 6, the degree of temperature deviation in the stave A2 is about 1.8, and the deviation of the stave temperature at the present stage is small, but there is a tendency to deviate from the normal state. It is shown that.
Further, since the degree of temperature deviation in the A3 stave and the temperature in the A4 stave are both less than about 1, the deviation of the stave temperature is small, indicating that the inside of the furnace is within the range of normal operation.
このような状況下で、仮に、吹抜け発生予測スコアや吹抜け規模予測スコアの値が低いものであったとしても、図6の左側上段に示すように、A2のステーブにおける温度の偏り度合いが若干大きく、注意を必要とする状況であることがわかる。つまり、高炉内情報は、吹抜け発生予測スコア、吹抜け規模予測スコアなどの情報を補正、補完するといった重要な役割を持っている。 Under such a circumstance, even if the values of the blowout occurrence prediction score and the blowout scale prediction score are low, as shown in the upper left part of FIG. 6, the temperature deviation degree in the stave of A2 is slightly large. , It turns out that the situation requires attention. That is, the blast furnace information has an important role of correcting and complementing information such as a blow-through occurrence prediction score and a blow-through scale prediction score.
また、高炉内情報の1つであるステーブの平均温度情報は、ステーブ単位ごとの炉内平均温度がどれだけ過去実績と異なっているかを示すものである。
ステーブの平均温度情報を算出するにあたっては、まず、ステーブ単位ごとの炉内平均温度を算出する。合わせて、ステーブ単位ごとの炉内平均温度の過去実績の度数分布を作成し、その度数分布上のどの位置に、現在のステーブの炉内平均温度が位置しているかを割り出し、割り出した位置が、予め設定している設定値(例えば、度数分布の中央値乃至は平均値)からどれだけ離れているかを算出する。
The average temperature information of the stave, which is one of the information in the blast furnace, shows how much the average temperature in the furnace for each stave unit is different from the past actual result.
In calculating the average temperature information of the stave, first, the average temperature in the furnace for each stave unit is calculated. In addition, a frequency distribution of past actual results of the average temperature inside the furnace for each stave is created, and at which position on the frequency distribution the current average temperature inside the furnace of the stave is located is calculated. , How far from a preset setting value (for example, the median value or average value of the frequency distribution) is calculated.
算出された炉内圧力情報が設定値より大きく離れていると、ステーブの炉内平均温度の変化が大きいことを示しているので、高炉1内で異常が発生している可能性がある。
図6の左側下段に示している「ステーブの平均温度情報(ステーブ平均温度スコア)」おいては、現在のステーブの平均温度を0〜4と数値化し、ステーブの平均温度情報が0〜2までの場合はステーブの平均温度と設定値との差が小さいことを示し、通常操業が行われているとされている。
If the calculated in-furnace pressure information is farther than the set value, it indicates that the change in the average in-reactor temperature of the stave is large, so there is a possibility that an abnormality has occurred in the blast furnace 1.
In the "Stave average temperature information (Stave average temperature score)" shown in the lower left part of FIG. 6, the current average temperature of the stave is digitized as 0 to 4, and the average temperature information of the stave is 0 to 2. In the case of, the difference between the average temperature of the stave and the set value is small, and it is said that normal operation is performed.
一方、ステーブの平均温度情報が2〜3までの場合は、ステーブの平均温度と設定値との差がやや大きいことを示し、高炉1内で通常状態からの逸脱が発生しつつある可能性があるとされ、ステーブの平均温度情報が3〜4までの場合は、ステーブの平均温度と設定値との差がきわめて大きいことを示し、高炉1内で通常状態からの逸脱していることを示している。 On the other hand, when the average temperature information of the stave is 2 to 3, it indicates that the difference between the average temperature of the stave and the set value is slightly large, and it is possible that deviation from the normal state is occurring in the blast furnace 1. If the average temperature information of the stave is 3 to 4, it indicates that the difference between the average temperature of the stave and the set value is extremely large, indicating that the blast furnace 1 deviates from the normal state. ing.
例えば、図6の左側下段に示すように、A2のステーブにおける炉内平均温度の情報は、およそ1.4を示しており、ステーブの平均温度と設定値との差が小さく、炉内は通常操業の範囲内であることを示している。
一方、A3のステーブ及びA4のステーブにおける平均温度の情報は、ともにおよそ1.8を示しており、ステーブの平均温度と設定値との差がやや大きく、このまま操業を続けると、ステーブにおける平均温度と設定値との差が大きくなることを示している。
For example, as shown in the lower left part of FIG. 6, the information on the average temperature in the furnace in the stave of A2 shows about 1.4, and the difference between the average temperature of the stave and the set value is small, and It is within the range of operation.
On the other hand, the information on the average temperature of the stave of A3 and the stave of A4 both show about 1.8, and the difference between the average temperature of the stave and the set value is rather large. And the difference between the set value and the set value becomes large.
つまり、現在の「ステーブの平均温度情報」は、高炉1内は通常操業の範囲内ではあるが、注意を要する状態であることを示しているので、例え、吹抜け発生予測スコアや吹抜け規模予測スコアが小さな値を示していたとしても、吹抜けに備え、各種操業条件等を変更する用意をしておくとよい。
以上より、予測モニタ11に表示された炉内圧力情報と、ステーブ温度の偏り度合い情報と、ステーブの平均温度情報からなる「高炉内情報」より、吹抜けが発生する可能性示す情報を得ることができる。この情報を基に、高炉1が安定的に稼働することができるように各種操業条件を制御することができる。
In other words, the current “average temperature information of stave” indicates that the blast furnace 1 is in the range of normal operation but needs attention, so for example, the blow-through occurrence prediction score and the blow-through scale prediction score. Even if the value shows a small value, it is advisable to prepare to change various operating conditions and the like in preparation for a blow-by.
From the above, information indicating the possibility of blow-through can be obtained from the “in-furnace information” including the furnace pressure information displayed on the prediction monitor 11, the stave temperature deviation degree information, and the average temperature of the stave. it can. Based on this information, various operating conditions can be controlled so that the blast furnace 1 can operate stably.
なお、本技術例の予測モニタ11に表示された各時系列データ及び高炉内情報は、予測システム10に設けられたコンピュータ12などに記憶されており、図6の下側に表示される矢印のアイコンを操作し所望の時刻に合わせることで、その時刻の各時系列データ及び高炉内情報を抽出することができるようになっていてもよい。
以上述べたように、「吹抜け規模予測スコア」の時系列データと、「吹抜け発生予測スコア」の時系列データと、「高炉内情報」とが予測モニタ11に表示されることにより、高炉1の操業を行うに際しての、吹抜けが発生する可能性、及びその吹抜け規模の予測が信頼性の高い指標として示されることになる。
The time series data and blast furnace information displayed on the prediction monitor 11 of the present technology example are stored in the computer 12 or the like provided in the prediction system 10, and are indicated by arrows in the lower side of FIG. By operating the icon and setting it to a desired time, each time series data and the blast furnace information at that time may be extracted.
As described above, by displaying the time series data of the “blown-out scale prediction score”, the time series data of the “blown-out occurrence prediction score”, and the “inside blast furnace information” on the prediction monitor 11, the blast furnace 1 At the time of operation, the possibility of occurrence of blow-through and the prediction of the blow-through scale will be shown as a highly reliable index.
それ故、オペレータMは、本技術例の予測モニタ11を視認することで、吹抜けなどの高炉トラブルの予兆を早期に察知し、適切に操業条件を変更することができ、確実に吹抜けを防止することが可能となる。
「第2技術例」
次に、第2技術例の操業状況評価システムを説明する。
Therefore, the operator M can detect the sign of a blast furnace trouble such as blow-through early by visually observing the prediction monitor 11 of the present technology, can appropriately change the operating condition, and reliably prevent the blow-through. It becomes possible.
"Second technology example"
Next, the operating condition evaluation system of the second technical example will be described.
第2技術例の操業状況評価システムは、第1技術例と同様に高炉が定常的でない状態(非定常状態)にあるかどうかを表示する、言い換えれば吹抜けが発生する危険度や発生した場合の規模を表示するもの(以降、非定常モニタという場合がある)となっている。
つまり、高炉の炉況が悪いときは、羽口から吹き込まれた熱風が高炉の端部を通る偏流化という現象が起きる。このような偏流化が生じると高炉の内部で熱交換があまりなされずに、高炉の中部、上部、炉頂部まで熱風が通ってしまい、中部ステーブ温度、上部ステーブ温度、炉頂ガス温度が上昇する。特に、コークス中心装入をしている高炉では、吹き込まれた熱風がコークス割合が少なく通気性が悪い高炉の端部を通るため、圧損も大きくなる。本発明の発明者らは、深刻な吹抜けの発生前には、上述した偏流化に至る一連の流れが起きていることを解析を通じて明らかにした。
The operation status evaluation system of the second technical example displays whether or not the blast furnace is in a non-steady state (unsteady state) as in the first technical example. It is the one that displays the scale (hereinafter sometimes referred to as the unsteady monitor).
That is, when the furnace condition of the blast furnace is poor, there occurs a phenomenon in which the hot air blown from the tuyere passes through the end of the blast furnace and becomes uneven flow. If such a nonuniform flow occurs, heat exchange will not be much done inside the blast furnace, and hot air will flow to the middle part, upper part, and furnace top of the blast furnace, and the middle stave temperature, upper stave temperature, and furnace top gas temperature will rise. . In particular, in a blast furnace in which coke is mainly charged, the blown hot air has a small proportion of coke and passes through the end portion of the blast furnace, which has poor air permeability, resulting in a large pressure loss. The inventors of the present invention have clarified through analysis that a series of flows leading to the above-mentioned uneven flow occurs before the occurrence of a serious blow-through.
ただ、従来の方法では、このような偏流化に至る一連の流れを評価することが困難であった。例えば、特開2006−111904号公報に示す従来の高炉操業方法では、銅製のステーブクーラを高炉に設けておき、このステーブクーラで計測された炉体温度が一定値を超える頻度を求め、その頻度が管理値を超える場合に、吹抜けの危険が大きいと判断している。 However, with the conventional method, it was difficult to evaluate a series of flows leading to such a drift. For example, in the conventional blast furnace operating method disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-111904, a copper stave cooler is provided in the blast furnace, and the frequency at which the furnace body temperature measured by the stave cooler exceeds a certain value is calculated, and the frequency is calculated. If the value exceeds the control value, it is judged that the risk of blow-by is large.
上述した偏流化が生じた場合には、周囲特定方向の温度が他方向に比べて突出して大きくなるため、温度のみでなく、バランスに変化が生じる。例えば、炉体の温度が全体的に上がっているが、安定して風が中心を流れているようなときは、偏流化が生じているとはいえず、それに伴う吹抜けの危険性は高くない。しかし、上述した従来の高炉操業方法では、このような定常的な状態でも吹抜けの危険が大きいと判断してしまう可能性がある。すなわち、この従来の高炉操業方法では吹抜けの一連の流れを確実に捉えることができず、吹抜けを精度良く予測することは困難である。 When the above-mentioned non-uniform flow occurs, the temperature in the surrounding specific direction becomes significantly higher than in the other directions, so that not only the temperature but also the balance changes. For example, when the temperature of the furnace body as a whole is rising, but when the wind is flowing stably in the center, it cannot be said that there is uneven flow, and the risk of blow-through is not high. . However, in the conventional blast furnace operating method described above, there is a possibility that it may be judged that the risk of blow-through is great even in such a steady state. That is, this conventional blast furnace operating method cannot reliably capture a series of blow-through flows, and it is difficult to accurately predict blow-through.
また、特開平5−271728号公報には、高炉のシャフト部の円周方向に均等に複数の圧力センサを配置すると共に、これらの圧力センサを高さ方向に複数段に亘って配設し、これら複数のセンサで圧力を計測することで吹抜け防止を行う方法が開示されている。この方法では、同じ高さに配置された複数のセンサで計測された計測値のうち、最大値と最小値の差を求め、求められた差が同じ高さのセンサの平均圧力値に対して所定の割合を超えたときに、吹抜けの危険があるとして減風を行うものとなっている。 Further, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-2717228, a plurality of pressure sensors are evenly arranged in the circumferential direction of the shaft portion of the blast furnace, and these pressure sensors are arranged in a plurality of steps in the height direction. A method for preventing blow-through by measuring the pressure with a plurality of these sensors is disclosed. In this method, among the measured values measured by multiple sensors arranged at the same height, the difference between the maximum value and the minimum value is obtained, and the obtained difference is the average pressure value of the sensors of the same height. When the ratio exceeds a predetermined ratio, the wind is reduced because there is a risk of blow-by.
しかし、上述した特開平5−271728号公報の技術は、炉体圧で表した偏流化という断片情報のみを用いて吹抜けを予測するものとなっているが、本発明者らの知見によれば、炉体圧バランスは定常状態であっても変動する場合も多く、吹抜け発生リスクが高いという程度にまで偏流化していない場合、上述した技術では、吹抜けの危険性が大きいと誤った判断をしてしまう可能性は考えられる。 However, according to the findings of the present inventors, the technique of the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 5-2717228 predicts blow-through by using only fragment information of non-uniform flow represented by furnace body pressure. In many cases, the furnace body pressure balance fluctuates even in a steady state, and if the flow is not biased to the extent that there is a high risk of blow-through, the technology described above makes a false decision that the risk of blow-through is high. There is a possibility that it will end up.
そこで、上述した従来の技術の問題点に鑑みて、第2技術例の操業状況評価システムでは、炉体圧及びステーブ温度だけでなく、送風圧や炉頂ガス温度といった複数の指標を総合的に組み合わせて、吹抜けの危険性を漏れが起こらないように判断している。
すなわち、図7〜図17に示すように、第2技術例の操業状況評価システムは、高炉からデータを取得するステップと、データの中の炉体圧とステーブ温度を用いて通気状態の悪さを表す指標値を求めるステップと、炉体圧とステーブ温度に加え送風圧と炉頂ガス温度を用いて吹抜け前に起こる一連の流れが発生したかどうかを表すスコアを求めるステップと、指標値とスコアを用いて2つの値が通常時とは異なる値のときに吹抜けの危険度を判断するステップとを設けている。
Therefore, in view of the above-mentioned problems of the conventional technology, in the operation status evaluation system of the second technology example, not only the furnace body pressure and the stave temperature but also a plurality of indexes such as the blast pressure and the furnace top gas temperature are comprehensively evaluated. In combination, the risk of blow-through is determined to prevent leakage.
That is, as shown in FIG. 7 to FIG. 17, the operation status evaluation system of the second technical example uses the step of acquiring data from the blast furnace and the furnace body pressure and the stave temperature in the data to determine the poor ventilation condition. The step of obtaining the index value that represents, the step of obtaining the score that indicates whether or not a series of flows that occur before the blowout has occurred using the blast pressure and the furnace top gas temperature in addition to the furnace body pressure and the stave temperature, and the index value and the score Is used to determine the risk of blow-through when the two values are different from the normal value.
第2技術例の操業状況評価システムがこのような構成を採用するのは、吹抜け前には、炉体圧、ステーブ温度、送風圧、炉頂ガス温度が一連の流れに沿って変化することが経験的に知られているためである。つまり、第2技術例の操業状況評価システムは、この一連の変化を全て捉えることで、従来と比べて誤った判断がなく、従って精度も良い吹抜け予測を達成し、生産量を下げず吹抜けも発生しにくい安定した操業を可能としている。 The operation state evaluation system of the second technical example adopts such a configuration because the furnace body pressure, the stave temperature, the blast pressure, and the furnace top gas temperature change along a series of flows before the blow-by. This is because it is known empirically. In other words, the operation status evaluation system of the second technical example captures all of this series of changes, so that there is no erroneous determination as compared with the conventional method, and therefore a more accurate blow-through prediction is achieved, and production volume is not reduced and blow-through is also possible. It enables stable operation that is unlikely to occur.
次に、第2技術例の操業状況評価システムにおいて吹抜けの判断で用いられる指標値、スコア、さらにはこれらを用いた吹抜けの判断について説明する。
上述した指標値は、高炉の通気状態の悪さを表す数値であり、それぞれ異なる高炉の状態を評価する炉体圧指標値、重心指標値、及び温度差指標値を組み合わせたものとなっている。つまり、第2技術例の操業状況評価システムでは、第1のステップで、複数の高さでの炉体圧の長期間に亘る変動と、短期間に亘る変動とを、炉体圧指標値として求める。この炉体圧指標値は、炉体圧に表れる高炉の通気状態の悪さを数値として示したものである。このように第1のステップで炉体圧指標値が求められたら、ステーブ温度が周囲方向へどの程度偏っているかを、重心指標値として第2のステップで求める。この重心指標値は、水平方向に沿ったステーブ温度の温度分布に表れる高炉の通気状態の悪さを数値として示したものである。さらに、第2のステップで重心指標値が求められたら、高炉の上部と中部の温度の差を、温度差指標値として第3のステップで求める。この温度差指標値は、高炉の上下方向に沿ったステーブ温度の温度差に表れる高炉の通気状態の悪さを数値として示したものである。このようにして第1〜第3のステップで3つの指標値(炉体圧指標値、重心指標値、及び温度差指標値)が求められたら、これら3つの指標値の最小値(3つの指標値のうち最も小さいもの)を通気状態の悪さを表す指標値(吹抜予測指標値)として採用する。最後に、採用された吹抜予測指標値が、予め定められた設定値以上となっているかどうかを判断し、この判断の結果を吹抜けの危険性があるかどうかの判断に用いる。
Next, the index value and the score used in the judgment of the blow-through in the operation status evaluation system of the second technical example, and the judgment of the blow-through using these will be described.
The index value described above is a numerical value representing the poor ventilation state of the blast furnace, and is a combination of the furnace body pressure index value, the center of gravity index value, and the temperature difference index value for evaluating different states of the blast furnace. That is, in the operation status evaluation system of the second technical example, in the first step, the fluctuation of the furnace body pressure at a plurality of heights over a long period of time and the fluctuation over a short period of time are used as the furnace body pressure index value. Ask. This furnace body pressure index value is a numerical value indicating the poor ventilation state of the blast furnace, which appears in the furnace body pressure. When the furnace body pressure index value is obtained in the first step as described above, how much the stave temperature deviates in the circumferential direction is obtained in the second step as a barycenter index value. This center-of-gravity index value is a numerical value indicating the poor ventilation state of the blast furnace that appears in the temperature distribution of the stave temperature along the horizontal direction. Further, when the barycentric index value is obtained in the second step, the difference in temperature between the upper part and the middle part of the blast furnace is obtained as a temperature difference index value in the third step. This temperature difference index value is a numerical value indicating the poor ventilation state of the blast furnace, which appears in the temperature difference of the stave temperature along the vertical direction of the blast furnace. In this way, when the three index values (the furnace body pressure index value, the center of gravity index value, and the temperature difference index value) are obtained in the first to third steps, the minimum value of these three index values (three indexes The smallest value) is adopted as the index value (blowing prediction index value) that represents the poor ventilation condition. Finally, it is determined whether the adopted blow-out prediction index value is equal to or larger than a preset set value, and the result of this determination is used to determine whether there is a risk of blow-through.
