钢铁企业罩式炉装炉优化及煤气柜位预测问题研究与应用

【摘要】： 近几年随着钢铁工业综合自动化技术及节能技术的普及,制造执行系统和能源管理系统已在各大型钢铁企业成功应用,作为系统核心的生产计划编制及能源平衡调度水平直接影响到企业的用能效果。本文依托国家“863计划”课题,分析了钢铁企业资源和能源优化的主要问题及特点,对钢铁生产过程中的罩式炉装炉优化和煤气系统柜位在线预测问题开展了深入系统的研究工作。主要内容如下： 研究了冷轧过程中罩式炉装炉优化问题。首先将钢卷进行拼卷,接着对待装炉钢卷进行有效组合。在优化拼卷阶段：建立了多目标多背包拼卷模型,利用系统聚类法对钢卷分类来确定模型的背包中心,并构造了一种自适应量子遗传算法快速获得最优的拼卷结果。在最优装炉组合阶段：建立了多炉型、不确定炉数下的装炉组合多背包模型。利用拉格朗日松弛启发式算法求得装炉数的上界,并构造了一种新型单亲遗传算法进而求解,得到耗能最少的装炉优化组合。 研究了炼焦过程焦炉煤气系统的柜位预测问题,通过分析焦炉煤气的产消及柜位变化特点,建立了基于最小二乘支持向量机的柜位预测模型。考虑参数和样本对模型精度的影响,构造了梯度网格搜索算法优选模型参数和大样本筛选方法选取训练样本。 研究了炼铁过程高炉煤气系统的柜位在线预测问题,考虑实际高炉煤气柜位经常频繁大幅度变化,将其归结为一般非平坦变化的非线性回归问题。提出了基于简约梯度法的多核学习最小二乘支持向量机回归建模方法,该方法能较快建立基于丰富混合特征空间的柜位预测模型,充分预测各种柜位变化。 研究了炼钢过程转炉煤气系统的多柜位预测问题,提出了一种一致T型灰色关联分析方法,确定柜位的主要影响用户。根据多个煤气柜同时并网运行的情况,提出了多输出最小二乘支持向量机回归算法,构建柜位预测模型。通过将其转换为求解线性方程组,快速得到模型的权系数和偏置公式表示,从而准确预测各转炉煤气柜位的变化。 基于上述问题的研究,结合软件工程方法,开发了罩式炉装炉优化及煤气柜位预测系统,通过在上海宝钢股份有限公司冷轧薄板厂和能源中心的运行情况表明：该系统可以提高钢铁企业的资源和能源利用水平,达到了降低生产成本、节约能源、减轻环境污染的效果。 【关键词】：装炉优化 自适应量子遗传算法 副产煤气 煤气柜位预测 最小二乘支持向量机 梯度网格搜索 多核LSVR 多输出LSSVM 灰色关联分析
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TF062
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-35
• 1.1 研究背景及目的11-17
• 1.1.1 研究背景11-16
• 1.1.2 选题来源和研究目的16-17
• 1.2 相关问题概述17-24
• 1.2.1 工艺流程及能源消耗17-20
• 1.2.2 工业用能现状20-22
• 1.2.3 存在的主要问题及特点22-24
• 1.3 相关问题研究现状24-33
• 1.3.1 工序排产方法24-26
• 1.3.2 优化方法及其研究概况26-28
• 1.3.3 煤气预测方法28-29
• 1.3.4 预测方法及其研究概况29-33
• 1.4 本文主要工作33-35
• 2 罩式炉装炉优化问题35-59
• 2.1 问题描述35-38
• 2.1.1 退火工艺流程35-36
• 2.1.2 拼卷及装炉组合问题描述36-38
• 2.1.3 装炉优化问题的研究现状38
• 2.2 拼卷模型及求解38-50
• 2.2.1 多目标多背包拼卷模型38-39
• 2.2.2 钢卷分类及背包中心确定39-40
• 2.2.3 自适应量子遗传算法求解40-44
• 2.2.4 仿真算例44-50
• 2.3 装炉组合模型及求解50-58
• 2.3.1 装炉组合的多背包模型50-52
• 2.3.2 基于拉格朗日松弛的装炉数确定52-53
• 2.3.3 装炉组合模型求解53-55
• 2.3.4 仿真算例55-58
• 2.4 本章小结58-59
• 3 焦炉煤气系统柜位预测问题59-70
• 3.1 柜位预测问题研究现状59-60
• 3.2 问题描述60-61
• 3.3 最小二乘支持向量机预测模型61-62
• 3.4 参数优化和样本选取62-66
• 3.4.1 基于梯度网格搜索的参数优化63-66
• 3.4.2 基于规则的大样本选取66
• 3.5 仿真实验与分析66-69
• 3.6 本章小结69-70
• 4 高炉煤气系统柜位预测问题70-86
• 4.1 问题描述70-73
• 4.2 多核最小二乘支持向量回归算法73-77
• 4.3 仿真实验与分析77-85
• 4.3.1 非平坦函数估计77-82
• 4.3.2 柜位预测模型验证82-85
• 4.4 本章小结85-86
• 5 转炉煤气系统多柜位预测问题86-98
• 5.1 问题描述86-88
• 5.2 多输出最小二乘支持向量机预测模型88-92
• 5.2.1 柜位影响因素确定88-89
• 5.2.2 柜位预测模型89-92
• 5.3 数值试验与分析92-97
• 5.3.1 柜位影响因素分析92-93
• 5.3.2 多柜位预测模型验证93-97
• 5.4 本章小结97-98
• 6 罩式炉装炉优化及煤气柜位预测系统的实现与应用98-111
• 6.1 应用系统概况98-99
• 6.2 软件系统设计99-109
• 6.2.1 罩式炉装炉优化系统设计100-102
• 6.2.2 煤气柜位预测系统设计102-109
• 6.3 系统架构及运行环境109
• 6.4 运行效果分析109-110
• 6.5 本章小结110-111
• 结论111-113
• 参考文献113-121
• 附录A 图表说明121-124
• 攻读博士学位期间发表学术论文情况124-126
• 创新点摘要126-127
• 致谢127-128
• 作者简介128-129

