一種電石爐電極長度的測量方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及工業(yè)控制信息領(lǐng)域，特別涉及一種電石爐電極長度的測量方法及系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 電石爐是生產(chǎn)電石的主體設(shè)備，其主要是通過電極的埋弧電熱和物料的電阻電熱 來加熱爐內(nèi)物料，如生石灰和碳素等，使物料反應(yīng)生成電石。
[0003] 電石爐中常采用的電極包括自焙電極、石墨電極或碳素電極，電極把大電流輸送 至爐內(nèi)，在電極的末端產(chǎn)生電弧，進而將電能轉(zhuǎn)換為熱能，由于電弧上產(chǎn)生了極高的溫度， 電極端頭升華，導(dǎo)致電極不斷消耗而變短，因此，需要定期壓放電極以保持一定的電極長 度，使其能夠穩(wěn)定做功，保證產(chǎn)出電石的質(zhì)量。
[0004] 目前，電極的壓放操作，即電極壓放間隔時間的設(shè)置，主要依賴于生產(chǎn)的經(jīng)驗，人 為的因素較大，這會導(dǎo)致各相電極的插入深度存在差異，做功不平衡，繼而影響電石質(zhì)量和 電耗。若能實時獲取電極長度，監(jiān)控電極的位置變化，進而指導(dǎo)電極的壓放操作，以精確的 控制各電極的壓放量，使得各電極做功平衡，為電石爐的平穩(wěn)生產(chǎn)和節(jié)能運行提供保障。
[0005] 然而，目前主要是在停爐期間由人工測量獲得電極長度，開爐運行期間還無法實 時檢測到電極長度的變化，因此，有必要提出一種電極長度的檢測方法，能夠?qū)崟r獲得電極 的長度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種電石爐電極長度的測量方法，實現(xiàn)實時獲 取電極長度，為電石爐的平穩(wěn)生產(chǎn)和節(jié)能運行提供保障。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明有如下技術(shù)方案：
[0008] -種電石爐電極長度的檢測方法，所述方法包括：
[0009] 基于模型訓(xùn)練樣本集，獲取電極消耗量的非線性預(yù)測模型，其中，電極溫度T、電極 功率P、爐料配比R和電石出爐量G為樣本輸入變量，電極消耗量為樣本輸出變量；
[0010] 根據(jù)電極消耗量的非線性預(yù)測模型，確定當前工況下的電極消耗量；
[0011] 由當前工況下的電極消耗量，確定當前電極長度。
[0012] 可選的，基于模型訓(xùn)練樣本集，獲取電極消耗量的非線性預(yù)測模型的步驟包括：
[0013] 通過非線性映射將模型訓(xùn)練樣本集的輸入樣本映射到特征空間，構(gòu)造該特征空間 的最優(yōu)線性回歸函數(shù)；
[0014] 利用結(jié)構(gòu)風險最小化原則，建立最優(yōu)線性回歸函數(shù)的目標優(yōu)化函數(shù)，在目標優(yōu)化 函數(shù)中，選擇訓(xùn)練誤差的2范數(shù)作為損失函數(shù)，且采用等式約束條件；
[0015] 根據(jù)拉格朗日乘子，建立目標優(yōu)化函數(shù)的拉格朗日函數(shù)；
[0016] 由最小二乘法，確定基于拉格朗日乘子的模型；
[0017] 將基于拉格朗日乘子的模型中的函數(shù)設(shè)定為核函數(shù)，從而獲得電極消耗量的非線 性預(yù)測模型。
[0018] 可選的，所述核函數(shù)為徑向基核函數(shù)。
[0019] 可選的，所述模型訓(xùn)練樣本集為多個，在獲得電極消耗量的非線性預(yù)測模型之后， 還包括：
[0020] 基于誤差訓(xùn)練樣本集，獲得電極消耗量的非線性預(yù)測模型的誤差評價指標；
[0021] 確定誤差評價指標最小的非線性預(yù)測模型為電極長度檢測中的電極消耗量的非 線性預(yù)測模型。
[0022] 可選的，所述模型訓(xùn)練樣本集經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理，其中，電極溫度T、電極功率P為當 前時刻前第一預(yù)定時間范圍內(nèi)的平均值，爐料配比R為當前時刻前第二預(yù)定時間范圍內(nèi)的 平均值，電石出爐量G為每批電石出爐鍋數(shù)與單鍋電石重量的乘積。
[0023] 可選的，當前電極長度11 = !1。+&!^+&(1*(：-&扎，1'，其中：!1為當前電極長度，!10為 前一時刻電極長度，△扎」為電極升降量，△ d為電極單次壓放量，C為壓放次數(shù)，△ Hxh為電 極消耗量，T為電極長度H和H。對應(yīng)時刻的時間差。
[0024] 此外，本發(fā)明還提供了一種電石爐電極長度的檢測系統(tǒng)，包括：
[0025] 電極消耗量預(yù)測模型獲取模塊，用于基于模型訓(xùn)練樣本集，獲取電極消耗量的非 線性預(yù)測模型，其中，電極溫度T、電極功率P、爐料配比R和電石出爐量G為樣本輸入變量， 電極消耗量為樣本輸出變量；