上述した第2技術例の操業状況評価システムを用いれば、ほとんどの吹抜けを検知して、吹抜けによる設備破壊を予防したり溶鋼の生産性を確保したりすることができる。すなわち、一般に吹抜けが起こる場合には、その直前では、炉体圧が長い時間スパンで見ても短い時間スパンで見ても変動しているような状態、およびステーブ温度の周囲方向の分布に偏りがある状態、さらには高炉の上部の温度が上昇し、温度差がない状態にいたっている場合が多い。逆に、それらの一つの状態のみであれば、不安定状況ではあっても吹抜けにまでいたらない場合も多い。見逃しなく、かつ、過剰になることなく吹抜け予測するために、3つの状態をそれぞれ表す3つの指標値を求め、これらの指標値の中でも最も小さいものでも設定値以上となる、言い換えればすべての指標値が設定値以上となった場合に、通気状態が悪化し吹抜けの危険性があると判断する。 If the operating condition evaluation system of the second technical example described above is used, most blow-throughs can be detected, equipment damage due to blow-throughs can be prevented, and molten steel productivity can be secured. That is, in general, when a blow-by occurs, immediately before that, the state in which the furnace body pressure fluctuates both in a long time span and in a short time span, and the distribution of the stave temperature in the circumferential direction is biased. In many cases, the temperature in the upper part of the blast furnace rises and there is no temperature difference. On the contrary, if there is only one of these states, there are many cases where even the unstable situation does not lead to the void. In order not to overlook and to predict the blow-through without excess, obtain three index values that represent each of the three states, and even the smallest of these index values will be greater than or equal to the set value, in other words, all indexes. When the value exceeds the set value, it is judged that the ventilation state deteriorates and there is a risk of blow-by.
上述したスコアは、一連の異常な状態、特に吹抜け前に発生することがわかっている一連の異常な状態が実際に発生しているかどうかを表すものである。このスコアは、組み合わせたもの、言い換えれば炉上部高温化スコア、炉中部高温化スコア、特定方向突出スコア、送風圧スコア、及び炉頂ガス温度スコアの5つのスコアを組み合わせたものとなっている。吹抜けにいたる過程はさまざまであり、特定の一つのスコアのみに依存した判断では、見逃しや過剰判断が低減できない。そのため、上記のような複数のスコアを用い、その組合せで吹抜け発生を予測する。 The above-mentioned score indicates whether or not a series of abnormal states, particularly a series of abnormal states known to occur before the blow-through, actually occur. This score is a combination of, in other words, a combination of five scores, that is, a furnace upper temperature score, a furnace middle temperature score, a specific direction protrusion score, a blast pressure score, and a furnace top gas temperature score. There are various processes leading up to the atrium, and judgments that rely on only one particular score cannot reduce oversight or overjudgment. Therefore, the use of a plurality of scores as described above is used to predict the occurrence of blow-through.
これら5つの中間スコアのうち、炉上部高温化スコアは、高炉の上部の温度が基準値を超えたときに、異常値となるようなスコアである。また、炉中部高温化スコアは、高炉の中部のステーブが基準値を超えたとき異常値となるようなスコアである。吹抜け前には通常時よりも、高炉上部や高炉中部が高温になることが多いため、炉上部高温化スコアや炉中部高温化スコアはこれらの異常な状態をスコアとして求めるものとなっている。 Of these five intermediate scores, the furnace upper temperature score is a score that becomes an abnormal value when the temperature of the upper part of the blast furnace exceeds a reference value. Further, the middle-furnace high temperature score is a score that becomes an abnormal value when the stave in the middle part of the blast furnace exceeds a reference value. Before the blow-through, the upper part of the blast furnace and the middle part of the blast furnace are often at a higher temperature than in normal times, so the upper part temperature of the upper part of the furnace and the higher part temperature of the middle part of the furnace are obtained as a score of these abnormal states.
上述した特定方向突出スコアは、高炉が偏流化しているときに、異常値となるようなスコアである。また、送風圧スコアは、圧損が基準値を超えるときに、異常値となるようなスコアである。つまり、吹抜け前には通常時よりも、高炉の内部における熱風の流れが偏流化したり、圧損が大きくなったりするため、特定方向突出スコアや送風圧スコアはこれらの異常な状態をスコアとして求めるものとなっている。 The specific direction protrusion score described above is a score that becomes an abnormal value when the blast furnace is biased. The blast pressure score is a score that becomes an abnormal value when the pressure loss exceeds the reference value. In other words, before the blow-through, the flow of hot air inside the blast furnace becomes uneven and the pressure loss becomes larger than usual, so the specific direction protrusion score and the blast pressure score are obtained as a score of these abnormal conditions. Has become.
最後に、炉頂ガス温度は、炉頂ガス温度が基準値を超えるとき異常値と判断されるものである。つまり、炉頂ガス温度スコアは、吹抜け前には通常時よりも、炉頂ガスの温度が高くなるため、炉頂ガス温度スコアは炉頂ガスの高温化という異常な状態をスコアとして求めるものとなっている。
このようにして求められた5つのスコアについては、5つのスコアのうち所定の数のスコアが異常値をとるときのみ、吹抜け前に発生する異常な状態(前駆的状態)が有意的に発生していると判断し、吹抜けの危険があると判定している。この吹抜けの危険があると判断するスコアの数は、1個でも良いし、2個以上でも良い。また、5つのスコアのうち、特定のスコアのみを優先的に取り上げて、判断を行っても良い。
Finally, the furnace top gas temperature is judged to be an abnormal value when the furnace top gas temperature exceeds the reference value. In other words, the furnace top gas temperature score is higher than the normal time before the blow-through, so the furnace top gas temperature score should be calculated as an abnormal condition that the temperature of the furnace top gas is high. Has become.
Regarding the five scores thus obtained, an abnormal state (precursor state) that occurs before the blow-through significantly occurs only when a predetermined number of the five scores have an abnormal value. It is judged that there is a danger of blow through. The number of scores judged to be at risk of blowout may be one, or may be two or more. Alternatively, the judgment may be made by preferentially picking up only a specific score among the five scores.
例えば、図9のフローチャートの場合であれば、炉上部高温化スコアが異常値を示す場合であって、さらに残り4つのスコアの内、2以上のスコアが異常値となった場合に、「吹抜け」の危険性があると判断し、表示部で表示する。
このような吹抜け前に発生することがわかっている一連の異常な状態をスコアとして評価することで、吹抜けの危険性を正確に予測することが可能となる。例えば、定常的な操業で増風を行った場合、ステーブ温度や炉体圧のみでは吹抜けが起こるとの誤判断が下される場合がある。しかし、第2の技術例のように、複数のスコアが同時に悪くなっているかどうかで吹抜けを判断すれば、増風時であろうとも複数のスコアが同時に異常値となることは稀なので、吹抜けの過検出回数を減らして、吹抜け予防のためのアクション(減風のアクション)による生産量の低下を防ぐことができる。
For example, in the case of the flowchart in FIG. 9, when the furnace upper temperature score shows an abnormal value, and if two or more of the remaining four scores have an abnormal value, the It is judged that there is a risk of "and displayed on the display.
By evaluating a series of abnormal states known to occur before such blow-through as a score, it becomes possible to accurately predict the risk of blow-through. For example, when the wind is increased in a steady operation, it may be erroneously determined that blow-by will occur only by the stave temperature and the furnace body pressure. However, as in the second technical example, if a blow-through is judged based on whether or not a plurality of scores are bad at the same time, it is rare that a plurality of scores become abnormal values at the same time even when the wind is blowing up. It is possible to reduce the number of over-detections and prevent a decrease in the production amount due to the action for preventing blow-through (action of reducing wind).
図9に示すように、上述した指標値及びスコアが得られたら、指標値とスコアを用いて2つの値が通常時とは異なる値のときに吹抜けの危険度を判断する。この判断は、上述した予測部で行われ、吹抜けの危険度があるときは表示部で表示を行う。
次に、予測部で行われる吹抜けの危険度の判断手順を、図9〜図17を用いて説明する。
As shown in FIG. 9, when the above-described index value and score are obtained, the risk of blow-through is determined using the index value and the score when the two values are different from the normal value. This determination is performed by the above-described prediction unit, and when there is a risk of blow-by, the display unit displays it.
Next, the procedure of determining the risk of blow-through performed by the prediction unit will be described with reference to FIGS. 9 to 17.
なお、図9は第2の技術例における吹抜け予測の全体的な処理フローを示したものであり、図10〜図12は3つの指標値をそれぞれ計算する際の処理フローを詳細に示したものであり、図13〜図16は5つのスコアをそれぞれ計算する際の処理フローを詳細に示したものである。さらに、図11は3つの指標値の大小を比較する際に用いられる規格化処理を説明するためのグラフである。 Note that FIG. 9 shows the overall processing flow of the blow-through prediction in the second technical example, and FIGS. 10 to 12 show the processing flow in detail when each of the three index values is calculated. 13 to 16 show in detail the processing flow when each of the five scores is calculated. Further, FIG. 11 is a graph for explaining the standardization process used when comparing the magnitudes of the three index values.
図9に示すように、まず高炉の周方向及び高さ方向に複数設けられたセンサで高炉の炉体圧及びステーブ温度などの操業データを取得する(S9-1)。取得された操業データを解析部(予測部)に送信する(S9-2)。予測部では、フィルタリングなどを用いて取得した操業データの異常値を取り除くといったデータ整形や、操業データが取得されていない期間を直前の操業データ値で代用して補間するといったデータ整形が行われる(S9-3)。このデータ整形の処理は後述する処理をしやすくするためのものであるため、操業データに欠損がない場合や異常値がない場合には行わなくてもよい。このような整形の処理を行った後の操業データから3つの指標値(中間指標値、すなわち炉体圧指標値、重心指標値、及び温度差指標値)を計算し(S9-4)、計算された指標値から吹抜予測指標値を計算する(S9-5)。また、整形の処理を行った後の操業データから、吹抜け前に大きくなる傾向のある5つのスコア(炉上部高温化スコア、炉中部高温化スコア、特定方向突出スコア、送風圧スコア、及び炉頂ガス温度スコア)を計算する(S9-6)。 As shown in FIG. 9, first, operation data such as the furnace body pressure and the stave temperature of the blast furnace are acquired by a plurality of sensors provided in the circumferential direction and the height direction of the blast furnace (S9-1). The acquired operation data is transmitted to the analysis unit (prediction unit) (S9-2). The predicting unit performs data shaping such as removing an abnormal value of the operation data acquired by using filtering or the like, and data shaping such that a period in which the operation data is not acquired is substituted with the immediately preceding operation data value ( S9-3). Since this data shaping process is for facilitating the process described later, it does not have to be performed when the operation data is not missing or when there is no abnormal value. Three index values (intermediate index values, that is, furnace pressure index value, center of gravity index value, and temperature difference index value) are calculated from the operation data after performing such shaping processing (S9-4), and calculation A blow-out prediction index value is calculated from the calculated index value (S9-5). In addition, from the operation data after performing the shaping process, five scores that tend to be large before the blow-through (upper furnace upper temperature score, middle furnace upper temperature score, specific direction protrusion score, blast pressure score, and furnace top The gas temperature score) is calculated (S9-6).
なお、上述した3つの指標値を計算するための処理(S9-4)の詳細については、図10〜図12を用いて説明する。つまり、図10は3つの指標値のうち炉体圧指標値を計算するフローを、図11は重心指標値を計算するフローを、さらに図12は温度差指標値を計算するフローを示したものである。
図10に示すように、炉体圧指標値を計算するに際しては、まず高炉の高さ方向及び周囲方向(周方向)に複数設けられたセンサで炉体圧の操業データを取得する(S10-1)。この炉体圧の操業データについては、各同一の高さに位置するセンサ間で周囲方向の操業データの平均値を計算する。このような周方向の操業データの平均値を高炉の各高さについて求める(S10-2)。また、上述した操業データの平均値を、その過去一定期間の分散値(例えば120分間の分散値)を計算する(S10-3)。さらにこの分散値の複数の時間平均値(例えば過去5分,60分,120分,240分の4つ平均値)をそれぞれ計算する(S10-4)。以上で計算した時間平均値が設定値以上か否かで2値の点数(例えば0点か1点)を算出する(S10-5)。各高さでこの点数を用いて高さ別に炉体圧の変動度合いを表す点数を計算する(S10-6)。例えば2値の点数が0か1であったとして、以下の式(1)で計算する。
The details of the process (S9-4) for calculating the above-mentioned three index values will be described with reference to FIGS. 10 to 12. That is, FIG. 10 shows a flow for calculating the furnace body pressure index value out of the three index values, FIG. 11 shows a flow for calculating the center of gravity index value, and FIG. 12 shows a flow for calculating the temperature difference index value. Is.
As shown in FIG. 10, when calculating the furnace body pressure index value, first, the operation data of the furnace body pressure is acquired by a plurality of sensors provided in the height direction and the peripheral direction (circumferential direction) of the blast furnace (S10- 1). As for the operation data of the furnace body pressure, the average value of the operation data in the circumferential direction is calculated between the sensors located at the same height. The average value of such circumferential operation data is obtained for each height of the blast furnace (S10-2). Further, the average value of the above-mentioned operation data is calculated as a variance value for the past fixed period (for example, a variance value for 120 minutes) (S10-3). Further, a plurality of time average values of the dispersion values (for example, four average values of the past 5 minutes, 60 minutes, 120 minutes, and 240 minutes) are calculated (S10-4). A binary score (for example, 0 point or 1 point) is calculated depending on whether or not the time average value calculated above is a set value or more (S10-5). Using this score at each height, a score representing the degree of fluctuation of the furnace body pressure is calculated for each height (S10-6). For example, assuming that the binary score is 0 or 1, calculation is performed by the following formula (1).
上述した式(1)で示される2値の点数を、すべての高さの水準に対して求め、それらを合計して(S10-7)、その合計値を規格化した(S10-8)ものが炉体圧指標値である。
なお、3つの指標値を算出する際に用いられる「規格化」とは、図17のように、ある値(今回の場合なら合計値)に対し二つの値(図のPminとPmax)を設定しその間でのみ線形に上昇する0から1の値に対応させることである(以後、本明細書で同じとする)。この規格化は、3つの指標値間で大小を相対比較する目的で行われるものであり、その目的が達成できるなら他の規格化方法を用いても問題はない。
The binary score shown in the above equation (1) is calculated for all height levels, and they are summed (S10-7), and the sum is standardized (S10-8). Is the furnace body pressure index value.
Note that “normalization” used when calculating the three index values means setting two values (Pmin and Pmax in the figure) for a certain value (in this case, the total value), as shown in FIG. However, it is to correspond to a value of 0 to 1 that linearly rises only in the meantime (hereinafter, the same in the present specification). This normalization is performed for the purpose of relatively comparing the magnitudes of the three index values, and if the purpose can be achieved, there is no problem even if another standardization method is used.
図11に示すように、重心指標値を計算するに際しては、まず高炉上部の複数の高さ・周囲方向でのステーブ温度を取得する(S11-1)。このようにして求められたステーブ温度の計測値は円形グラフとして二次元平面上にプロットされる。つまり、高炉の中心を原点とする径方向の距離を「温度」の軸としてステーブ温度の計測値をプロットする(S11-2)。このようにすればステーブ温度が高くなるほど、温度分だけ原点から離れた位置に計測値を示す点がプロットされた円形グラフを得ることができる。このようにして同じ高さに位置する複数の計測値のプロットがされたら、複数の計測値を示す点の重心と、高炉の中心(円形グラフの原点)との距離を算出する(S11-3)。算出された重心との距離は以下の式(2)で計算される。 As shown in FIG. 11, when calculating the center-of-gravity index value, first, the stave temperatures at a plurality of heights and the circumferential direction of the upper part of the blast furnace are acquired (S11-1). The measured stave temperature values thus obtained are plotted on a two-dimensional plane as a circular graph. That is, the measured value of the stave temperature is plotted with the radial distance from the center of the blast furnace as the origin (S11-2). In this way, as the stave temperature becomes higher, it is possible to obtain a circular graph in which points indicating measured values are plotted at positions separated from the origin by the temperature. When a plurality of measurement values located at the same height are plotted in this way, the distance between the center of gravity of the points indicating the plurality of measurement values and the center of the blast furnace (the origin of the circular graph) is calculated (S11-3 ). The calculated distance from the center of gravity is calculated by the following equation (2).
なお、式(2)中の「n」は当該高さで取得した温度の数(高炉のある高さに位置するセンサの数)であり、「i」は当該高さのセンサのインデックスとする(i=1,2…n)である。また、「Ti」はi番目のセンサが取得した温度であり、「ei」はi番目のセンサの方向に向きを持つ長さ1のベクトルを表している。この距離を規格化して(S11-4)、この値の全高さの最大値(S11-5)が重心指標値である。 Note that “n” in the equation (2) is the number of temperatures acquired at that height (the number of sensors located at a certain height of the blast furnace), and “i” is the index of the sensor at that height. (i = 1,2 ... n). Further, “Ti” is the temperature acquired by the i-th sensor, and “ei” represents a vector of length 1 having a direction toward the i-th sensor. This distance is standardized (S11-4), and the maximum value of the total height (S11-5) is the center-of-gravity index value.
図12に示すように、同様に上部の複数の高さ・周囲方向でのステーブ温度を取得する(S12-1)。この温度について過去一定期間(例えば120分間)時間平均をとった後(S12-2)、高さごとに周囲方向の平均値を計算する(S12-3)。ここで得た平均値に対応する高さのうち、最下部の値と最上部の値との差(多くの場合負の値となる)を計算し(S12-4)、この値を規格化した(S12-5)ものが温度差指標値である。 As shown in FIG. 12, similarly, the stave temperature at a plurality of heights in the upper part and in the circumferential direction is acquired (S12-1). After taking a time average for this temperature for a certain period in the past (for example, 120 minutes) (S12-2), an average value in the circumferential direction is calculated for each height (S12-3). Of the heights corresponding to the average value obtained here, the difference between the bottom value and the top value (often a negative value) is calculated (S12-4), and this value is normalized. What was done (S12-5) is the temperature difference index value.
最後に、上述した手順で得られた各指標値、つまり炉体圧指標値、重心指標値、及び温度差指標値の中から、最小の値を選び出す。これらの炉体圧指標値、重心指標値、及び温度差指標値は、すべて規格化されて0〜1の数値となっているため、大小を比較することができる。このようにして選び出された最小の指標値が、吹抜予測指標値となる(S9-5)。 Finally, the minimum value is selected from the index values obtained by the above-mentioned procedure, that is, the furnace body pressure index value, the center of gravity index value, and the temperature difference index value. Since the furnace body pressure index value, the center of gravity index value, and the temperature difference index value are all standardized to have numerical values of 0 to 1, the magnitudes can be compared. The minimum index value thus selected becomes the blow-out prediction index value (S9-5).