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

基于参数优化LSSVM在转炉煤气系统预测中的应用    田向伟

我国钢铁工业节能降耗技术的现状和发展趋势    李震

冶金能源管理系统的发展    魏海明;

钢铁企业煤气系统的优化利用模型    张建良,王妤

一种新量子遗传算法及其应用    张葛祥,李娜,金炜东,胡来招

一种基于粒子群优化方法的改进量子遗传算法及应用    周殊;潘炜;罗斌;张伟利;丁莹;

一种解决组合优化问题的改进型量子遗传算法    邢焕来;潘炜;邹喜华;

钢铁行业节能减排的现状与途径    李烈军;

RESEARCH OF QUANTUM GENETIC ALGORITH AND ITS APPLICATION IN BLIND SOURCE SEPARATION    

一种新的混合量子进化算法    解平;李斌;庄镇泉;

多背包问题的遗传算法求解    虞安波,杨家本

能源中心在钢铁企业中的应用和发展趋势    王海风;张春霞;

    丁常彦

炼钢—连铸—热轧一体化生产调度研究及应用    宁树实

轧钢过程生产调度及其优化算法的研究与应用    赵珺

基于节能目标的钢铁企业能源集成管理系统的研究与实现    邱东

装炉组合专家系统的研究与开发    石豪

钢铁企业煤气消耗预测模型及其应用研究    李玲玲

钢铁企业能源动态平衡和优化调度问题研究和系统设计    江文德

钢铁企业主工序分厂煤气量预测方法研究    刘渺

济钢能源中心煤气平衡预测模型研究    姜曙光

阿坝州三大产业发展对经济增长的影响分析    田文勇;李冬梅;

基于DE—BP算法的空调负荷预测研究    冀卫兴;陈忠海;方筝;