[0026] 電極消耗量確定模塊，用于根據(jù)電極消耗量的非線性預(yù)測模型，確定當前工況下 的電極消耗量；
[0027] 當前電極長度確定模塊，用于由當前工況下的電極消耗量，確定當前電極長度。
[0028] 可選的，電極消耗量預(yù)測模型獲取模塊包括：
[0029] 通過非線性映射將模型訓(xùn)練樣本集的輸入樣本映射到特征空間，構(gòu)造該特征空間 的最優(yōu)線性回歸函數(shù)；
[0030] 利用結(jié)構(gòu)風險最小化原則，建立最優(yōu)線性回歸函數(shù)的目標優(yōu)化函數(shù)，在目標優(yōu)化 函數(shù)中，選擇訓(xùn)練誤差的2范數(shù)作為損失函數(shù)，且采用等式約束條件；
[0031] 根據(jù)拉格朗日乘子，建立目標優(yōu)化函數(shù)的拉格朗日函數(shù)；
[0032] 由最小二乘法，通過拉格朗日函數(shù)確定基于拉格朗日乘子和核函數(shù)的電極消耗量 的非線性預(yù)測模型。
[0033] 可選的，所述核函數(shù)為徑向基核函數(shù)。
[0034] 可選的，所述模型訓(xùn)練樣本集為多個，還包括：
[0035] 誤差評價模塊，基于誤差訓(xùn)練樣本集，獲得電極消耗量的非線性預(yù)測模型的誤差 評價指標；并確定誤差評價指標最小的非線性預(yù)測模型為電極長度檢測中的電極消耗量的 非線性預(yù)測模型。
[0036] 可選的，還包括數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，用于將模型訓(xùn)練樣本集進行數(shù)據(jù)預(yù)處理，其中， 電極溫度T、電極功率P為當前時刻前第一預(yù)定時間范圍內(nèi)的平均值，爐料配比R為當前時 刻前第二預(yù)定時間范圍內(nèi)的平均值，電石出爐量G為每批電石出爐鍋數(shù)與單鍋電石重量的 乘積。
[0037] 可選的，當前電極長度確定模塊中，當前電極長度H = !1。+&!^+&(1*(：-&!^*1'，其 中：H為當前電極長度，H。為前一時刻電極長度，AHsjS電極升降量，Ad為電極單次壓放 量，C為壓放次數(shù)，Δ 1為電極消耗量，T為電極長度H和H。對應(yīng)時刻的時間差。
[0038] 本發(fā)明實施例提供的電石爐電極長度的檢測方法及系統(tǒng)，通過電極溫度Τ、電極功 率Ρ、爐料配比R和電石出爐量G這些樣本輸入變量，獲取電極消耗量的非線性預(yù)測模型，通 過該非線性預(yù)測模型可以獲得當前工況下的電極消耗量，繼而，由電極消耗量確定出當前 電極長度，實現(xiàn)電極長度的軟測量。這樣，可以實時監(jiān)控電極的位置變化，進而指導(dǎo)電極的 壓放操作，以精確的控制各電極的壓放量，使得各電極做功平衡，為電石爐的平穩(wěn)生產(chǎn)和節(jié) 能運行提供保障。
【附圖說明】
[0039] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明 的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù) 這些附圖獲得其他的附圖。
[0040] 圖1為本發(fā)明實施例的電石爐電極長度的檢測方法的流程圖；
[0041] 圖2為本發(fā)明實施例的檢測方法中獲取電極消耗量的非線性預(yù)測模型的流程圖；
[0042] 圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例的電石爐電極長度的檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043] 圖4為根據(jù)本發(fā)明另一實施例的電石爐電極長度的檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0044] 為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例 中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是 本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0045] 正如【背景技術(shù)】的描述，目前主要是在停爐期間由人工測量獲得電極長度，開爐運 行期間還無法實時檢測到電極長度的變化，電極的壓放操作，即電極壓放間隔時間的設(shè)置， 主要依賴于生產(chǎn)的經(jīng)驗，人為的因素較大，這會導(dǎo)致各相電極的插入深度存在差異，做功不 平衡，繼而影響電石質(zhì)量和電耗。為此，本發(fā)明提出了一種電石爐電極長度的檢測方法，參 考圖1所示，所述方法包括：
[0046] 基于模型訓(xùn)練樣本集，獲取電極消耗量的非線性預(yù)測模型，其中，電極溫度Τ、電極 功率P、爐料配比R和電石出爐量