上述した吹抜予測指標値(通気性の悪さを示す指標値)の算出と共に、炉況の悪さを示すスコアも計算する(S9-6)。これら5つのスコアは、いずれも予め定められた設定値以上であれば異常値と判断するものとなっている。
次に、それぞれのスコアについての計算手順を説明する。
図13に示すように、炉上部高温化スコアを計算するに際しては、まず高炉の上部について高さ方向及び周囲方向に複数のステーブ温度を取得する(S13-1)。この各センサで計測されるステーブ温度について過去一定期間(例えば120分間)の時間平均をそれぞれ算出する(S13-2)。高炉の高さが同じセンサの時間平均について、周囲方向の平均値を計算する(S13-3)。高炉の各高さについて、平均値を求め、0から1に規格化する(S13-4)。この規格化値とS4-35で求めた温度差指標値との平均値(S13-5)が炉上部高温化スコアである。
Along with the calculation of the blow-out prediction index value (index value indicating poor breathability) described above, a score indicating poor furnace conditions is also calculated (S9-6). Any of these five scores is judged to be an abnormal value if it is equal to or greater than a preset set value.
Next, the calculation procedure for each score will be described.
As shown in FIG. 13, when calculating the furnace upper temperature score, first, a plurality of stave temperatures are acquired in the height direction and the circumferential direction of the upper part of the blast furnace (S13-1). For the stave temperature measured by each sensor, a time average for the past fixed period (for example, 120 minutes) is calculated (S13-2). With respect to the time average of the sensors with the same height of the blast furnace, the average value in the circumferential direction is calculated (S13-3). An average value is obtained for each height of the blast furnace and standardized from 0 to 1 (S13-4). The average value (S13-5) of this normalized value and the temperature difference index value obtained in S4-35 is the furnace upper temperature score.
図14に示すように、炉中部高温化スコアと特定方向突出スコアを計算するに際しては、まずステーブ温度を複数の高さ、周囲方向で取得し(S14-1)、これを下記の式(3)で正規化する(S14-2)。 As shown in FIG. 14, when calculating the furnace middle temperature increase score and the specific direction protrusion score, first, the stave temperature is acquired at a plurality of heights and in the circumferential direction (S14-1), and this is calculated by the following equation (3). ) For normalization (S14-2).
高炉の中部の高さにあるセンサで計測されたステーブ温度から計算された正規化値のうち、最大値が炉中部高温化スコアである(S14-3)。また、各周囲方向で正規化値の最大値と最小値の差を計算し(S14-4)、その最大値が特定方向突出スコアである(S14-5)。
図15に示すように、送風圧スコアは、送風圧を取得したとき(S15-1)、過去一定期間(例えば120分間)の最大値として計算される(S13-2)。
Among the normalized values calculated from the stave temperature measured by the sensor located at the height of the middle part of the blast furnace, the maximum value is the middle part furnace high temperature score (S14-3). Further, the difference between the maximum value and the minimum value of the normalized values is calculated in each circumferential direction (S14-4), and the maximum value is the specific direction protrusion score (S14-5).
As shown in FIG. 15, when the blast pressure is acquired (S15-1), the blast pressure score is calculated as the maximum value in a certain past period (for example, 120 minutes) (S13-2).
図16に示すように、炉頂ガス温度スコアは、炉頂ガス温度を複数の周囲方向で取得したとき(S16-1)、その全方向の過去一定期間(例えば60分間)の最大値として計算される(S16-2)。
上述した手順で求められた吹抜予測指標値と5つのスコアを用いて吹抜けの危険度合いの判定を行う(S9-7〜S9-11)。
As shown in FIG. 16, the furnace top gas temperature score is calculated as the maximum value in the past certain period (for example, 60 minutes) in all directions when the furnace top gas temperatures are acquired in a plurality of ambient directions (S16-1). It is done (S16-2).
The blow-through prediction index value obtained by the above-mentioned procedure and the five scores are used to determine the risk of blow-through (S9-7 to S9-11).
具体的には、図9に示すように、(S9-5)で求められた吹抜予測指標値が設定値以上か判定する(S9-7)。設定値以上なら(S9-8)に進んで、炉況の悪さに基づく吹抜けの危険性の判断を行う。設定値未満なら、(S9-11)に進んで、吹抜けの危険性はないと判断し、表示部での表示は行わない。
次に、炉上部高温化スコアが異常値かどうかを判定する(S9-8)。求められた吹抜予測指標値が設定値以上なら、(S9-9)に進む。しかし、設定値未満なら、(S9-11)に進んで、吹抜けの危険性はないと判断し、表示部での表示は行わない。
Specifically, as shown in FIG. 9, it is determined whether the blowout prediction index value obtained in (S9-5) is equal to or greater than the set value (S9-7). If it is equal to or greater than the set value, proceed to (S9-8) and judge the risk of blow-through based on the poor reactor conditions. If it is less than the set value, proceed to (S9-11), judge that there is no danger of blow-through, and do not display on the display.
Next, it is determined whether the furnace upper temperature score is an abnormal value (S9-8). If the obtained blow-out prediction index value is greater than or equal to the set value, proceed to (S9-9). However, if it is less than the set value, the process proceeds to (S9-11), it is determined that there is no danger of blow-through, and the display on the display unit is not performed.
最後に、(S9-6)で求めた残りの4つのスコア(炉中部高温化スコア、特定方向突出スコア、送風圧スコア、及び炉頂ガス温度スコア)のうち、異常値のものが3つ以上あるかを判定する(S9-9)。3つ以上ある場合は、(S9-10)に進んで、吹抜けの危険性があると判断し、表示部での表示を行う。しかし、2つ以下なら、(S9-11)に進んで、吹抜けの危険性はないと判断し、表示部での表示は行わない。 Finally, out of the remaining four scores (reactor middle part temperature rise score, specific direction protrusion score, blast pressure score, and furnace top gas temperature score) obtained in (S9-6), three or more are abnormal values. It is determined whether there is any (S9-9). If there are three or more, proceed to (S9-10), determine that there is a risk of blow-through, and display the information on the display unit. However, if the number is two or less, the process proceeds to (S9-11), it is determined that there is no danger of blow-through, and the display is not displayed.
なお、S11-3で、重心位置を計算するのは各高さのステーブ温度の偏りを調べるためであり、例えば周囲方向ステーブ温度の最大値と最小値の差を用いるなど温度の偏りを示す他の計算方法に置き換えても良い。
また、S14-2で行われる正規化は、測定しているステーブの条件(材質など)が異なる場合に、それぞれの値を比較するための処理であり、比較すべきステーブが全て同条件である、もしくは比較するのに問題ない程度であるなら正規化をしなくてもよい。
Note that in S11-3, the position of the center of gravity is calculated in order to check the deviation of the stave temperature at each height, and for example, the deviation of the temperature is indicated by using the difference between the maximum value and the minimum value of the circumferential stave temperature. It may be replaced with the calculation method of.
In addition, the normalization performed in S14-2 is a process for comparing respective values of the staves being measured (materials, etc.), and the staves to be compared have the same conditions. Or, if there is no problem in comparison, normalization need not be performed.
さらに、上述した送風圧スコア及び炉頂ガス温度スコアは、それぞれのデータ値が高くなっている(大きくなっている)ことを示すスコアなので、増加傾向を示すことができれば過去一定期間の最大値ではなくてもよいし、過去一定期間の平均値や中央値でもよい。
なお、表示部で表示される表示内容は、吹抜けの危険性があるか否かの2値情報だけでなく、計算過程の値を提示しても良い。例えば処理C9-5〜C9-7の判定手順を行わずに、算出された吹抜け予測指標値や5つのスコアを直接表示部に表示しても良い。
Furthermore, the above-mentioned blast pressure score and furnace top gas temperature score are scores indicating that the respective data values are high (being large), so if an increasing tendency can be shown, the maximum value for the past certain period will be It may not be necessary, and may be an average value or a median value in a certain past period.
The display content displayed on the display unit may show not only the binary information indicating whether there is a risk of blow-by but also the value of the calculation process. For example, the calculated blow-through prediction index value and five scores may be directly displayed on the display unit without performing the determination procedure of the processes C9-5 to C9-7.
また、判断の結果や計算結果を表示部に表示しなくてもよい。その場合、自動で操業条件を変更することや後の解析や議論に使う資料として判断の結果や計算結果のデータを利用する。例えば、吹抜けの危険性があるか否かのデータを長期間に亘って取得しておけば、過去に遡って高炉の状態が不安定だった期間を簡単に抽出することができ、操業条件との関係を解析するのに役立てることができる。
「第3技術例」
次に、第3技術例の操業状況評価システムを説明する。
Further, the judgment result and the calculation result do not have to be displayed on the display unit. In that case, the data of judgment results and calculation results will be used as data for automatically changing operating conditions and for later analysis and discussion. For example, if data on whether or not there is a risk of blow-through is acquired over a long period of time, it is possible to easily extract the period during which the state of the blast furnace was unstable, dating back to the past. Can be used to analyze the relationship between.
"Third technology example"
Next, the operation status evaluation system of the third technical example will be described.
図18に示すように、第3技術例の操業状況評価システムは、第2の技術例と同様に、操業データから解析を行って吹抜けの危険性を評価するものであるが、吹抜けの危険性を判断するだけでなく、吹抜けを回避するためのアクションを実施するタイミングを操業オペレータに指示する構成となっている。言い換えれば、第3技術例の操業状況評価システムは、吹抜けを回避するアクションの実施タイミングを決定するシステムとなっている。 As shown in FIG. 18, the operation status evaluation system of the third technology example, like the second technology example, analyzes the operation data and evaluates the risk of blow-through. Not only is it determined, but the operation operator is instructed when to take action to avoid blow-through. In other words, the operation status evaluation system of the third technical example is a system that determines the timing of performing an action for avoiding a blow through.
例えば、特開2006−28576号公報には、高炉シャフト部に設けた複数の圧力センサで炉内圧力を測定して、圧力とその時間変化率に基づいて炉内圧力の変動を予知する数値を求め、この数値が閾値を超えると警報を表示する炉内圧力変動予知方法および装置が開示されている。
この炉内圧力変動予知に関する技術では、操業オペレータに警報を表示して、炉内圧力に異常な変動が起こっていることを報知することができる。しかし、高炉における操業は経験的なものが多く、操業オペレータにも個人差があることから、警報を受けた操業オペレータが適切なアクションを取るとは限らず、吹抜けを防止するためのアクションに属人的な誤りが発生する可能性はある。つまり、仮に圧力変動の発生を吹抜けの前に精度よく予測できたとしても、警報を表示するだけではどのタイミングでアクションを行うかは操業オペレータやスタッフに依存してしまい、吹抜けを防止するための適切な行動を十分に行われない恐れがある。
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2006-28576 discloses numerical values for predicting fluctuations in the in-furnace pressure based on the pressure and the rate of change over time by measuring the in-furnace pressure with a plurality of pressure sensors provided in the blast furnace shaft. Disclosed is a method and apparatus for predicting in-reactor pressure fluctuations, which displays an alarm when the calculated value exceeds a threshold.
With this technique related to prediction of pressure fluctuations in the furnace, it is possible to display an alarm to the operating operator to notify that abnormal fluctuations in the furnace pressure have occurred. However, since operations in blast furnaces are often empirical and there are individual differences among operating operators, the operating operators who receive the alarm do not always take appropriate actions, and belong to actions to prevent blow-through. Human error is possible. In other words, even if it is possible to accurately predict the occurrence of pressure fluctuations before the blow-through, it is up to the operator or staff to decide when to take action just by displaying the alarm, and to prevent the blow-through. There is a risk that adequate actions will not be taken sufficiently.
また、上述した特開平5−271728号公報に開示された吹抜け防止方法のように、炉体圧で表した偏流化という断片情報のみを用いて吹抜けを予測する場合は、吹抜けが起こるほど炉況が悪くない定常的な高炉状態に対しても、誤って吹抜けの危険性が大きいと判断してしまう可能性があり、吹抜けの危険性の予測精度に大きな問題がある。
そこで、上述した従来の技術の問題点に鑑みて、第3技術例の操業状況評価システムは、減風などのアクションを実施するタイミングを表示することで、最終的なアクション実施の可否を操業オペレータに提示することを可能としている。
Further, like the above-described Japanese Patent Laid-Open Publication No. 5-2717228, when a blow-through is predicted using only fragment information, which is represented by the pressure in the furnace body, that is, the blow-through prevention method disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 5-27172. There is a possibility that the risk of blow-through may be erroneously determined to be large even in a steady blast furnace state where the condition is not bad, and there is a great problem in the accuracy of predicting the risk of blow-through.
Therefore, in view of the above-mentioned problems of the conventional technology, the operation status evaluation system of the third technology example displays the timing at which an action such as a wind reduction is performed to determine whether or not the final action should be performed. It is possible to present to.
また、第3技術例の操業状況評価システムは、炉体圧、ステーブ温度、送風圧、炉頂ガス温度などを総合的に用いて吹抜けの危険性を予測することで、吹抜けの危険性の予測精度を大きく向上させることができるものとなっている。
つまり、第3技術例の操業状況評価システムは、第2技術例で説明した手順で判断される「吹抜けの危険度」と、この第3技術例で新たに導入する「炉体圧の瞬時値」とを組み合わせることで、吹抜けの危険性を過検出なく予測できるようにして、減風などのアクションのタイミングを適正に決定することができるものとなっている。
Further, the operation status evaluation system of the third technical example predicts the risk of blow-through by comprehensively using the furnace body pressure, stave temperature, blast pressure, furnace top gas temperature, etc. to predict the risk of blow-through. The accuracy can be greatly improved.
In other words, the operating condition evaluation system of the third technical example uses the “risk of blow-through” determined by the procedure described in the second technical example and the “instantaneous value of furnace pressure” newly introduced in the third technical example. By combining with, it becomes possible to predict the risk of blow-through without overdetection, and to appropriately determine the timing of actions such as wind reduction.
具体的には、第3技術例の操業状況評価システムは、高炉からデータを取得するステップと、データの中の炉体圧とステーブ温度を用いて通気状態の悪さを表す指標値を求めるステップと、炉体圧とステーブ温度に加え送風圧と炉頂ガス温度を用いて吹抜け前に起こる一連の流れが発生したか表すスコアを求めるステップと、指標値とスコアを用いて2つの値が通常時とは異なる値のときに高くなるよう吹抜けの危険度を計算するステップと、を備えている。なお、これらのステップは、前述した第2技術例と同じである。 Specifically, the operation status evaluation system of the third technical example includes a step of acquiring data from the blast furnace, and a step of obtaining an index value indicating poor ventilation condition by using the furnace body pressure and the stave temperature in the data. In addition to the furnace body pressure and stave temperature, the blast pressure and furnace top gas temperature are used to obtain a score that indicates whether or not a series of flows that occur before the blow-through has occurred, and two values are normally used using the index value and score. And a step of calculating the risk of blow-through so that the value becomes higher when the value is different from. Note that these steps are the same as those in the second technical example described above.
第3技術例が第2技術例と異なっているのは、データの中の炉体圧瞬時値から吹抜け前に大きくなる炉体圧計算値を求めるステップと、危険度と炉体圧から計算された値の双方がそれぞれ定めた設定値を上回ったときを減風タイミングと決定するステップと、を有することである。
このような第3技術例の操業状況評価システムであれば、属人性がなく、生産量を極力下げずに、吹抜けの起きない操業を行うことができる。つまり、炉況が悪いことを表示などで示すだけであれば、操業オペレータによる判断には属人性が残るため、表示を受けた後のアクションのタイミングに人によるばらつきがでて、場合によっては適切な操作が行われず、ミス(誤操作)が発生する可能性もある。
The third technical example is different from the second technical example in that it is calculated from the risk and the furnace body pressure in the step of obtaining the furnace body pressure calculation value that increases from the instantaneous furnace body pressure value in the data before the blow-through. When both of the above values exceed the respective set values, the step of determining the wind reduction timing is performed.
According to the operation status evaluation system of the third technical example as described above, it is possible to perform an operation that does not have a personality, does not reduce the production amount as much as possible, and does not cause blow-through. In other words, if only the indication that the reactor is in poor condition is indicated by a display, etc., the operator's judgment remains personal, so the timing of actions after receiving the indication may vary depending on the person, and in some cases it may be appropriate. There is a possibility that a mistake (misoperation) will occur because such an operation is not performed.
しかしながら、上述した第3技術例の操業状況評価システムであれば、より精度の良い吹抜け予測が行われ、予測結果によって減風などのアクションを行うタイミングも適正に決定されるため、高炉の生産量を低下せしめることなく、吹抜けの発生を確実に防止することが可能となる。
以降では、第3技術例の操業状況評価システムの特徴である「炉体圧計算値を求めるステップ」及び「減風タイミングを決定するステップ」について説明する。
However, with the operation status evaluation system of the third technical example described above, more accurate blow-through prediction is performed, and the timing of actions such as wind reduction is appropriately determined based on the prediction result. It is possible to reliably prevent the occurrence of blow-through without lowering the
Hereinafter, the "step of obtaining the calculated value of the furnace body pressure" and the "step of determining the wind reduction timing", which are the features of the operation status evaluation system of the third technical example, will be described.
炉体圧計算値は、高炉の中部(上部と下部の中間高さ)に設けられた複数のセンサで計測される炉体圧の計測値と、炉頂に設けられたセンサで計測される炉頂圧との圧力差(圧損)のうち、最大のものである。つまり、第3技術例の操業状況評価システムが設けられる高炉は、炉頂の下に「上部」、「中部」、「下部」が設けられた構造となっている。この高炉の上部、中部、下部には、同じ高さに、複数のセンサが周方向に並んで設けられている。これら複数のセンサのうち、高さ方向の中部に存在するセンサのそれぞれで計測される炉体圧の計測値が炉体圧瞬時値である。 The calculated value of the furnace body pressure is the measured value of the furnace body pressure measured by multiple sensors installed in the middle part of the blast furnace (intermediate height between the upper part and the lower part), and the furnace measured by the sensor installed on the top of the furnace. It is the largest of the pressure difference (pressure loss) from the top pressure. That is, the blast furnace provided with the operation status evaluation system of the third technical example has a structure in which "upper", "middle", and "lower" are provided under the furnace top. A plurality of sensors are provided side by side in the circumferential direction at the same height at the upper, middle and lower parts of this blast furnace. Among the plurality of sensors, the measured value of the furnace body pressure measured by each of the sensors existing in the middle portion in the height direction is the furnace body pressure instantaneous value.