用结构方程模型建构指标体系    田飞;

铝粉厂粉尘爆炸危险性影响因素的灰关联分析    郑亮;蒋志雨;

计算智能主要算法研究    田晓艳;

基于蚁群神经网络火灾信息处理技术研究    李瑞琪;程乃伟;郭燕;

安徽电大远程开放教育专业招生规模与发展态势的灰关联分析    齐新安;朱祖林;

外部环境因素与合肥会展经济发展关联效应的实证分析    汪周生;

企业债券发展影响因素的实证研究——基于灰色系统理论    王贵权;朱云鹃;

钢铁企业能耗分析与未来节能对策研究    蔡九菊;

基于遗传禁忌混合搜索算法的设备布局研究    齐继阳;竺长安;曾议;

基于模糊数学的TBM施工岩体质量分级研究    祁生文;伍法权;

灰色系统理论在建筑物变形分析中的应用    黄碧春;

鞍钢股份第二炼钢厂负能炼钢生产实践    回瑞萍;王铁刚;

能源管理系统在鞍钢鲅鱼圈生产中的应用    任长春;黄玉彬;潘杰;梅蜀妍;

北京市能源消耗统计评价体系研究    李宁;刘金祥;

单亲遗传算法的最优群体规模    贺勇;

一种基于黎曼度量的训练样本类不平衡SVM分类方法研究    周绮凤;林成德;罗林开;彭洪;

基于RJMCMC的多维尺度分析维数选择    卿湘运;王行愚;

基于支持向量机的旋转机械多类故障识别研究    顾小军;杨世锡;钱苏翔;

对外贸易对黑龙江省经济发展影响机理及评价研究    邱瑞

载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究    李佳

中国产业结构的动态投入产出模型分析    王晓辉

车载组合导航系统关键技术研究    夏全喜

粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用    戴运桃

基于小波和迟滞的混沌神经网络及其应用    孙明

粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用    谭佳琳

全景视觉图像质量优化方法研究    张帆

基于内容的医学图像检索及语义建模关键技术研究    梁洪

基于统计学习理论的分类方法研究    殷志伟

杏鲍菇优良杂交子的初步选育    潘慧

基于Vis/NIR光谱不同粒径下土壤碳氮的预测研究    李硕

土地利用变化及其对生态系统服务价值影响研究    杜金龙

一种基于聚类的支持向量机反问题求解算法    朱杰

杉木树矿井瓦斯地质规律及瓦斯预测研究    刘文伍

新安井田瓦斯赋存规律研究    王晓彬

基于节能降耗系统平台的数据处理中间件的研究    朱红磊

微粒群优化算法的改进及应用    柳枝华

工程项目成本管理及绩效评价研究    米帅

深井底板突水判别和预测系统开发研究    孙明

非线性时间序列的动力学混沌特征自动提取技术    陈果;

数据挖掘中的模糊聚类分析    聂承启,聂伟强,彭云

我国钢铁企业二次能源回收技术创新    李利剑

支持向量机和最小二乘支持向量机的比较及应用研究    阎威武,邵惠鹤

能源介质的综合调整法    张兴良

国内外钢铁企业节能水平对比分析    周庆安;

钢铁企业节能减排的途径探讨    魏建新;

新世纪初的冶金节能    王为钢,徐继昌,蒋汉华

“十一五”中国钢铁企业信息化发展建议(摘选)    

预测方法中的神经网络模型    司昕

钢铁企业煤气消耗预测模型及其应用研究    李玲玲

钢铁企业主工序分厂煤气量预测方法研究    刘渺

济钢能源中心煤气平衡预测模型研究    姜曙光

轧钢加热炉节能措施的研究    韩仁志,王琳

中国钢铁工业的回顾与展望    殷瑞钰

层次分析法在钢铁生产能耗分析中的应用    吕斌,谢安国

梅钢煤气平衡及对策初探    黄乐天

宝钢高炉煤气系统平衡实践    邓万里,陈伟昌

偏最小二乘回归模型内涵分析方法研究    王惠文,刘强

钢铁企业煤气系统的优化利用模型    张建良,王妤

依靠技术进步实现煤气计量科学化管理    孙国军,刘中兰

钢铁企业物质流与能量流及其相互关系    蔡九菊;王建军;陆钟武;殷瑞钰;