一方、高炉の炉頂にも、周方向に複数のセンサが設けられており、炉頂圧力が計測されている。この炉頂のセンサで計測される炉頂圧力と、上述した炉体圧瞬時値との圧力差が、炉体圧計算値である。この炉体圧計算値は、周方向に複数設けられたセンサで計測されたすべての炉体圧瞬時値に対して求めることができる。
なお、炉頂圧が一定となるよう制御されている高炉の場合は、炉体圧瞬時値そのものを炉体圧計算値として用いても良い。また、炉頂圧と炉体圧瞬時値を計測する位置が周方向で異なる場合は、最大炉頂圧を代表値として計算に用いて炉体圧計算値を算出してもよい。
On the other hand, the top of the blast furnace is also provided with a plurality of sensors in the circumferential direction to measure the top pressure. The pressure difference between the furnace top pressure measured by the furnace top sensor and the aforementioned furnace body pressure instantaneous value is the furnace body pressure calculated value. The calculated furnace body pressure value can be obtained for all instantaneous furnace body pressure values measured by a plurality of sensors provided in the circumferential direction.
In the case of a blast furnace in which the furnace top pressure is controlled to be constant, the furnace body pressure instantaneous value itself may be used as the furnace body pressure calculated value. Further, when the positions at which the furnace top pressure and the furnace body pressure instantaneous value are measured are different in the circumferential direction, the maximum furnace top pressure may be used as a representative value in the calculation to calculate the furnace body pressure calculated value.
この炉体圧計算値は、吹抜けの発生に密接に関係している高炉の圧損を評価可能なものであり、第2技術例で説明した吹抜けの危険性の評価結果と組み合わせることで、吹抜けの過検出を抑制することが可能となる。
上述した炉体圧計算値が計算されたら、計算された炉体圧計算値と、上述した第2技術例で得られる吹抜けの危険性とを用いて、吹抜けの危険性または後述する危険度の表示と、減風を行うタイミングの表示を行う。
This calculated value of the furnace body pressure can evaluate the pressure loss of the blast furnace, which is closely related to the occurrence of the blow-through, and by combining it with the evaluation result of the blow-through risk explained in the second technical example, It is possible to suppress overdetection.
When the above-mentioned furnace body pressure calculated value is calculated, the calculated furnace body pressure calculated value and the risk of blow-through obtained in the above-mentioned second technical example are used to determine the risk of blow-through or the risk degree described later. Display and the timing of wind reduction.
すなわち、求められた吹抜けの危険度が設定値以上の場合は、操業オペレータに危険度の表示を行い、さらに上述した炉体圧計算値が設定値以上の場合に、減風を行うタイミングを表示部に表示する。
次に、予測部で行われる減風などのアクションタイミングの決定手順を、図20及び図21を用いて説明する。
That is, when the obtained risk of blow-through is equal to or higher than the set value, the risk is displayed to the operating operator, and when the above-mentioned furnace body pressure calculated value is equal to or higher than the set value, the timing for reducing the wind is displayed. To be displayed on the department.
Next, a procedure for determining action timing such as wind reduction performed by the prediction unit will be described with reference to FIGS. 20 and 21.
なお、図20は第3の技術例における減風などのアクションタイミングの決定手順を示したものであり、図21は炉体圧計算値を計算する際の処理フローを詳細に示したものである。
図20に示すように、まず高炉の高さ方向及び周方向に複数設けられたセンサで高炉の操業データとして温度・圧力データを炉頂から高炉の下部まで全て取得する(S20-1)。このようにして求められた操業データは予測部(解析部)に送信される(S20-2)。解析部では取得された操業データから異常値(ノイズなど)を取り除いたり、データが欠落した期間を直前のデータ値で代用・補間したりするといったデータの整形が行なわれる(S20-3)。このデータの整形は、操業データに一部欠損した部分がある場合に以降の処理をしやすくするためのものであり、欠損がない場合や、異常値やノイズがあっても問題とはならない場合には、このデータの整形は行わなくてもよい。このようなデータの整形を行った後、整形後のデータから吹抜けの危険度(S20-4)と、炉体圧計算値(S20-5)と、を計算する。
Note that FIG. 20 shows a procedure for determining action timing such as wind reduction in the third technical example, and FIG. 21 shows a processing flow in detail for calculating a furnace body pressure calculated value. .
As shown in FIG. 20, first, temperature and pressure data are acquired from the top of the blast furnace to the bottom of the blast furnace as operation data of the blast furnace by a plurality of sensors provided in the height direction and the circumferential direction of the blast furnace (S20-1). The operation data thus obtained is transmitted to the prediction unit (analysis unit) (S20-2). The analysis unit performs data shaping by removing abnormal values (such as noise) from the acquired operation data, and substituting / interpolating the data value missing period with the immediately preceding data value (S20-3). This data shaping is to facilitate the subsequent processing when there is a part missing in the operation data. If there is no missing, or if there is an abnormal value or noise, it does not cause a problem. In this case, it is not necessary to format this data. After such shaping of the data, the risk of blow through (S20-4) and the calculated value of the furnace body pressure (S20-5) are calculated from the shaped data.
なお、吹抜けの危険度については、上述した技術例2に従って計算されるため、ここでは詳細な説明を割愛する。
図21に示すように、炉体圧計算値を計算する際には、高炉の高さ方向から、任意の高さを選び出す。そして、選ばれた高さでの炉体圧瞬時値を周囲方向に複数設けられたセンサで取得する(S21-1)。このとき選択する炉体圧の高さは、上部であれば予測タイミングが遅くなってしまい、下部であれば外乱の影響が大きく精度が悪くなることから、高炉の中部から選択したほうがよい。
Since the risk of blow-through is calculated according to the second technical example described above, detailed description thereof will be omitted here.
As shown in FIG. 21, when calculating the furnace body pressure calculation value, an arbitrary height is selected from the height direction of the blast furnace. Then, the furnace pressure instantaneous value at the selected height is acquired by a plurality of sensors provided in the circumferential direction (S21-1). Regarding the height of the furnace body pressure to be selected at this time, the prediction timing is delayed if it is in the upper part, and if it is in the lower part, the influence of disturbance is large and the accuracy deteriorates, so it is better to select it from the middle part of the blast furnace.
次に、炉頂圧と炉体圧の差(圧損)を周囲方向の各位置(各方向)で計算する(S21-2)。このようにして求められた炉頂圧と炉体圧の差が、炉体圧瞬時値である。このようにして周囲方向の各位置での炉体圧瞬時値が計算されたら、計算された炉体圧瞬時値の中から最大値を選択し、それを炉体圧計算値とする(S21-3)。
なお、炉頂圧が一定となるよう制御されている高炉であれば、炉体圧瞬時値そのものを圧損の代わりに使用してもよい。また、炉頂圧と炉体圧の位置が周囲方向で異なる場合は、代表値として最大炉頂圧(炉頂圧の最大値)を炉体圧計算値の計算に用いてもよい。
Next, the difference (pressure loss) between the furnace top pressure and the furnace body pressure is calculated at each position (each direction) in the circumferential direction (S21-2). The difference between the furnace top pressure and the furnace body pressure thus obtained is the furnace body pressure instantaneous value. When the furnace body pressure instantaneous value at each position in the circumferential direction is calculated in this way, the maximum value is selected from the calculated furnace body pressure instantaneous values, and this is made the furnace body pressure calculated value (S21- 3).
If the blast furnace is controlled so that the furnace top pressure is constant, the furnace body pressure instantaneous value itself may be used instead of the pressure loss. When the positions of the furnace top pressure and the furnace body pressure are different in the circumferential direction, the maximum furnace top pressure (maximum value of the furnace top pressure) may be used as a representative value for calculating the furnace body pressure calculation value.
図20に示すように、求められた危険度が設定値以上かどうか確かめ、設定値以上ならば表示部を通して操業オペレータに「炉況が危険である」ことを表示(提示)する。先に「炉況が危険である」と提示すれば、操業オペレータの注意を喚起することができる。
次に、炉体圧計算値が設定値以上かどうかを判断し、計算された炉体圧計算値が設定値以上となれば減風などのアクションのタイミングを操業オペレータに表示するか、実際に減風を自動で行う。アクションのタイミングや減風量については、事前に定めた値でもよいし、計算された炉体圧計算値が設定値からどの程度離脱しているかの度合いで変化させてもよい。
As shown in FIG. 20, it is confirmed whether or not the obtained risk level is equal to or higher than the set value, and if it is equal to or higher than the set value, the operation unit is displayed (presented) to the operating operator through the display unit. If the “furnace condition is dangerous” is presented first, it is possible to call the attention of the operating operator.
Next, it is judged whether the calculated furnace body pressure value is above the set value, and if the calculated furnace body pressure calculated value is above the set value, the timing of actions such as wind reduction is displayed to the operating operator, or Automatically reduce wind. The action timing and the amount of wind reduction may be a predetermined value or may be changed according to the degree to which the calculated furnace body pressure calculated value deviates from the set value.
また、危険度と炉体圧計算値を異常性(非定常性)を判断する設定値は、過去に起こった吹抜けの事例と照らし合わせて最終結果のアクションタイミングがトラブルを防ぐことができる適切なタイミングになるよう調整された値を用いるとよい。
上述した危険度に替えて、第1技術例で得られる「吹抜け発生予測スコア」を用いても良い。この「吹抜け発生予測スコア」を用いる場合には、吹抜けの危険は少ないものの、炉況が悪いときにも、「吹抜け発生予測スコア」の値は高くなる。それゆえ、より確実に吹抜けの発生を防止可能となり、さらに安全な高炉の操業を行うことができる。
In addition, the set values that determine the degree of danger and the calculated value of the furnace body pressure for abnormalities (unsteadiness) are appropriate for the final action timing that can prevent troubles in light of past blow-through cases. It is recommended to use a value adjusted to the timing.
Instead of the degree of risk described above, the “blowing-out occurrence prediction score” obtained in the first technical example may be used. When this "blown-out occurrence prediction score" is used, the risk of blow-through is small, but the value of the "blown-out occurrence prediction score" is high even when the reactor condition is poor. Therefore, the occurrence of blow-through can be prevented more reliably, and the operation of the blast furnace can be performed more safely.
また、危険度がよく変動する場合には、瞬時値でなく、過去一定期間の最大値を危険度として判定に利用してもよい。
吹抜けを予防するためのアクションには、減風以外のアクションを用いても良い。例えば、コークス比の増量を行えば、即時性や速効性には欠けるものの、減風のように炉内が乱れてしまう恐れがなく、確実に炉況を改善することができる。
「第4技術例」
次に、第4技術例の操業状況評価システムを説明する。
When the risk level fluctuates well, the maximum value in the past fixed period may be used as the risk level for the determination instead of the instantaneous value.
Actions other than wind reduction may be used as actions for preventing blow-through. For example, if the coke ratio is increased, it is possible to reliably improve the furnace condition without fear of disturbing the inside of the furnace due to wind reduction, though the immediateness and quick effect are lacking.
"Fourth technology example"
Next, the operating condition evaluation system of the fourth technical example will be described.
上述した第1技術例〜第3技術例は、通気状態を表す指標値を求めるステップと、吹抜けの前駆的な状態の発生をスコアで評価するステップとを備えたものとなっていた。これに対して、第4技術例の操業状況評価システムは、通気状態を表す指標値を求めるステップに関するものとなっている。
すなわち、上述した「吹抜け」は、高炉内部でのガス流れが乱れ、通気性が悪化することが誘因と考えられる。このような通気性の悪化などを吹抜けの兆候として事前に検知し、減風やコークス比の増加(吹抜けが発生した場合の熱損失などの悪影響を低減するために行われる操作)などの操業アクションを判断する目安となる情報を提示するのが、第1技術例〜第3技術例の「非定常モニター」の構成である。
The above-described first to third technical examples are provided with a step of obtaining an index value indicating a ventilation state and a step of evaluating the occurrence of a precursory state of blow-through by a score. On the other hand, the operating condition evaluation system of the fourth technical example relates to the step of obtaining the index value indicating the ventilation state.
That is, it is considered that the above-mentioned “blowing” is caused by the disturbance of the gas flow inside the blast furnace and the deterioration of the air permeability. Operational actions such as detecting such deterioration of air permeability as a sign of blow-by in advance and reducing wind and increasing the coke ratio (operations performed to reduce adverse effects such as heat loss when blow-through occurs). It is the configuration of the "non-steady state monitor" of the first to third technical examples that presents information that serves as a guide for determining.
以降では、第1技術例〜第3技術例の「非定常モニター」において、現在採取されている操業データを活用して、吹抜け発生の危険度を数値表現する操業状況評価システムについて述べる。なお、以降の明細書では、この第4技術例の操業状況評価システムに備えられる危険度を数値表現する手段を、「吹抜けアラーム」という場合がある。
第4技術例の操業状況評価システムに設けられる「吹抜けアラーム」は、高炉の通気性の悪化に相関のあるような現象(状態)、すなわち「炉体圧の変動度が大きくなる」、「高炉の上部(上部炉壁)で高さ方向のステーブ温度の差が小さくなる」、「高炉の周囲方向で計測されるステーブ温度の偏りが大きくなる」といった現象に着目して、吹抜け発生の危険度を数値として表現するものとなっている。
In the following, in the "unsteady monitor" of the first to third technical examples, the operating condition evaluation system that numerically expresses the risk of blow-through occurrence by utilizing the operating data currently collected will be described. In the following specification, the means for numerically expressing the degree of danger provided in the operation status evaluation system of the fourth technical example may be referred to as a "blown-out alarm".
The “blowing alarm” provided in the operation status evaluation system of the fourth technical example is a phenomenon (state) that is correlated with deterioration of the air permeability of the blast furnace, that is, “the degree of fluctuation of the furnace body pressure increases”, “blast furnace Risk of blow-through occurrence, focusing on phenomena such as "the difference in the stave temperature in the height direction is small in the upper part of the furnace (upper furnace wall)" and "the deviation of the stave temperature measured in the peripheral direction of the blast furnace is large" Is expressed as a numerical value.
すなわち、上述した現象の中でも、炉体圧の変動を考えた場合、炉体圧の変動自身は、さまざまな要因で発生する。また、炉体圧の変動の大きさ(レベル)は高炉の操業における重要な管理項目であり、実際に炉体圧の変動が大きくなった際には、日誌などの操業記録にも記録される。そして、吹抜けが発生する場合には、実際に大きな炉体圧の変動が確認される。 That is, among the above-mentioned phenomena, when the fluctuation of the furnace body pressure is considered, the fluctuation of the furnace body pressure itself occurs due to various factors. Also, the magnitude (level) of fluctuations in the furnace body pressure is an important control item in the operation of the blast furnace, and when the fluctuations in the furnace body pressure actually become large, they are recorded in operation records such as diaries. . When a blow-through occurs, a large fluctuation in the furnace pressure is actually confirmed.
しかし、炉体圧の変動自体は吹抜け発生時以外にも頻繁に発生し、炉体圧の変動が必ずしも吹抜けにつながるとは限らない。つまり、炉体圧の変動の度合いを定量指標化すること自体は、操業管理上有意義ではあっても、炉体圧の変動の度合いのみに着目して「吹抜けアラーム」を発令するならば、発令はしたものの吹抜けは起きないという過剰発令をいたずらに増加させることになる。 However, the fluctuation of the furnace body pressure itself frequently occurs other than when the blow-through occurs, and the fluctuation of the furnace body pressure does not always lead to the blow-through. In other words, even if it is meaningful for operation management to quantify the degree of fluctuation of the furnace body pressure itself, if only the degree of fluctuation of the furnace body pressure is paid attention to issue the “blown-through alarm”, it is issued. However, it will unnecessarily increase the excessive number of official announcements that no void will occur.
つまり、炉体圧の変動は高炉の通気状態の乱れを表しているものではあるが、炉体圧の乱れが高炉内部のガス流れの変動につながり、ついには吹抜けの発生に至るといった吹抜けの発生過程を捉えるために、炉体圧の変動のみでなく、炉体上部の炉壁温度、例えば図2の「A4」〜「A6」に設けられた温度センサの値にも着目する必要がある。
この炉体上部の炉壁温度(「A4」〜「A6」の温度データ)は、高炉が定常状態にある場合には、一定の温度範囲にあり、「A4」〜「A6」の間には一定の温度差があることが多い。また、「A4」〜「A6」では、周方向に複数設けられた各温度センサで計測される温度(ステーブ温度)はほぼ同じである。
In other words, fluctuations in the furnace body pressure represent turbulence in the ventilation state of the blast furnace, but turbulence in the furnace body pressure leads to fluctuations in the gas flow inside the blast furnace, and eventually blow-through occurs. In order to understand the process, it is necessary to pay attention not only to the fluctuation of the furnace body pressure but also to the furnace wall temperature above the furnace body, for example, the values of the temperature sensors provided at “A4” to “A6” in FIG.
The furnace wall temperature (temperature data of "A4" to "A6") in the upper part of the furnace body is in a certain temperature range when the blast furnace is in a steady state, and between "A4" to "A6". There is often a constant temperature difference. Further, in “A4” to “A6”, the temperatures (stave temperatures) measured by the temperature sensors provided in the circumferential direction are substantially the same.
しかし、高炉の内部のガス流れが乱れ、高温ガスが高炉の内壁に沿って急上昇するような現象、言い換えれば吹抜けの前駆的現象が発生した場合には、図22の左側に示すように「高炉の高さ方向の温度差が小さくなる」といった現象が発生するようになる。また、上述した吹抜けの前駆的現象が発生した場合には、図22の右側に示すように「周囲方向では、ガスが流れた部位の温度が他よりも高くなる」といった現象が見られる。 However, when a phenomenon in which the gas flow inside the blast furnace is disturbed and the high-temperature gas suddenly rises along the inner wall of the blast furnace, in other words, a precursory phenomenon of blow-by occurs, as shown in the left side of FIG. The temperature difference in the height direction becomes smaller. ” Further, when the above-described precursory phenomenon of blow-through occurs, as shown on the right side of FIG. 22, there is a phenomenon such that “in the peripheral direction, the temperature of the part where the gas flows becomes higher than that of the other parts”.
そこで、第4技術例の「吹抜け予測アラーム」では、上記した3つの現象が起こっているかどうかの視点をとりいれて、吹抜け発生の危険度を数値として表現する。
具体的には、3つの現象が起こっているかどうかを、上述した3つの指標値として表現する。この指標値は、温度差などの絶対値そのものではなく、定常状態の値からの隔たり具合を0から1の実数に規格化して表現したものとなっている。例えば、過去一定期間での値の頻度分布を求め、求められた頻度分布における低頻度側、例えば頻度分布における上位10%に含まれる値であるかどうかを定常状態からのズレの閾値とすることで、プロセスの操業実態にあった閾値設定が可能になる。
Therefore, in the “blowing-out prediction alarm” of the fourth technical example, the risk of occurrence of blowing-through is expressed as a numerical value by taking into consideration whether or not the above-mentioned three phenomena occur.
Specifically, whether or not three phenomena have occurred is expressed as the above-mentioned three index values. This index value is not an absolute value itself such as a temperature difference, but is expressed by normalizing the deviation from the steady state value to a real number of 0 to 1. For example, a frequency distribution of values over a certain period in the past is obtained, and whether or not the value is included in the low frequency side of the obtained frequency distribution, for example, the top 10% in the frequency distribution is used as the threshold value for deviation from the steady state. This makes it possible to set thresholds that match the actual operating conditions of the process.
以下、3つの指標値の具体的な算出手順を説明する。
まず、炉体圧変動指標値について説明する。この炉体圧変動指標値は、第2技術例の炉体圧指標値に相当するものである。炉体圧変動指標値は、高炉に設けられた設置高さが異なる4つの炉体圧センサで計測された炉体圧から求められる。つまり、それぞれの設置高さには周方向に複数のセンサがあるため、これらのセンサで計測された値の平均値を求める。
The specific calculation procedure of the three index values will be described below.
First, the furnace body pressure fluctuation index value will be described. This furnace body pressure fluctuation index value corresponds to the furnace body pressure index value of the second technical example. The furnace body pressure fluctuation index value is obtained from the furnace body pressures measured by four furnace body pressure sensors provided in the blast furnace and having different installation heights. That is, since each installation height has a plurality of sensors in the circumferential direction, the average value of the values measured by these sensors is obtained.
次に、求められた平均値に対して、過去30分、60分、120分、240分間に亘るそれぞれの区間(時間)での分散を計算し、各位置で変動の大小を4段階の点数で表現する。この点数は、「変動が小さい」ことを示す0点から、「変動が大きい」ことを示す3点までの4段階であり、さらに、高さ方向の四つの位置での点数を合算する。このようにすれば、合計した点数が0点から12点までのレベルで炉体圧変動を表現することができる。なお、この炉体圧変動指標値を他の指標値と区別するために「V」の文字で示す。 Next, the variance in each section (time) over the past 30 minutes, 60 minutes, 120 minutes, and 240 minutes is calculated with respect to the obtained average value, and the magnitude of fluctuation at each position is scored in four stages. Express with. This score has four levels from 0 point indicating “small fluctuation” to 3 points indicating “large fluctuation”, and the scores at four positions in the height direction are added together. By doing so, it is possible to represent the fluctuation in the furnace pressure at a level where the total points are 0 to 12. It should be noted that this furnace body pressure fluctuation index value is indicated by the letter "V" in order to distinguish it from other index values.
重心指標値は、炉壁の温度(ステーブ温度)の重心、つまり周方向での偏りを数値化したものである。具体的には、図2の「A4」〜「A6」のそれぞれで、周囲方向のステーブ温度の計測値をもとに、周方向の計測値の重心位置を計算し、高炉の中心位置から計算された重心位置までの偏差(度)を計算する。なお、この重心指標値を他の指標値と区別するために「C1」、「C2」、「C3」の文字で示す。 The center-of-gravity index value is a numerical representation of the center of gravity of the temperature of the furnace wall (stave temperature), that is, the deviation in the circumferential direction. Specifically, in each of “A4” to “A6” in FIG. 2, the center of gravity position of the measured value in the circumferential direction is calculated based on the measured value of the stave temperature in the circumferential direction, and is calculated from the center position of the blast furnace. The deviation (degree) to the determined position of the center of gravity is calculated. In addition, in order to distinguish this center-of-gravity index value from other index values, the characters “C1”, “C2”, and “C3” are shown.
温度差指標値は、高炉の中部におけるステーブ温度の温度差を表現したものである。つまり、上述したように図2の「A4」、「A6」のそれぞれで、周方向の平均温度を計測し、計測された平均温度の高さ方向の差を計算する。このようにして求められた「A4」と「A6」の温度差が温度差指標値である。なお、この温度差指標値を他の指標値と区別するために「T」の文字で示す。 The temperature difference index value expresses the temperature difference of the stave temperature in the middle part of the blast furnace. That is, as described above, the average temperature in the circumferential direction is measured for each of “A4” and “A6” in FIG. 2, and the difference in the height direction of the measured average temperature is calculated. The temperature difference between "A4" and "A6" thus obtained is the temperature difference index value. The temperature difference index value is indicated by the letter "T" in order to distinguish it from other index values.
上述した吹抜けに繋がるような前駆的な状態においては、炉体圧変動指標値が増大し、温度差指標値が低減し、重心指標値が大きくなる。それゆえ、炉体圧変動指標値、温度差指標値、重心指標値の全てがあるレベルを超えた場合に、吹抜けの危険性があるとしてアラームを発令する。
なお、具体的に「吹抜け予測アラーム」を発令するかどうかは、アラームを発令する際の目安となる炉体圧変動指標値、温度差指標値、及び重心指標値の閾値をどのように決定するかを、操業記録データを用いて次のように決定する。
In the above-mentioned precursory state leading to blow-through, the furnace body pressure fluctuation index value increases, the temperature difference index value decreases, and the center of gravity index value increases. Therefore, when all of the furnace body pressure fluctuation index value, the temperature difference index value, and the center of gravity index value exceed a certain level, an alarm is issued as a risk of blow-through.
It should be noted that how to specifically issue the "blown-out prediction alarm" is determined by determining the threshold values of the furnace body pressure fluctuation index value, the temperature difference index value, and the center of gravity index value, which serve as a guide when issuing the alarm. Is determined using the operation record data as follows.
まず、上述した炉体圧変動指標値、温度差指標値、及び重心指標値の閾値を決定する際には、以下の3つのステップが必要となる。なお、以降では、説明を簡単にするために、温度差指標の結果のみを例に挙げる。
上述した炉体圧変動指標値、温度差指標値、及び重心指標値は、互いに変動する範囲が異なっており、スケールの差があるので、比較できない。そのため、まずそれぞれの指標値を正規化し、指標値同士での比較を可能とする。
First, in determining the threshold values of the furnace body pressure fluctuation index value, the temperature difference index value, and the barycentric index value, the following three steps are required. Note that, in the following, only the result of the temperature difference index will be described as an example for the sake of simplicity.
The furnace body pressure variation index value, the temperature difference index value, and the center of gravity index value described above cannot be compared because they have different ranges of variation and different scales. Therefore, first, each index value is normalized so that the index values can be compared with each other.
例えば、直近1年の期間で取得された操業データについて、温度差指標値の平均値と標準偏差とを求める。そして、求められた平均値と標準偏差を用いて、温度差指標値の各データをスケーリング(正規化)する。このようなスケーリングを行った指標値は、図23に示すような累積頻度分布を示す。なお、図23は、S4〜S6の各高さにおいて周方向で最大となるステーブ温度、及び周方向のステーブ温度の重心を示したものであり、温度差指標値そのものを示すものではない。しかし、上述した温度差指標値も、これらの値と同様な変化傾向を備えているので、ここではこれらの値の累積頻度分布を代わりに挙げる。このようにしてスケーリング後の温度差指標値の累積頻度分布を求めるステップが、第1のステップである。 For example, the average value and the standard deviation of the temperature difference index values are obtained for the operation data acquired in the latest one year period. Then, each data of the temperature difference index value is scaled (normalized) using the obtained average value and standard deviation. The index value subjected to such scaling shows a cumulative frequency distribution as shown in FIG. Note that FIG. 23 shows the maximum stave temperature in the circumferential direction and the center of gravity of the stave temperature in the circumferential direction at each height of S4 to S6, and does not show the temperature difference index value itself. However, since the above-mentioned temperature difference index values also have the same change tendency as these values, the cumulative frequency distribution of these values will be given here instead. The step of obtaining the cumulative frequency distribution of the temperature difference index values after scaling in this way is the first step.
上述した第1ステップで温度差指標値の累積頻度分布が求められたら、累積頻度が90%のところで立ち上がり、99%のところで1になるように「スコア関数」を定義する。具体的には、図24に示すように、このスコア関数は、実際に計測された温度差指標値の累積頻度が90%のときにスコアが「0」、累積頻度が99%のときにスコアが「1」となるような関数となっている。 When the cumulative frequency distribution of temperature difference index values is obtained in the first step described above, the "score function" is defined so that the cumulative frequency rises at 90% and becomes 1 at 99%. Specifically, as shown in FIG. 24, this score function has a score of “0” when the cumulative frequency of the actually measured temperature difference index values is 90%, and a score when the cumulative frequency is 99%. Is a function that becomes "1".
つまり、実際の温度差指標値のデータでは、累積頻度分布は単調増加ではあっても「デコボコ」があり、90%、99%に対応する値が決めにくい場合もある。そこで、ここでは、便宜上、累積頻度曲線を、例えば指数曲線で近似したうえで、XL、XUを(同定された式に従って)決めている。上述したスコア関数を決定するステップが、第2ステップである。 That is, in the data of the actual temperature difference index value, the cumulative frequency distribution has “unevenness” even if it is monotonically increasing, and it may be difficult to determine the values corresponding to 90% and 99%. Therefore, here, for convenience, the cumulative frequency curve is approximated by, for example, an exponential curve, and then XL and XU are determined (according to the identified equation). The step of determining the score function described above is the second step.
上述した第2ステップで炉体圧変動指標値、温度差指標値、及び重心指標値についてそれぞれ決定されたスコア関数を、S(V)、S(C1)、S(C2)、S(C3)、S(T)とする。
このようにして各指標値のスコア関数が求められたら、求められたスコア関数を用いて式(4)のようにして統合スコアを算出する。
S (V), S (C1), S (C2), and S (C3) are the score functions determined for the furnace body pressure fluctuation index value, the temperature difference index value, and the barycentric index value in the second step. , S (T).
When the score function of each index value is obtained in this way, the integrated score is calculated as in equation (4) using the obtained score function.
上述した式(4)で求められる統合スコアSは、炉体圧変動指標値、温度差指標値(ステーブ温度差指標値)、及び重心指標値に共通する閾値を定めたものであり、これらの指標値がいずれもある閾値以上になった場合にアラームを発令するものとなっている。この統合スコアSは、0〜1の実数で与えられる。
なお、重心指標値については、S4、S5、S6の最大値としている。これらのうち、いずれかで周方向の温度分布のズレが大きくなればよいからである。
The integrated score S obtained by the above equation (4) defines a threshold value common to the furnace body pressure fluctuation index value, the temperature difference index value (stave temperature difference index value), and the center of gravity index value. An alarm is issued when all index values exceed a certain threshold. The integrated score S is given as a real number of 0 to 1.
The center of gravity index value is the maximum value of S4, S5, and S6. This is because the deviation of the temperature distribution in the circumferential direction may be large in any of these.
上述した統合スコアSが0.8を超えるような区間を大別すると「単発的な区間(単発的なスコアのピーク)」と「群発的な区間」があり、「群発的な区間」で吹抜けが発生する場合が多くなっている。
また、炉内のガス流れが乱れると高炉の周囲方向の温度にムラが生じたり、高炉の高さ方向の温度乱れが大きくなって、スコアが増大していると考えられる。さらに、高炉の減風や増風時には炉体圧変動も大きくなり、上記したような急激な温度変化が伴うとスコアも大きくなる。
When the sections in which the integrated score S exceeds 0.8 described above are roughly classified, there are “one-shot sections (one-shot score peaks)” and “swarm sections”. Is often occurring.
It is also considered that when the gas flow in the furnace is disturbed, the temperature in the peripheral direction of the blast furnace becomes uneven, or the temperature fluctuation in the height direction of the blast furnace is increased, and the score is increased. Furthermore, when the wind in the blast furnace is reduced or increased, fluctuations in the furnace pressure also increase, and the score also increases with the abrupt temperature change described above.
吹抜けにいたる高炉の状態遷移パターン(シナリオ)としては、例えば、通気性が悪く減風した場合、溶銑温度は低下しがちであるが、減風後の対応として定常状態に戻すために増風した場合、急激な溶銑温度上昇、風圧増加となり、(スコアも上昇し)吹抜けにいたる場合があると考えられる。
以上のことから、第4技術例の操業状況評価システムを用いることで、吹抜けの危険性(リスク)を高い精度で判断できると考えられる。つまり、上述した炉体圧変動指標値、温度差指標値、及び重心指標値は、炉体圧変動や温度変動が定常状態からどの程度ズレているかを表しており、これらのズレが大きい場合は吹抜けのリスクも高いと考えられる。それゆえ、実際の高炉操業で吹抜けの危険性を判断するにあたっては、個別の指標値ではなく、複数の指標値を組み合わせて、各指標値の動き(単発/群発)や周辺状況(装入ピッチや増風/減風の発生など)をあわせて「定常状態からのズレ具合」を表示することで、高精度な吹抜けの予測が可能になると考えられる。
「第5技術例」
次に、第5技術例の操業状況評価システムを説明する。
As for the state transition pattern (scenario) of the blast furnace leading to blow-through, for example, when the air permeability is poor and the wind is reduced, the hot metal temperature tends to decrease, but the wind was increased to return to a steady state as a measure after wind reduction. In this case, it is considered that the hot metal temperature rises rapidly and the wind pressure increases (the score also rises), leading to blow through.
From the above, it is considered that the risk of blow-through can be determined with high accuracy by using the operation status evaluation system of the fourth technical example. That is, the furnace body pressure fluctuation index value, the temperature difference index value, and the center of gravity index value described above represent how much the furnace body pressure fluctuation and the temperature fluctuation deviate from the steady state, and when these deviations are large, The risk of blowout is also considered to be high. Therefore, when judging the risk of blow-through in actual blast furnace operation, instead of individual index values, a combination of multiple index values should be used to determine the movement of each index value (single shot / swarm) and surrounding conditions (loading pitch). It is considered that it is possible to predict the blow-through with high accuracy by displaying the "deviation from the steady state" together with (or the occurrence of increased / decreased wind).
"Fifth technology example"
Next, the operating condition evaluation system of the fifth technical example will be described.
上述した第4技術例は、「通常ではきわめて稀な状態(起こり得ない状態)」を検出し、操業オペレータに通知する「吹抜け予測アラーム」に関するものであった。つまり、第4技術例の「吹抜け予測アラーム」は、「高炉の中部、上部、及び炉頂での炉体圧時間変動」、「上部ステーブ(S4〜S6)温度(1分間隔)の周囲方向偏差(重心偏り)」、「高炉の高さ方向での温度分布(S6−S4間の温度差)」を監視して、「通気性悪化時の炉体圧力変動の増大」あるいは「高炉の周囲方向のステーブ温度分布の不均一性」を用いて吹抜けの危険性を判断するものとなっている。 The above-mentioned fourth technical example relates to the "blown-out prediction alarm" that detects a "normally extremely rare state (state that cannot occur)" and notifies the operating operator. In other words, the "blowing prediction alarm" of the fourth technical example is "the furnace body pressure time variation in the middle, upper part, and top of the blast furnace", "upper stave (S4 to S6) temperature (1 minute interval) in the circumferential direction. Deviation (center of gravity deviation) "," temperature distribution in the height direction of the blast furnace (temperature difference between S6 and S4) ", and monitor" increase in furnace pressure fluctuation when air permeability deteriorates "or" surrounding the blast furnace " The non-uniformity of stave temperature distribution in the direction is used to judge the risk of blow-through.
しかしながら、吹抜けにいたる原因や経緯は様々であり、そのような現象の違いによって、これまでに述べた指標や値の時間推移や値は異なる。第4技術例の方法では、「過剰発令」や「見逃し」を最小化するために、複数の指標やスコアを様々な条件で組合せ、現象の多様性に対応できるような工夫をしている。しかしながら、見逃しや過剰発令が一定割合発生するのは必然的である。例えば、「過剰発令」は、吹抜けアラームが発令しても(第4技術例の総合スコアS(吹抜け予測スコア)がある閾値を超えても)、実際には吹抜けが発生しないというものであり、例えば、休風立上げ時や送風流量変更時に発生しやすい。 However, there are various causes and circumstances leading to the void, and the time transitions and values of the indicators and values described so far differ depending on the difference in such phenomena. In the method of the fourth technical example, in order to minimize the “excessive announcement” and the “missing”, a plurality of indicators and scores are combined under various conditions to devise a method capable of dealing with the variety of phenomena. However, it is inevitable that a certain percentage of oversights and over-issues will occur. For example, “excessive announcement” means that even if a blow-through alarm is issued (even if the total score S (blowing prediction score) of the fourth technical example exceeds a certain threshold), no blow-through actually occurs. For example, it is likely to occur at the time of start-up of a breeze or when changing the flow rate of the blown air.
また、「見逃し」は、出銑トラブルによる残銑量急上昇による突発的吹抜けなど、吹抜予測スコアが所定の閾値に達していないにもかかわらず、実際には吹抜けが発生するというものである。
これらの「過剰発令」や「見逃し」は、吹抜けアラームの閾値の設定によって発生したり発生しなかったりするものであり、一方を抑えたらもう一方が増えるというトレードオフ関係にある。例えば、「過剰発令」の発生を減らすために、アラーム発令条件(吹抜けアラームの閾値)を厳格化すると、「見逃し」の発生が増える。判定に関するパラメータをチューニングするなどして「過剰発令」や「見逃し」を抑えることもできるが根本的な改善とはならない。
In addition, “missing” means that a blow-through is actually generated even if the blow-out prediction score does not reach a predetermined threshold, such as a sudden blow-through due to a sudden increase in the amount of residual iron due to tapping trouble.
These "excessive announcement" and "missing" may or may not occur depending on the setting of the threshold value of the blow-through alarm, and there is a trade-off relationship that if one is suppressed, the other increases. For example, if the alarm issuing condition (threshold of the blow-through alarm) is tightened in order to reduce the occurrence of “excessive announcement”, the occurrence of “missing” increases. It is possible to suppress "excessive announcement" and "missing" by tuning the parameters related to judgment, but this is not a fundamental improvement.
そこで、第5技術例の操業状況評価システムでは、高炉が吹抜け状態に至るまでの推移情報をデータから抽出し、操業者、ありは操業管理者に提示できるようにすることにより、現象の差異の把握を容易にすることを狙っている。このような推移情報を明示的に表現できるようになれば、例えば、吹抜け予測アラームが発令されたとしても、それにいたった現象の違いを区別できるようになり、それに応じた処置対応が可能になる。例えば、吹抜け予測スコアが同じ1.0(発生リスク高い)であっても、その経緯情報を参照し、過去の同様の経緯をたどった事例を想起することで、過剰の可能性を判断したり、逆に、小さめのスコアであっても、過去の同様の経緯をたどった事例を想起すれば吹抜け発生リスクは無視できないといった判断をすることが可能になる。 Therefore, in the operation status evaluation system of the fifth technical example, by extracting transition information until the blast furnace reaches the blow-through state from the data and making it possible to present it to the operator or the operation manager, the phenomenon difference It aims to make it easier to grasp. If such transition information can be expressed explicitly, for example, even if a blow-out prediction alarm is issued, it will be possible to distinguish the difference in the phenomena that have caused it, and it will be possible to take appropriate measures. . For example, even if the blowout prediction score is the same 1.0 (high risk of occurrence), it is possible to judge the excess possibility by referring to the history information and recalling a case that follows a similar history in the past. On the contrary, even if the score is small, it is possible to judge that the risk of blowout cannot be ignored by recalling a case that follows a similar process in the past.