炼钢－连铸最优炉次计划模型与算法    唐立新，杨自厚，王梦光

基于ERP／MES／PCS三级结构的金矿企业现代化集成制造系统    柴天佑;

单亲遗传算法理论及应用    李茂军

混合流程生产系统优化调度方法研究    牛海军

基于统计学习理论的支持向量机算法研究    唐发明

复杂优化问题中智能算法的分析与集成    章敬东

生产过程的智能决策与调度    李歧强

炼钢—连铸—热轧一体化生产调度研究及应用    宁树实

冷轧薄板生产计划与调度系统的研究与应用    覃一宁

钢铁企业能源动态平衡和优化调度问题研究和系统设计    江文德

车间制造计划排产与执行系统研究与设计    屈亚宁

罩式炉的密封结构    覃森祥;

罩式炉内保护气体流场测试与分析    欧阳德刚,张奇光,周明石,肖坤伟,陈绪耀

大型罩式热处理炉的设计和应用    毕仕辉,吕成君

罩式炉群能耗模型与合理用能的研究    苑安民,钱惠国

罩式炉燃烧系统测试与诊断    欧阳德刚,蒋扬虎,丁翠娇,郑兆平,梁桂秀,李平,牛龙,刘和

罩式炉退火工艺及平整对低碳铝镇静钢板抗时效性能的影响    金蕾,王利,张丕军

冷轧罩式炉冷却罩通用性分析与应用    赵树华;

罩式炉内罩的制造技术    陈林,马贵龙

陕西钢厂强对流罩式炉    张务林

罩式炉爆炸事故分析及预防    石海云;夏德明;

罩式炉在机械行业中的应用与推广    潘景新;

莫来石纤维制品用在钢包盖和罩式炉上节能效果    严掌贵;斯更青;

罩式炉退火过程钢卷表面反应残碳污染的探析    王江海;

罩式炉低温回火热工工艺研究    杨海威;

动网格技术在罩式炉流场模拟中的应用    陈光;张西和;杨进;

HPH罩式炉退火和冲洗时间的控制    郑炜;

Φ2.3×2.5液化气强对流罩式光亮退火炉研制    陈同志;宋志刚;

新型罩式退火技术    田士海;何宝泉;王永奎;

不锈钢冷轧钢卷库罩式炉库区管理系统    丛海东;

危险辨识技术在攀钢冷轧厂罩式炉机组的应用    巫建;

采用逆作法安装冷轧罩式炉高精度钢平台    霍保 李政 刘福春

济钢冷轧罩式炉二期工程预计9月份投产    周传勇 程宁

罩式炉网状波纹内罩获实用新型专利权    唐诗全 祁双扬

执著创新 泰盛炉业确立行业地位    本报记者 成吉昌　通讯员 封银生

“益昌薄板”忙技改    包斯文

从我国钢铁工业腾飞看陶瓷纤维的发展    本报记者 周辛立

东磁：科技创新紧跟市场    陈建强

精心打造冷轧品牌    本报记者 侯宪台

冷轧高强度微合金钢板卷产品的开发    

本钢去年能耗、“三废”创新低    记者 刘大宏

全氢炉退火过程在线优化控制及退火性能评估诊断策略研究    李卫杰

全氢罩式炉退火工艺设备的仿真与优化    方顺利

脉冲燃烧技术在利旧罩式炉改造中的应用    殷玉玲

基于聚类分析技术的罩式炉优化排产问题的研究与实现    杨鑫

罩式炉退火过程优化排产系统的设计与开发    刘瑞国

冶金设备国产化风险管理研究    许云东

工业退火炉控制系统的设计与实现    黄少友

退火炉生产仿真调度研究及其应用    李宁