すなわち、第5技術例の操業状況評価システムは、第4技術例のようにある時点で計算された指標値で吹抜けのリスクを評価するのではなく、吹抜けに至るまでの経緯(高炉の状況変化)を考慮することで、得られた指標値が一時的な定常操業の「ゆらぎ」に相当するものか、非定常的な吹抜け状態への移行傾向(トレンド)に相当するものかを区別することを意図している。 That is, the operation status evaluation system of the fifth technology example does not evaluate the risk of blow-through by using the index value calculated at a certain time as in the fourth technology example, but the process leading up to the blow-through (change in the situation of the blast furnace ) Is taken into consideration, it is possible to distinguish whether the obtained index value corresponds to a temporary “operational fluctuation” or a transitional tendency (trend) to an unsteady blow-through state. Is intended.
具体的には、第5技術例の操業状況評価システムは、高炉における通気性悪化など炉況の不安定化を検知し、吹抜け発生の危険性(リスク)を評価し、危険性が大きいと判断されれば操業者に、アラーム(注意警報)を発令するシステムとなっている。このアラーム発令の要否を判定するためには上述したスコアが用いられ、このスコアがあらかじめ設定した閾値を超えた場合にアラームが発令される。このアラームは、画面などの表示部において表示(通知)を行うものであり、第1技術例〜第4技術例の表示部と同様なものである。 Specifically, the operating condition evaluation system of the fifth technical example detects instability of the furnace condition such as deterioration of air permeability in the blast furnace, evaluates the risk of risk of blow-through, and determines that the risk is high. If this is done, the system will issue an alarm (attention warning) to the operator. The above-described score is used to determine whether or not this alarm is issued, and when this score exceeds a preset threshold value, an alarm is issued. This alarm is displayed (notified) on a display unit such as a screen, and is similar to the display unit of the first to fourth technical examples.
上述した第5技術例の操業状況評価システムが第4技術例と異なるのは、上述した表示部でのアラームの通知が、スコアにかかる判断だけでなく、「状態遷移」にかかる判断も合わせて行われる点である。
つまり、この第5技術例の操業状況評価システムは、各時点で炉内の状態を複数のカテゴリに分類し、分類されたカテゴリの炉内の状態が継続される時間を記憶するようになっている。このようなカテゴリ化された炉内の状態の遷移が、上述した「状態遷移」である。
The operation status evaluation system of the fifth technical example described above is different from the fourth technical example in that not only the judgment regarding the score in the notification of the alarm on the display unit described above but also the judgment regarding the “state transition” are included. That is the point.
In other words, the operating condition evaluation system of the fifth technical example classifies the state inside the furnace into a plurality of categories at each time point, and stores the time during which the state inside the furnace of the classified categories continues. There is. The state transition in the furnace categorized in this manner is the above-mentioned "state transition".
そして、アラーム発令の要否を判定するためのスコアが閾値を超えた時点で、その時点の直前における状態遷移を選び出し、選び出された状態遷移を予め記憶された条件(満足すべき条件)と照合する。照合の結果、条件に合致していればアラーム発令し、合致していなければ「必要でない(過剰なアラームである)」として発令しないという判定を行う。つまり、第5技術例の操業状況評価システムは、上述した記憶する手段に記憶された直前の「状態」及び継続時間とその推移、言い換えれば直前の「状態遷移(状態推移)」が、予め記憶された条件を満たしているかどうかで、アラームの発令を行う構成となっている。例えば、その閾値を吹抜け予測アラームの閾値より低く設定し、状態推移が所定条件を満足した場合にはアラームを発令するようにすることにより見逃しを低減できる。また、予測アラームの閾値を越えたとしても、状態推移が所定条件を満足しない場合はアラームを発令しないようにすることで過剰発令を低減できる。 Then, when the score for determining whether or not the alarm is issued exceeds the threshold, the state transition immediately before that time is selected, and the selected state transition is stored as a pre-stored condition (condition to be satisfied). Collate. As a result of the collation, if the condition is met, an alarm is issued, and if the condition is not met, it is determined not to be issued as "not necessary (excessive alarm)". That is, in the operation status evaluation system of the fifth technical example, the immediately preceding “state” and the duration and the transition thereof, which are stored in the storage means described above, in other words, the immediately preceding “state transition (state transition)” are stored in advance. It is configured to issue an alarm depending on whether the specified conditions are met. For example, the threshold can be set lower than the threshold value of the blow-through prediction alarm, and when the state transition satisfies a predetermined condition, an alarm can be issued to reduce the oversight. Further, even if the threshold value of the predictive alarm is exceeded, if the state transition does not satisfy the predetermined condition, not issuing an alarm can reduce the excessive issuing.
また、上述した「カテゴリ」は状態推移にかかる状態を識別するためのものであり、本技術例では高炉の高さ方向に沿ったステーブ温度の分布形状と、圧力変動と、が用いられる。
例えば、高炉の高さ方向のステーブ温度分布を用いて炉内の状態をカテゴリに分類する際には、高炉の各高さ方向にあるステーブ温度について、周方向の平均と分散を計算する。そして、計算された平均値を「0」、分散を「1」として規格化する(正規化する)。次に、規格化された値に基づいて計算されるステーブ温度の周方向の平均温度(規格化された平均温度)、規格化された値に基づいて計算されるステーブ温度の最大ばらつき幅(最大値と最小値の差)に計算する。また、ステーブ温度の分布形状について1次関数で近似(直線近似)した場合の1次の項の係数、さらに2次関数で曲線近似した際の2次の項の係数を計算する。そして、これらの平均温度、温度幅、1次係数、2次係数を用いて、炉内の状態を「温度域」、「温度幅」、「形状」により分類する。つまり、「温度域」が高、平均、低のいずれであるか、「温度幅大」であるか否か、「形状」が下部温度突出、上部温度突出、中央部温度突出、上下温度突出(中央部温度陥没)であるかどうかなどに分類する。そして、各時点において、これらのカテゴリへの適合度(所属度)を0から1までの実数で計算する。
Further, the above-mentioned “category” is for identifying the state related to the state transition, and in the present technology example, the distribution shape of the stave temperature along the height direction of the blast furnace and the pressure fluctuation are used.
For example, when classifying the states in the furnace into categories using the stave temperature distribution in the height direction of the blast furnace, the average and variance in the circumferential direction are calculated for the stave temperature in each height direction of the blast furnace. Then, the calculated average value is "0" and the variance is "1" for normalization (normalization). Next, the average temperature in the circumferential direction of the stave temperature calculated based on the standardized value (normalized average temperature), the maximum variation width of the stave temperature calculated based on the standardized value (maximum Calculate the difference between the value and the minimum value). Further, the coefficient of the first-order term when the stave temperature distribution shape is approximated by a linear function (linear approximation), and the coefficient of the second-order term when the curve approximation is performed by the quadratic function are calculated. Then, using these average temperature, temperature range, first-order coefficient, and second-order coefficient, the state in the furnace is classified by "temperature range", "temperature range", and "shape". In other words, whether the "temperature range" is high, average, or low, or "wide temperature range", the "shape" is the lower temperature protrusion, the upper temperature protrusion, the central temperature protrusion, or the upper and lower temperature protrusion ( Central temperature depression). Then, at each time point, the fitness (affiliation) to these categories is calculated with a real number from 0 to 1.
また、上述した圧力変動を用いて炉内の状態をカテゴリに分類する際には、たとえば、高炉の高さ方向に配置された各圧力計において、直近30分の炉体圧の圧力変動を平均0、分散1に規格化する。そして、規格化された炉体圧の30分に亘る変動値の最大値から、「変動大」のカテゴリへの適合度(所属度)を0から1までの実数で計算する。
そして、第5技術例の操業状況評価システムでは、上述した高さ方向のステーブ温度分布及び圧力変動から計算される適合度をもとに、「定常状態」「高温変動状態」など、複数カテゴリを組み合わせた上位カテゴリ(複合的なカテゴリ)と、それらの下位カテゴリへの適合度をもとに、上位カテゴリへの適合度も計算している。
Moreover, when classifying the state in the furnace into categories using the pressure fluctuations described above, for example, in each pressure gauge arranged in the height direction of the blast furnace, the pressure fluctuations of the furnace body pressure in the last 30 minutes are averaged. Normalize to 0 and variance 1. Then, from the maximum value of the standardized fluctuation value of the furnace body pressure over 30 minutes, the degree of conformity (affiliation degree) to the category of “large fluctuation” is calculated as a real number from 0 to 1.
In the operating condition evaluation system of the fifth technical example, a plurality of categories such as “steady state” and “high temperature variation state” are calculated based on the fitness calculated from the stave temperature distribution and pressure variation in the height direction described above. Based on the combined upper categories (composite categories) and their matching degrees to the lower categories, the matching degree to the upper categories is also calculated.
以降では、まず第5技術例の操業状況評価システムにおいてアラーム発令の要否判断に用いられる「状態遷移」について、説明する。
まず、 高炉の高さ方向のステーブ温度分布の推移について説明する。高炉中部(ベリー部)から高炉上部に位置するB3〜A6までで計測されるステーブ温度に対し、各々の高さにおける、周方向の温度の平均値μ、標準偏差σ を計算し、計算された平均値及び分散値を式(5)で示される度数を用いて、平均0、分散(標準偏差)1の値に正規化する。
In the following, first, the “state transition” used in the necessity determination of the alarm issuance in the operation status evaluation system of the fifth technical example will be described.
First, the transition of the stave temperature distribution in the height direction of the blast furnace will be described. For the stave temperature measured from B3 to A6 located in the upper part of the blast furnace from the middle part (berry part) of the blast furnace, the average value μ and the standard deviation σ of the circumferential temperature at each height were calculated and calculated. The mean value and the variance value are normalized to the values of mean 0 and variance (standard deviation) 1 using the frequency shown in the equation (5).
このように正規化されたステーブ温度を周方向に平均して、得られた周方向の平均温度を、正規化を行った値の目盛りを横軸として図26に示した。この図26の値(正規化された値)は、「0」が平均温度を、「n」が平均温度からn×σより高いもしくは低い温度であることを示している。 なお、図26の縦軸は、B3〜A6の各高さ位置を示している。このようにして各高さの規格化された周方向の平均温度を高さ毎にプロットすると、高炉の炉内の状態を折れ線として表現することができ、高炉の高さ方向の「ステーブ温度プロフィール」を表現することができる。 The thus averaged stave temperature is averaged in the circumferential direction, and the obtained circumferential average temperature is shown in FIG. 26 with the scale of the normalized value as the horizontal axis. The value (normalized value) in FIG. 26 indicates that “0” is the average temperature and “n” is the temperature higher or lower than n × σ from the average temperature. In addition, the vertical axis of FIG. 26 indicates each height position of B3 to A6. In this way, when the normalized average temperature in the circumferential direction at each height is plotted for each height, the state inside the furnace of the blast furnace can be expressed as a polygonal line, and the "stave temperature profile in the height direction of the blast furnace is shown. Can be expressed.
例えば、高炉の状態が定常状態の場合には、全ての高炉の高さでステーブ温度は平均温度近辺であることから、折れ線グラフは、横軸が「0」の値の上に縦一直線に伸びるような折れ線の形状となる。
また、この「ステーブ温度プロフィール」は、炉内の状態が非定常状態になると、時間とともに、この折れ線の形状も変化する。一般に、高炉の下部(図2においてステーブ高さがB3〜A1の領域)、高炉の中部(図2においてステーブ高さがA2〜A4の領域)、高炉の上部(図2においてステーブ高さがA5〜A6の領域)のいずれかが著しく高温側(図の右側)に突出する(偏っている)ような場合は、高炉の炉内は非定常状態にあると考えることができる。
For example, when the state of the blast furnace is a steady state, the stave temperature is near the average temperature at all blast furnace heights, so the line graph extends vertically in a straight line above the value of "0" on the horizontal axis. It becomes the shape of a polygonal line.
Further, in this "stave temperature profile", the shape of this polygonal line also changes with time when the state inside the furnace becomes an unsteady state. Generally, the lower part of the blast furnace (the area where the stave height is B3 to A1 in FIG. 2), the middle part of the blast furnace (the area where the stave height is A2 to A4 in FIG. 2), the upper part of the blast furnace (the stave height is A5 in FIG. 2). If any one of the regions (A6 to A6) protrudes (is biased) to the extremely high temperature side (the right side in the figure), the inside of the blast furnace can be considered to be in an unsteady state.
このような炉内が非定常的な状態であることを示す折れ線の形状は、図26に示すようなものが代表的である。つまり、炉内が非定常的な状態になると、上述した定常状態(横軸の値が「0」の位置に、立て一直線で分布する形状)を基準として、高炉の下部、高炉の中部、高炉の上部、および高炉の上部と下部の双方が高温側に突出すると、折れ線の形状も変化する。つまり、高炉の内部が 高温化すると、「折れ線グラフ(ステーブ温度プロフィール)」は高温側、つまり図26の右側に遷移し、温度が高くなりすぎれば図の右側にレンジアウトする。なお、吹抜けが発生した過去の操業事例では、高炉の中部が突出するか、高炉の高さ方向のいずれかがレンジアウトしたような分布(右側に突出したような分布)になる場合が多い。 The shape of the polygonal line indicating that the inside of the furnace is in an unsteady state is typically as shown in FIG. That is, when the inside of the furnace is in an unsteady state, the lower part of the blast furnace, the middle part of the blast furnace, and the blast furnace are referenced based on the above-mentioned steady state (the shape in which the value of the horizontal axis is "0" is distributed in a straight line). If both the upper part and the upper part and the lower part of the blast furnace protrude to the high temperature side, the shape of the polygonal line also changes. That is, when the temperature inside the blast furnace becomes high, the "line graph (stave temperature profile)" transitions to the high temperature side, that is, the right side of FIG. 26, and if the temperature becomes too high, the range goes out to the right side of the figure. In the past operation cases in which blow-through occurred, the middle part of the blast furnace is often projected or the distribution in which either the height direction of the blast furnace is out of range (the distribution is projected to the right side) is often generated.
例えば、実際の高炉の操業において、ステーブ温度プロフィールを計測したものが、図27である。なお、図27中に存在するグラフは、1分間隔で現時点から過去8点まで遡ったステーブ温度の折れ線グラフを重ねて示したものである。
図27の左側を見ると、定常状態を示す左上のグラフを始点として、左下のグラフ→右上のグラフ→右下のグラフと状態遷移していることがわかる。そして、状態遷移に伴って、高炉の下部→中部→上部とステーブ温度が高温側に突出していく、つまり高温の部分が高炉の下側から上側に伝播し、最終的にアウトレンジして吹抜けに至るというパターン(シナリオ)があることがわかる。なお、現実の操業では、高炉の下部のステーブ温度が突出するような折れ線の状態に至ったものの、ほどなく定常状態に復旧するという事例も過去には多数見られている。
For example, FIG. 27 shows a measured stave temperature profile in the actual operation of the blast furnace. Note that the graph existing in FIG. 27 is a line graph of stave temperatures traced back from the present time to the past 8 points at 1-minute intervals in an overlapping manner.
From the left side of FIG. 27, it can be seen that there is a state transition from the lower left graph → the upper right graph → the lower right graph, starting from the upper left graph indicating the steady state. Then, as the state transitions, the stave temperature goes from the lower part to the middle part to the upper part of the blast furnace to the high temperature side, that is, the high temperature part propagates from the lower side to the upper side of the blast furnace and finally outranges and blows through. It can be seen that there is a pattern (scenario) of reaching. In actual operation, there have been many cases in the past where the stave temperature in the lower part of the blast furnace reached a state of a polygonal line, but it was soon restored to a steady state.
また、過去の操業データを見る限りでは、上部の温度が突出した時点で吹抜けアラームを発令した際には、実際に吹抜けが発生する頻度が高い。また、休風の後の立上げ時には、炉内が定常状態に落ち着く前の4時間〜8時間の時間に、炉内の温度が高温で変動する状態にいたる場合があり、この際には吹抜けのアラームが過剰に発令されやすい傾向がある。 Moreover, as far as the past operation data is seen, when the blow-through alarm is issued when the temperature of the upper part is projected, the blow-through actually occurs frequently. In addition, at the time of start-up after a pause, the temperature in the furnace may fluctuate at high temperature during the 4 to 8 hours before the furnace settles into a steady state. Alarms tend to be over-issued.
上述した「状態遷移」における「状態」は、表2に示すような状態区分で定義される。この「状態区分」は、連続的な計測値を、どのような範囲(粒度)でグループ化(クラス化、クラスタリング)するかを表すものであり、「ステーブ温度の高さ方向の平均値」、「ステーブ温度幅」、「炉体圧変動」の場合に合わせてそれぞれ異なる内容(仕分け条件)で区分するものとなっている。 The “state” in the “state transition” described above is defined by the state classification as shown in Table 2. This "state classification" represents in what range (granularity) the continuous measurement values are grouped (classified, clustered), and "the average value of the stave temperature in the height direction", According to the cases of "Stave temperature range" and "Variation of furnace body pressure", they are classified according to different contents (sorting conditions).
また、上述したステーブ温度の形状の状態区分は、以下の表3に示すようなものとなる。 Further, the state classification of the shape of the stave temperature described above is as shown in Table 3 below.
なお、表3の左側に記載された「上部突出/下部突出」は、ステーブ温度プロフィールを1次関数で近似した場合に、近似直線が有する傾き(1次の係数)を示すものである。また、表3の右側に記載された「凸/凹」は、ステーブ温度プロフィールを2次関数で近似した場合に、近似曲線が有する2次の係数を示すものである。なお、2次関数で近似した場合の2次の係数は、符号が逆(マイナス)になるが、上述した適合度の評価は2次の係数の絶対値で行うとよい。 The "upper protrusion / lower protrusion" shown on the left side of Table 3 indicates the slope (first-order coefficient) of the approximate straight line when the stave temperature profile is approximated by a linear function. In addition, "convex / concave" described on the right side of Table 3 indicates a quadratic coefficient of the approximate curve when the stave temperature profile is approximated by a quadratic function. The sign of the quadratic coefficient when it is approximated by the quadratic function has the opposite sign (minus), but the above-described evaluation of the goodness of fit may be performed by the absolute value of the quadratic coefficient.
上述した適合度の算出方法は、高炉の高さ方向におけるステーブ温度の平均値に関するものであったが、ステーブ温度差(高炉の高さ方向におけるステーブ温度の温度差)や炉体圧変動(高炉の炉体圧の30分間に亘る時間平均値の変動)についても、同様な手順で適合度を算出することができる。
このようにして適合度が算出されたら、算出された適合度を用いて、以下の表4に示すような「上位状態」を定義する。
The method of calculating the degree of conformity described above relates to the average value of the stave temperature in the height direction of the blast furnace. However, the stave temperature difference (temperature difference of the stave temperature in the height direction of the blast furnace) and the furnace body pressure fluctuation (blast furnace For the fluctuation of the time average of the furnace body pressure over 30 minutes), the degree of compatibility can be calculated by the same procedure.
When the goodness of fit is calculated in this manner, the calculated goodness of fit is used to define an “upper state” as shown in Table 4 below.
例えば、表4に定義される「上位状態」で、実際の操業データの状態を評価すると、表5のようになる。 For example, when the state of the actual operation data is evaluated by the "upper state" defined in Table 4, it becomes as shown in Table 5.
例えば、上述した表5において、「データ区間」が0.9の時に、「圧力変動大」の値が99.6となる結果から、「圧力変動大」という状態の適合度が0.9以下である区間が全体の99.6%に及ぶことがわかる。
つまり、表5から、実際の操業データにおいては、「圧力変動大」「ステーブ温度変動幅小」などの状態への適合度が「データ区間」に示す値が判断できる。例えば、上述した「圧力変動大」が0.9以下の場合であれば、その頻度は99.6%となる。
For example, in Table 5 described above, when the “data section” is 0.9, the value of “large pressure fluctuation” is 99.6, which indicates that the adaptability of the state of “large pressure fluctuation” is 0.9 or less. It can be seen that the interval of is 99.6% of the whole.
In other words, from Table 5, it is possible to determine the value indicated by the "data section" as the degree of conformity with the actual operation data such as "large pressure fluctuation" and "small stave temperature fluctuation width". For example, when the above-mentioned “large pressure fluctuation” is 0.9 or less, the frequency is 99.6%.
すなわち、実際の操業においては、高炉の状態は大部分が定常状態であると判断され、「高温変動」や「下部突出」が顕著な区間は、全体の 0.5%程度に過ぎないということがわかる。
次に、「高温変動」あるいは「下部突出」区間を、非定常状態として抽出することを考える。具体的には、この非定常状態の抽出は、「通気性悪化や吹抜けの危険性を、ステーブ温度の高温化と変動増大を手がかりに判断できないか」、あるいは「残銑増加などといった高炉の下部で生じる要因で炉況が悪化する場合は、温度分布が下部突出型であることを手がかりに危険性を判断できないか」という考え方に基づいて、表6のような手順で行われる。
In other words, in actual operation, most of the blast furnace is judged to be in a steady state, and the section where "high temperature fluctuation" or "bottom protrusion" is significant is only about 0.5% of the whole. .
Next, consider extracting the “high temperature fluctuation” or “lower protrusion” section as an unsteady state. Specifically, this unsteady state extraction is performed by "whether the risk of air permeability deterioration or blow-through can be judged based on the increase in stave temperature and increase in fluctuation", or "the increase in residual iron, etc. If the reactor condition deteriorates due to the factor (1), the risk can be judged based on the temperature distribution of the lower protruding type. ”The procedure is as shown in Table 6.
ただし、表6における定常状態のレベル、高温変動のレベルは、いずれも30分平均のものである。また、下部突出のレベルは5分平均を用いることとする。これは、閾値近辺での微妙な変動による状態細分化をできるだけ防ぐ意図である。
一般に、各時点において、複数の状態に「グレード」を持って属する。ある時点を「定常」と見るか、「高温変動」とみるかは、そのグレードに応じて「柔軟に」判断する必要がある。ここでは、データ整理の観点より、ある閾値をきめて、離散的な状態設定を行なう。上記処理は、そのような離散的状態判定に関わる措置である。
However, the steady-state level and the high-temperature fluctuation level in Table 6 are averages of 30 minutes. For the level of the lower protrusion, the average of 5 minutes is used. This is intended to prevent state subdivision due to subtle variations near the threshold as much as possible.
Generally, at each point in time, a “grade” belongs to multiple states. It is necessary to judge “flexibly” according to the grade whether a certain point of time should be regarded as “steady” or “high temperature fluctuation”. Here, from the viewpoint of data organization, a certain threshold value is set and discrete state setting is performed. The above process is a measure related to such a discrete state determination.
このような状態を用いることにより、例えば、
・ある吹抜け事例では、アラーム発令に先立って下部温度突出から高温変動または圧力変動への状態遷移がみられた。
・ある事例では、下部温度突出は顕著であったが、高温変動ないし圧力変動にいたらずに吹抜けが起こった事例である。
By using such a state, for example,
・ In a certain blow-through case, a state transition from a lower temperature protrusion to a high temperature fluctuation or pressure fluctuation was observed before the alarm was issued.
・ In one case, the temperature drop in the lower part was remarkable, but the blow-through occurred without a high temperature fluctuation or pressure fluctuation.
・ある事例では温度は変動状態にあったが、圧力変動が見られず、吹抜けアラームも発令されなかった。
・ある事例では高温変動状態となったが、吹抜けは生じなかった。
上述した実際の高炉操業データから、図28に示すような吹抜け予測のロジックがまとめられる。
-In one case, the temperature was fluctuating, but there was no pressure fluctuation and no blow-through alarm was issued.
・ In one case, the temperature fluctuated, but no blow-through occurred.
From the actual blast furnace operation data described above, the blow-through prediction logic as shown in FIG. 28 is summarized.
すなわち、図28に示すように、「定常状態」と判定されると吹抜け予測のロジックは初期状態に戻るものとする。また、状態が「ELSE」の場合は、遷移を行わないものとする。さらに、「下部温度突出」、「高温変動」、「圧力変動」のいずれかへの遷移をアラーム発令の前提とする。そして、高温変動状態が一定時間以上継続するときは、吹抜けスコアの値に関わらず、吹抜けアラームを発令する。 That is, as shown in FIG. 28, the blowout prediction logic returns to the initial state when it is determined to be in the “steady state”. If the state is “ELSE”, no transition is made. Furthermore, a transition to any one of "lower temperature protrusion", "high temperature fluctuation", and "pressure fluctuation" is premised on the alarm issuance. Then, when the high temperature fluctuation state continues for a certain period of time or more, a blow-through alarm is issued regardless of the value of the blow-through score.
上述した吹抜け予測のロジックを実際に適用することで、過剰発令の低減が確認された。
「作用効果」
以上のことから、上述した状態遷移を吹抜けアラームの発令条件に加えることで、吹抜けの「過剰発令」と「見逃し」を抑えて、不必要な減風による高炉の生産性低減を防止できる。
「第6技術例」
次に、第6技術例の操業状況評価システムを説明する。
It was confirmed that the excessive number of official announcements was reduced by actually applying the above-mentioned blowout prediction logic.
"Action effect"
From the above, by adding the above-mentioned state transition to the warning condition of the blow-through alarm, it is possible to suppress the “excessive warning” and “missing” of the blow-through and prevent the productivity reduction of the blast furnace due to unnecessary wind reduction.
"Sixth technology example"
Next, the operating condition evaluation system of the sixth technical example will be described.
上述した第1技術例の「吹抜け予測スコア」は、高炉の操業過程での各時点での算出値であり、常に変動する。当然、このように変動が大きい「吹抜け予測スコア」を用いて吹抜けの予測を行うと、吹抜けの誤判定も増加する可能性がある。つまり、得られた「吹抜け予測スコア」が一時的な変動によるものか、吹抜けに至る一連の流れ(トレンド)によるものかを区別することが、正確な吹抜けの予測には必要である。 The above-mentioned “blown-out prediction score” of the first technical example is a calculated value at each time point during the operation process of the blast furnace, and always fluctuates. Naturally, when the blow-through prediction is performed using the “blown-out prediction score” having such a large variation, the false determination of the blow-through may increase. That is, it is necessary for accurate prediction of the blow-through to distinguish whether the obtained “open-air forecast score” is due to a temporary change or due to a series of flows (trends) leading to the blow-through.
例えば、このような吹抜け予測スコアの判定(値が一過性であるかどうかの判定)には、移動平均、過去トレンドに対する差分による変化検知などの方法が適用される。例えば、過去のデータを線形回帰し、回帰直線などから予測される吹抜け予測スコアの予測値と、実際に算出される吹抜け予測スコアの計測値との差分を算出し、算出された差分の大小をもって(予想以上に差分が大きいかどうかという観点でもって)、単なる一時的変動か変化かを判定するといった方法が適用される。 For example, a method such as a moving average or a change detection based on a difference from a past trend is applied to the determination of the blowout prediction score (determination whether the value is transient). For example, by linearly regressing past data, the difference between the predicted value of the blowout prediction score predicted from the regression line and the actual measured value of the blowout prediction score is calculated, and the difference between the calculated difference is calculated. A method of determining whether it is a temporary fluctuation or a change (from the viewpoint of whether the difference is larger than expected) is applied.
ただ、上述した移動平均を行う場合であっても、移動平均計算のための遡及時間は高炉の操業状況に対応して変動し、どこまで過去のデータを用いて変動時間(平均を計算する時間区間)を決定するか自身が変化する。
そこで、第6技術例の操業状況評価システムでは、指標値の挙動にあわせて、移動平均計算のための遡及時間を決定するようにしている。つまり、第6技術例の操業状況評価システムは、吹抜け予測スコアを判定する際の遡及時間を動的に決定する方法に関するものである。
However, even when the above-mentioned moving average is performed, the retroactive time for calculating the moving average fluctuates according to the operating condition of the blast furnace, and to what extent the past data is used, the fluctuation time (the time interval for calculating the average) ) Decide or change themselves.
Therefore, in the operation status evaluation system of the sixth technical example, the retroactive time for calculating the moving average is determined in accordance with the behavior of the index value. That is, the operating condition evaluation system of the sixth technical example relates to a method of dynamically determining the retroactive time when determining the blow-through prediction score.
具体的には、この第6技術例の操業状況評価システムは、遡及時間を変化させる時間範囲として遡及期間を決定し、この範囲内で遡及時間を変化させて遡及時間に亘る吹抜け予測スコアの移動平均値を求めた際に、求められた吹抜け予測スコアの平均値(移動平均値)が、吹抜け予測のアラームを発令させる閾値以上になるかを判断するものとなっている。そして、予め定めた遡及期間の吹抜け予測スコアがアラーム発令閾値を超えていれば、アラームの発令または継続を行い、閾値以下であれば、アラーム発令の見送りないしは解除を行う。 Specifically, the operating condition evaluation system of the sixth technical example determines a retroactive period as a time range in which the retroactive time is changed, and changes the retroactive time within this range to move the blow-through prediction score over the retroactive time. When the average value is calculated, it is determined whether or not the average value (moving average value) of the calculated blowout prediction scores is equal to or higher than a threshold value at which a blowout prediction alarm is issued. Then, if the blowout prediction score for a predetermined retroactive period exceeds the alarm issuance threshold, the alarm is issued or continued, and if it is below the threshold, the alarm issuance or cancellation is performed.
例えば、過去10分間や20分間、30分間などの遡及期間を決め、遡及時間をこの遡及期間の範囲内で拡大しながら吹抜け予測スコアの平均値を計算し、それがアラーム発令閾値を超えている場合、既にアラーム発令中ならばアラーム発令の継続(吹抜け予測スコアの現在値は閾値以下である可能性もある)をおこなう。また、まだアラームを発令していなければアラーム発令を行なう。 For example, a retroactive period such as the past 10 minutes, 20 minutes, 30 minutes, etc. is determined, the average value of the blowout prediction scores is calculated while expanding the retroactive time within the range of the retroactive period, and it exceeds the alarm issuing threshold value. In this case, if the alarm has already been issued, the alarm is issued (the current value of the blow-through prediction score may be less than or equal to the threshold). If the alarm has not been issued yet, the alarm is issued.
逆に、遡及期間内のどの遡及時間でも吹抜けスコア予測値が閾値以下ならば、既にアラーム発令中ならばアラーム発令の解除し、まだアラームを発令していなければアラーム未発令状態の継続する。
実際には、図29のフローチャートに従うように、既に吹抜けアラームを発令するフラグが立っているかどうかで、フローを分岐して異なる処理を行う。吹抜けアラームを発令するフラグが立っていない時には、言い換えれば吹抜けのアラームを新規に発令する際には、吹抜け予測スコアの瞬時値がアラーム発令のための閾値を超えた段階で、即座にアラームを発令する。
On the contrary, if the blow-through score prediction value is less than or equal to the threshold value at any retroactive time within the retroactive period, the alarm issuance is canceled if the alarm is already issued, and the alarm not-issued state is continued if the alarm is not yet issued.
Actually, as shown in the flowchart of FIG. 29, the flow is branched and different processing is performed depending on whether or not the flag for issuing the blow-through alarm is already set. When the flag for issuing a blow-through alarm is not set, in other words, when a new blow-through alarm is issued, an alarm is issued immediately when the instantaneous value of the blow-through prediction score exceeds the threshold for issuing an alarm. To do.
既に、吹抜けアラームを発令するフラグが立っている時には、吹抜け予測スコアがアラーム発令のための閾値以上であれば、即時値が閾値以下でもアラームの発令を継続し、より慎重な解除判断を行う。
なお、本実施形態の操業状況評価システムは、アラームの発令に関し、アラームが発令されていない状態から発令に至る場合は、遡及時間を0とする。すなわち、吹抜け予測スコアの瞬時値がアラーム発令のための閾値を超えた段階で、即座にアラームが発令される。
When the flag for issuing the blow-through alarm is already set, if the blow-through prediction score is equal to or higher than the threshold value for issuing the alarm, the alarm is continued to be issued even if the immediate value is equal to or lower than the threshold value, and a more careful cancellation decision is made.
Note that the operation status evaluation system according to the present embodiment sets the retroactive time to 0 when the alarm is issued from the state where the alarm is not issued to the issuance. That is, when the instantaneous value of the blowout prediction score exceeds the threshold value for alarm issuance, an alarm is immediately issued.
図30に示すように、アラームの発令を行っている際にも、遡及期間が経過するまでは1分間隔で移動平均を行っているため、吹抜け予測スコアが閾値を下回ってからも、移動平均した結果が閾値を下回るまでは、アラームの発令が解除されることはない。例えば、遡及時間を最大10分間とした場合、10分遅れでアラームの発令が解除される。一方、解除時は最大60分間の発令状維持となるが、実際は指標値の急峻な低下により20から30分の発令状態維持となっている。これにより、経過時間65分あたりの一時的な低下に対しアラーム発令の維持ができている。
「第7技術例」
次に、第7技術例の操業状況評価システムを説明する。
As shown in FIG. 30, even when the alarm is issued, since the moving average is performed at 1-minute intervals until the retroactive period elapses, even if the blow-through prediction score falls below the threshold, the moving average is calculated. The alarm will not be released until the result is below the threshold. For example, when the retroactive time is set to a maximum of 10 minutes, the alarm is released with a delay of 10 minutes. On the other hand, at the time of cancellation, the warrant is maintained for a maximum of 60 minutes, but in reality it is maintained for 20 to 30 minutes due to the sharp drop in the index value. As a result, the alarm issuance can be maintained for a temporary decrease after the elapsed time of 65 minutes.
"Seventh technology example"
Next, the operating condition evaluation system of the seventh technical example will be described.
第7技術例の操業状況評価システムは、複数センサの時系列情報から、非定常状態への遷移パターン情報を抽出し、状態診断や危険予知に活用すると同時に、遷移パターンを指定して、そのパターンに従った時系列区間の検索・抽出を可能にするものである。
具体的には、第7技術例の操業状況評価システムは、下記(1)〜(3)の機能を備えている。
(1)状態遷移系列抽出機能
状態遷移系列抽出機能は、温度、圧力などのセンサ計測項目と時系列で取得される値に対し、「通常より高い」「通常より変動が大きい」など、予め定義された非定常状態(以下単に「状態」と呼ぶ)との適合度を計算する機能とその状態の成立可否を判定する閾値を記憶する機能と、各時点の計測値から、成立と判定される状態集合、すなわち成立状態集合の時系列情報を求め、記憶する機能と、各時点で、先行する時点における状態集合と今回時点の状態集合の差異、すなわち新たに成立した状態、非成立となった状態の集合を求め、差異がある場合、すなわち、新規成立ないし非成立となった状態集合が空集合でない時点を「状態変化点」として選択的に記憶する機能と、過去全時点に対し、状態変化点と変化後の状態集合のみを抽出した状態遷移系列を抽出する機能と、を備えている。
(2)単調増大系列抽出機能
単調増大系列抽出機能は、上記状態遷移系列において、状態集合が単調増加、すなわち後続状態集合は、直前の状態集合の全てを含みさらにそれに新規状態を追加した集合であるような部分系列を抽出するものである。
(3)状態遷移パターン抽出機能
状態遷移パターン抽出機能は、上述の単調増大系列に対し、状態遷移系列の関心事項情報として
・全状態遷移系列における抽出された系列の出現回数
・状態集合に含まれる状態数、
・特定状態の含有有無
・状態系列の開始時刻および終了時刻(最初および最後の状態変化時点)
と対応させて記憶し、上記項目に対する条件を設定した場合、それに合致する状態遷移系列を関心対象として選択し、その状態遷移発生期間を抽出する機能を備えている。
The operation status evaluation system of the seventh technical example extracts transition pattern information to a non-steady state from time series information of a plurality of sensors and uses it for state diagnosis and risk prediction, and at the same time, designates a transition pattern and then It is possible to search and extract a time series section according to the above.
Specifically, the operation status evaluation system of the seventh technical example has the following functions (1) to (3).
(1) State transition sequence extraction function The state transition sequence extraction function is defined in advance such as "higher than usual" or "larger than usual" with respect to sensor measurement items such as temperature and pressure and values acquired in time series. It is determined that it is established based on the function of calculating the degree of conformity with the unsteady state (hereinafter simply referred to as “state”) and the function of storing the threshold value for determining whether or not the state is established, and the measurement value at each time point. The function to obtain and store the time series information of the state set, that is, the established state set, and the difference between the state set at the preceding time point and the state set at this time point at each time point, that is, the newly established state and the non-established state A function to obtain a set of states and selectively store the time when a newly established or not established state set is not an empty set as a "state change point" and the state for all past time points. Change point And a function of extracting a state transition sequence in which only the changed state set is extracted.
(2) Monotonically increasing sequence extracting function The monotonically increasing sequence extracting function is a set in which the state set in the above state transition sequence is monotonically increasing, that is, the subsequent state set is a set including all the immediately preceding state sets and further adding new states thereto. This is to extract a certain partial series.
(3) State transition pattern extraction function The state transition pattern extraction function is included in the state set as the interest information of the state transition sequence with respect to the above-mentioned monotonically increasing sequence. Number of states,
-Presence / absence of inclusion of specific state-Start time and end time of state series (at the time of the first and last state change)
When the conditions for the above items are set, the state transition series that matches the conditions is selected as an object of interest, and the state transition occurrence period is extracted.
ここで「状態(非定常状態)」は、各計測項目における通常値範囲から逸脱、ないし異常状態が発生している状態に対応する。プロセスの安定の観点からは、このような状態が成立しない状況が好ましい。逆に、状態の成立は操業者に対するアラーム(注意、警戒報)の発令が望ましい場合もある。
本発明より、異常の伝播に関するシナリオとその頻度が抽出される。このようなシナリオの抽出は下記二点において有用である。
Here, the "state (unsteady state)" corresponds to a state in which the measurement value deviates from the normal value range or an abnormal state occurs. From the viewpoint of process stability, it is preferable that such a condition is not established. On the other hand, it may be desirable to issue an alarm (caution, warning) to the operator to establish the condition.
According to the present invention, scenarios related to the propagation of abnormalities and their frequencies are extracted. Extracting such a scenario is useful in the following two points.
・異常の伝播ないし広がり方のパターンをもとに、原因や現象の分類や頻度が可能になる。一般に非定常状態は多種多様な要因、現象を含むことが多く(「通常以外すべて」が非定常状態)、このような分類は原因特定、対策立案に有用である。
・現在、何らかの非定常状態にある場合、経緯も含めた類似シナリオの検索が可能になり、過去事例にもとづいた将来予測や過去の対応事例を検索することが可能となり、技能継承上有用である。
・ It becomes possible to classify and frequency of causes and phenomena based on patterns of propagation or spread of abnormalities. In general, the non-steady state often includes various factors and phenomena (“all but normal” is a non-steady state), and such classification is useful for identifying the cause and planning a countermeasure.
-If you are currently in a non-steady state, it is possible to search for similar scenarios including the background, it is possible to search future predictions based on past cases and past correspondence cases, which is useful for skill transfer. .
例えば、特許第5048625号公報の「異常検知方法及びシステム」では、時系列情報の統計的性質の変化から異常事象の検知を行なう変化検知方法が示されている。ただし、多次元データは、時刻でそろえられており、高炉のように各データ項目間での影響や干渉程度の差異や時間遅れ程度などが状況に依存するプロセス問題には利用が難しい。(機械系、あまり時間遅れや外乱変動を考慮しなくてもよいようなプロセスには適用可能と考えられる)
また、特許第5199152号公報の「行動予測方法および行動予測システム」では、人間にGPSセンサのような位置、行動計測センサを装着し、その計測値から、通勤中、散歩中などの「シーン」を特定し、その遷移で行動モデルを構築する方法が示されている。本発明では、各データ項目に定義された個別の状態の組合せ、すなわち状態集合を一つの「プロセスの状態」と捉え、その変化を追っている。すなわち個別状態の組合せ方自身がプロセス状態の定義要素である。
For example, Japanese Patent No. 5048625 “Abnormality Detection Method and System” discloses a change detection method for detecting an abnormal event from a change in the statistical properties of time series information. However, the multidimensional data is arranged according to time, and it is difficult to use it for process problems such as blast furnace in which influences between data items, differences in interference degree, and time delay degree depend on the situation. (Applicable to mechanical systems, processes that do not need to consider time delays and disturbance fluctuations)
In addition, in the "action prediction method and action prediction system" of Japanese Patent No. 5199152, a human is equipped with a position and action measurement sensor such as a GPS sensor, and from the measured value, a "scene" such as commuting or taking a walk. , And the method of constructing the behavior model by the transition is shown. In the present invention, a combination of individual states defined in each data item, that is, a state set is regarded as one "process state" and its change is followed. That is, the combination method of the individual states is the defining element of the process state.
それに対しこの「行動予測方法および行動予測システム」では、特定のセンサの値をもとに状態を定義しており、どのデータ項目が状態に寄与するか明確でないような場合には適用できない。
つまり、第7技術例の操業状況評価システムは、物理現象や状態定義が明確ないし意図的である場合に適用可能という効果を備えている。
On the other hand, this "action prediction method and action prediction system" defines the state based on the value of a specific sensor, and cannot be applied when it is not clear which data item contributes to the state.
That is, the operation status evaluation system of the seventh technical example has an effect that it can be applied when a physical phenomenon or a state definition is clear or intentional.
次に、具体的な例を挙げて、第7技術例の操業状況評価システムを説明する。
現時点で計測される計測項目を{P1,P2,…}とする。これらは、たとえば、温度、圧力、温度分布形状を特徴づけるパラメータ値などである。センサの計測値を用いて計算される指標値であってもよいが、以下では「計測値」と記述する。
次に、各計測値に対し非定常状態を定義する。たとえば、P1の計測値の長期平均(たとえば直近1ヶ月の平均)をμ、標準偏差をσとして、計測値がμ+3σを超えた場合「P1の値上昇」という状態S1が成立するとする。あるいは、P2の計測値に対し、(直近30分の分散)を(直近120分の分散)で除した数値を計算し、この数値がある値Nを超えた場合「P2の変動」という状態S2が成立するとする。現時点の状態集合をS={S1,S2,...}とすれば、各時刻において状態の成否が計測値から決定される。成立している状態の集合をA1、A2、・・・であらわし、|A1|などはその要素数、すなわち成立している状態の数とする。
Next, the operation status evaluation system of the seventh technical example will be described with a specific example.
The measurement items currently measured are {P1, P2, ...}. These are, for example, temperature, pressure, parameter values characterizing the temperature distribution shape, and the like. Although it may be an index value calculated using the measurement value of the sensor, it will be described as “measurement value” below.
Next, the unsteady state is defined for each measured value. For example, assuming that the long-term average of the measured values of P1 (for example, the average of the latest one month) is μ and the standard deviation is σ, when the measured value exceeds μ + 3σ, the state S1 of “increase in value of P1” is established. Alternatively, for the measured value of P2, a value obtained by dividing (dispersion of the last 30 minutes) by (dispersion of the latest 120 minutes) is calculated, and when this value exceeds a certain value N, a state S2 of "variation of P2" Is established. Let S = {S1, S2 ,. . . }, The success or failure of the state is determined from the measured value at each time. A set of established states is represented by A1, A2, ..., And | A1 | is the number of elements, that is, the number of established states.
状態遷移系列の例として、(空集合、時刻t0)⇒(状態集合A1、時刻t1)⇒(状態集合A2、時刻t2)⇒(状態集合A3、時刻t3)⇒(状態集合A4、時刻t4)⇒(状態集合A5、時刻t5)⇒(状態集合A6、時刻t6)⇒(空集合、時刻t0)とする。
また、集合の要素数を|空集合|=0、|A1|=1、|A2|=3、|A3|=4、|A4|=3、|A5|=4、|A6|=1とする。
As an example of the state transition sequence, (empty set, time t0) ⇒ (state set A1, time t1) ⇒ (state set A2, time t2) ⇒ (state set A3, time t3) ⇒ (state set A4, time t4) => (State set A5, time t5) => (state set A6, time t6) => (empty set, time t0).
The number of elements in the set is set as | empty set | = 0, | A1 | = 1, | A2 | = 3, | A3 | = 4, | A4 | = 3, | A5 | = 4, | A6 | = 1. To do.
なお、状態集合に変化があった時刻のみ取り出している。たとえば、時刻t1以降t2までは、A1に含まれる状態成立が継続している。
ここで、状態数が減少しない部分列はA1⇒A2、A1⇒A2⇒A3、A2⇒A3、A4⇒A5となっている。
頻度計算では、これらの並び(長さ2が3個、3が1個)が全状態系列中何回現れるかを計算する。
Note that only the time when the state set has changed is extracted. For example, from time t1 to t2, the state included in A1 continues to be established.
Here, the subsequences in which the number of states does not decrease are A1⇒A2, A1⇒A2⇒A3, A2⇒A3, A4⇒A5.
In the frequency calculation, the number of times these sequences (three in length 2 and one in length 3) appear in the entire state sequence is calculated.
ここでは状態継続時刻(例t2-t1など)は無視されているが、各状態の継続時間の最小値がαをこえるもののみを「有効系列」として用いるなど、時間条件を付加してもよい。
・操業オペレータが、状態系列(たとえば、「A1⇒*⇒A3」(なんらかの状態を経てA1からA3にいたる状態遷移系列パターン)を指定し、それにあたる時間区間を得る。たとえば、A1は「部位Xでの温度上昇」でA3が「装置Xの緊急停止」であるとすれば、そのような経緯を経た期間が抽出され、その期間での状況やアクションを調べることで、緊急停止という非定常状態にいたるリスク低減のための有用な情報が得られる。
Although the state continuation time (eg t2-t1 etc.) is ignored here, it is possible to add a time condition such as using only those whose minimum duration of each state exceeds α as an "effective series". .
-The operating operator specifies a state sequence (for example, "A1⇒ * ⇒A3" (state transition sequence pattern from A1 to A3 after passing through some state) and obtains a time interval corresponding to it. For example, A1 indicates "part X If A3 is "Emergency stop of device X" in "Temperature rise at the same time", a period that has undergone such a process is extracted, and by investigating the situation and actions during that period, an unsteady state of emergency stop Useful information can be obtained to reduce the overall risk.
あるいは、現在「部位Xでの温度上昇」が成立している場合、「装置Xの緊急停止」に至るリスクシナリオを検索し、それを防ぐ方法を検討することができる。
このような類似シナリオ検索は、技能継承、あるいは経験の共有化において有用である。
例えば、
・規模大 S4〜S6のステーブ温度が高温化
・融着帯挙動 ステーブ温度から融着帯根位置の上昇が推定される
・偏流大 周囲特定方向のステーブ温度が高温化(周辺流化している)
・送風圧大 送風圧が通常より高い
・炉頂大 炉頂ガス温度が通常より高い
・アラーム赤 吹抜け予測指標が0.8以上
と状態を定義した場合に、実事例から抽出された単調状態遷移系列を図31に図示する。吹抜けが発生した前後の状態を見ると、「炉頂大」は吹抜けの影響と考えられる。次第に状態が積み重なり(非定常化が顕著になり)吹抜けに至る様子がわかる。また、成立している状態の個数が非定常化の目やすとして有効であることもわかる。
Alternatively, when the “temperature rise at the part X” is currently established, a risk scenario leading to “emergency stop of the device X” can be searched and a method of preventing it can be considered.
Such similar scenario search is useful for skill transfer or experience sharing.
For example,
・ Stave temperature of large scale S4 to S6 becomes high ・ Fusion zone behavior It is estimated that the root position of cohesion zone rises from stave temperature ・ Deviation large The stave temperature in a specific direction around the zone is high (peripheral flow is occurring)
・ Blower pressure is higher than usual. ・ Burning pressure is higher than normal. ・ Top gas temperature is higher than normal. ・ Alarm red Monotonic state transition extracted from actual case when the condition is defined as 0.8 or more. The sequence is illustrated in FIG. Looking at the conditions before and after the occurrence of the blow-through, it is considered that the "furnace top size" is an effect of the blow-through. It can be seen that the states gradually pile up (unsteady state becomes noticeable), leading to blow through. Also, it can be seen that the number of established states is effective as a measure of unsteady state.
また、状態遷移モデルが得られれば、状態遷移にもとづく時系列区間検索も可能になる。
たとえば、検索条件:{規模大}→*→{送風圧大、*}({規模大}という単一状態から、「規模大」を含む途中状態を経て、送風圧大が状態に加わるまでの時系列区間)という条件を与えると、図31より二つの区間が得られる。ただしこの場合、単調増加系列のみならず「規模大」、さらに「送風圧大」が加わるまでの一連の時系列を抽出している。
In addition, if a state transition model is obtained, time-series interval search based on state transition can also be performed.
For example, search condition: {large scale} → * → {large blast pressure, *} ({large scale} from a single state to a state in which a large blast pressure is added to a state after an intermediate state including "large scale") Given the condition of (time series section), two sections are obtained from FIG. However, in this case, not only the monotonically increasing series but also a series of time series until “large scale” and “large blast pressure” are added are extracted.
ここでは、周辺流化という過程を経ている。そこで、{規模大、*}→{偏流大、*}→{送風圧大、*}と抽出条件を設定すれば同様に異なる二つの区間が得られる。
このように、状態遷移系列上のパターン(系列が満足すべき条件)を「シナリオ」と呼ぶことにすれば、シナリオを指定して事例を抽出することができる。以上、一連のシステム構成を図32に示す。
Here, the process of peripheral fluidization has been completed. Therefore, if the extraction conditions are set as {large scale, *} → {large drift, *} → {large blast pressure, *}, two different sections can be similarly obtained.
In this way, by calling a pattern on the state transition sequence (conditions that the sequence must satisfy) a “scenario”, it is possible to specify a scenario and extract a case. The series of system configurations described above is shown in FIG.
以上述べたように、第1技術例〜第7技術例を用いることで、高炉の操業を行うに際して、吹抜けが発生する危険性だけでなく、吹抜けが発生した際の規模予測を行い、その予測結果をオペレータに対して表示することで、より確実な吹抜けの予防が可能となり、安定した高炉操業を行うことが可能となる。
以上、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
As described above, by using the first to seventh technical examples, not only the risk of occurrence of blow-through at the time of operating the blast furnace, but also the scale when the blow-through occurs, and the prediction By displaying the result to the operator, it becomes possible to more reliably prevent blow-through and to perform stable blast furnace operation.
As described above, the embodiments disclosed this time are to be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description but by the scope of the claims, and is intended to include meanings equivalent to the scope of the claims and all modifications within the scope.
例えば、オペレータMに各種情報を提示する表示器として、視覚に訴える予測モニタ11を例示したが、オペレータMに対し音声で情報を伝える機器を表示器として採用してもよい。 For example, although the prediction monitor 11 that visually appeals to the operator M is illustrated as a display device that presents various information to the operator M, a device that transmits information to the operator M by voice may be used as the display device.
1 高炉
2 鉄皮
3 耐火物
4 羽口
5 レースウェイ
10 予測システム
11 予測モニタ(表示器)
12 コンピュータ
13 予測部
M オペレータ
S 銑鉄
1 Blast furnace 2 Iron skin 3 Refractories 4 Tuyers 5 Raceway 10 Prediction system 11 Prediction monitor (display)
12 Computer 13 Predictor M Operator S Pig iron
Claims (5)
前記データ格納部に記憶された値を用いて吹抜けに関する予測を行う予測部と、
前記データ格納部に記憶された値と、前記予測部で予測された予測結果とをオペレータが確認できるよう表示する表示部と、
を有し、
前記予測部は、
前記高炉から時系列データを取得するデータ取得部と、
前記時系列データの中に存在する、高炉の周囲および高さ方向における圧力の変動と、炉壁温度とを用いて通気状態を表す指標値を求め、炉体圧、送風圧、炉頂ガス温度、及びステーブ温度を用いて炉況の悪さを示すスコアを求め、前記指標値と前記スコアを用いて吹抜けの危険度を計算する解析部と、
を有し、
前記解析部は、前記時系列データの中のステーブ温度を用いて吹抜けが発生した場合の熱損失度合いを表す規模指標値を有し、
前記高炉の上部の温度と、前記高炉の上部における高さ方向の温度分布とが、それぞれ異常値となったときに、前記規模指標値が大きくなる構成とされている
ことを特徴とする操業状況評価システム。 A data storage unit that stores, as time-series data, a value that is periodically measured by a sensor attached to the blast furnace and a value calculated from the measured value.
A prediction unit that performs a prediction regarding blow-by using the value stored in the data storage unit,
A value stored in the data storage unit and a display unit for displaying the prediction result predicted by the prediction unit so that the operator can confirm the result;
Have
The prediction unit is
A data acquisition unit for acquiring time series data from the blast furnace,
Existence in the time-series data, the fluctuation of the pressure around the blast furnace and in the height direction, and the index value representing the ventilation state using the furnace wall temperature is obtained, and the furnace body pressure, the blast pressure, the furnace top gas temperature , and obtains a score indicating a poor furnace situation with staves temperature, the analyzing unit which calculates a risk of blow by using the score and the index value,
Have a,
The analysis unit has a scale index value indicating the degree of heat loss when blow-through occurs using the stave temperature in the time-series data,
Operating conditions characterized in that the temperature of the upper part of the blast furnace and the temperature distribution in the height direction in the upper part of the blast furnace are configured so that the scale index value becomes large when they become abnormal values. Evaluation system.
前記吹抜けの危険度があらかじめ定められている閾値を超えた時点で警報発令を表す表示を行う手段を備えており、
過去期間にさかのぼって計算された吹抜けの危険度を示す指標から計算される平均値があらかじめ定められた値を上回っている間は、前記吹抜けの危険度を示す警報表示を継続し、
前記警報が発令し、かつ炉体圧が閾値を超えた時に減風を指示する
ことを特徴とする請求項1に記載の操業状況評価システム。 The display unit is
Equipped with a means for displaying an alarm issuance at the time when the risk of blowout exceeds a predetermined threshold value,
While the average value calculated from the index indicating the risk of blow-through calculated over the past period is higher than a predetermined value, the alarm display indicating the risk of blow-through is continued,
The operation condition evaluation system according to claim 1, wherein when the alarm is issued and the furnace body pressure exceeds a threshold value, a wind reduction instruction is given.
前記炉体圧の変動と、前記ステーブ温度の周方向の偏りと、前記ステーブ温度の高さ方向の温度分布変化とのそれぞれについて、通常値から乖離すると大きな値となる指標を定めて、これら3つの指標の最小値を通気状態の悪さを表す指標値とする構成とされていることを特徴とする請求項1に記載の操業状況評価システム。 The prediction unit is
For each of the fluctuation of the furnace body pressure, the deviation of the stave temperature in the circumferential direction, and the change in the temperature distribution of the stave temperature in the height direction, an index that becomes a large value when deviating from the normal value is set, and these 3 The operating condition evaluation system according to claim 1, wherein a minimum value of the two indexes is set as an index value that represents a poor ventilation condition.
前記高炉上部に熱がたまっていること、前記高炉内の融着帯の根の位置が通常の位置より上がっていること、高炉の特定高さのセンサで通常よりも高い温度が確認されること、送風圧が通常より大きくなっていること、炉頂温度が通常より高くなっていること、のそれぞれを、吹抜けの前兆状態として定義し、これら5つの前兆状態の成立有無をスコアとして計算する構成とされていることを特徴とする請求項1または2に記載の操業状況評価システム。 The prediction unit is
That heat is accumulated in the upper part of the blast furnace, the position of the root of the cohesive zone in the blast furnace is higher than the normal position, and a higher temperature than usual is confirmed with a sensor of a specific height of the blast furnace. , The blast pressure is higher than normal, the furnace top temperature is higher than normal, each is defined as a precursory state of blow-through, and the presence or absence of these five precursory conditions is calculated as a score. The operating condition evaluation system according to claim 1 or 2, wherein
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EP4282988A4 (en) * | 2021-03-01 | 2024-06-26 | JFE Steel Corporation | Blast furnace abnormality determination device, blast furnace abnormality determination method, blast furnace operation method, blast furnace abnormality determination system, abnormality determination server device, display terminal device, program for abnormality determination server device, and program for display terminal device |
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JP2018009224A (en) | 2018-01-18 |
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