تدخل الذكاء الاصطناعي في عصر جديد من التنبؤ بالسفر في خط أنابيب فرن الصهر

في سلسلة إنتاج صناعة الصلب ، فرن الصهر ، باعتباره معدات الإنتاج الأساسية ، ترتبط حالة التشغيل مباشرة بجودة المنتجات الفولاذية وإخراجها. كما هو مذكور في *نصائح لتشغيل مستقر لأفران الصهر *، فإن التشغيل المستقر والسلس لأفران الصهر له أهمية كبيرة للفوائد الاقتصادية للمؤسسات. علاوة على ذلك ، ترتبط جودة المعدن الساخن ارتباطًا وثيقًا بديناميات تشغيل أفران الصهر. لذلك ، فإن التحكم الدقيق في حالة تشغيل فرن الصهر هو مفتاح ضمان التشغيل الفعال والآمن لأفران الصهر. من بين العوامل العديدة التي تؤثر على التشغيل المستقر لأفران الصهر ، كانت مشكلة سفر خط أنابيب فرن الصهر دائمًا صداعًا مستمرًا للمؤسسات الفولاذية. 

يشير سفر خط أنابيب فرن الصهر إلى ظاهرة تدفق الغاز غير المتكافئ عبر العبء. في ظل الظروف العادية ، يجب توزيع تدفق الغاز في فرن الصهر بالتساوي للتأكد من أن العبء يمكن تسخينه وتخفيضه بالكامل. ومع ذلك ، عند حدوث سفر خطوط الأنابيب ، سيزداد معدل تدفق الغاز في المناطق المحلية بشكل حاد ، في حين أنه ضعيف نسبيًا في مناطق أخرى. يعطل توزيع تدفق الغاز غير المتساوي بشكل خطير التقدم الطبيعي لتفاعلات نقل الحرارة وتفاعلات التخفيض ، مما يؤدي إلى انخفاض إنتاجية فرن الصهر ، وارتفاع درجة الحرارة المحلية ، وزيادة كبيرة في استهلاك فحم الكوك. * تقنية الصلب: تشير ممارسة تقنية هنان هواكسي في الترميم السريع للرش الرطب للفرن الصهر رقم 8 لفرن شوجانج تشانغزي* إلى أنه في عملية فرن الصهر ، إذا كان التحكم في حجم الهواء والضغط أثناء عملية خفض العبء غير معقول ، فمن السهل للغاية التسبب في سفر طائرة الأنابيب ، مما يؤثر على التشغيل المستقر لفرن الصهر. 

 على - استكشاف العمق لأسباب سفر خطوط الأنابيب ، فإن تعقيد عبء فرن الصهر نفسه هو السبب الجذري. يؤدي الحجم والشكل والكثافة وتوزيع العبء إلى نفاذية الهواء غير المتكافئة عبر القسم عبر العبء بأكمله. يتخطى تدفق غاز خط الأنابيب المساحات الكثيفة الغنية بالمسحوق ، مما يؤدي إلى تعطيل عمليات التسخين والتخفيض ، مما يؤدي إلى إنتاج غير مستقر وتقليل إنتاجية فرن الصهر. تعتمد الطرق التقليدية للتنبؤ بسفر خطوط الأنابيب في الغالب على مؤشرات غير مباشرة مثل تدفق الغاز ، وتغيرات الضغط ، وتغيرات درجة الحرارة. ومع ذلك ، غالبًا ما يكون لهذه الأساليب دقة ضعيفة وقدرات الإنذار المبكر المحدودة ، والتي لا تؤدي إلى التدخل في الوقت المناسب ولا يمكنها تلبية متطلبات إنتاج الصلب الحديث من أجل الكفاءة والاستقرار العالية. * يذكر حالة البحث واتجاهات التطوير لأنظمة الخبراء الصخور في فرن الصهر أنه منذ سبعينيات القرن الماضي ، تم تطوير العديد من النماذج الرياضية لتقليل نسبة فحم الكوك لأفران الصهر ، ولكن لا تزال هناك أوجه قصور في التنبؤ بسفر خطوط الأنابيب. لذلك ، فإن البحث عن طريقة تنبؤ أكثر موثوقية واستباقية أمر عاجل للغاية. 

 جلبت العلامة التجارية - التكنولوجيا الجديدة التي طورتها شركة ألمانية الأمل في حل هذه المشكلة. تستخدم هذه التكنولوجيا تحليل البيانات المتقدمة وطرق التعلم الآلي للتنبؤ بدقة بديناميات سفر خط أنابيب فرن الصهر. يتمثل مبدأ العمل في إدخال بيانات الوقت الحقيقية من أجهزة استشعار مثل مقاييس الضغط ، وتحقيقات درجة الحرارة ، ومحللات الغاز في نموذج التعلم الآلي مسبقًا. من خلال التعلم من كمية كبيرة من البيانات التاريخية ، يمكن للنموذج تحديد الأنماط والشذوذ المتعلق بحوادث السفر المحتملة لخطوط الأنابيب وتوليد درجة تنبؤ لإظهار احتمال حدوث شذوذ في سفر خطوط الأنابيب داخل إطار زمني محدد. 

 تتكون العملية المحددة لهذه التكنولوجيا من عدة خطوات صارمة. الأول هو المعالجة المسبقة للبيانات ، حيث تتم معالجة البيانات التي تم جمعها بدقة لتنظيف القيم المتطرفة أو التناقضات وتطبيعها وفقًا للتنسيقات القياسية لضمان سلامة البيانات وموثوقيتها. بعد ذلك ، من خلال هندسة الميزات ، يتم استخراج المزيد من المعلومات من البيانات بناءً على المبادئ الأساسية لتشغيل فرن الصهر ، وتم تصميم ميزات جديدة لتعزيز قدرة التنبؤ للنموذج. بعد ذلك ، يتم تقييم الخوارزميات المختلفة ، ويتم تحديد خوارزمية تعتمد على الأشجار ، ويتم تدريب الميزات المهندسة باستخدام مجموعات البيانات المصنفة بعناية. بعد التدريب ، يتم استخدام مجموعة الاختبار المحجوزة لتقييم أداء النموذج ، ويتم تحليل الدقة والاستدعاء بعمق لضمان أنه يمكن تطبيقه جيدًا على بيانات جديدة. أخيرًا ، يتم نشر النموذج في بيئة الإنتاج ، حيث يعمل في الوقت الحقيقي ، ومراقبة بيانات فرن الصهر بشكل مستمر ، وإخطار المشغلين على الفور بمجرد اكتشاف الحالات الشاذة. يتيح هذا النهج الاستباقي التدخل السريع ويقلل من تأثير سفر خطوط الأنابيب على كفاءة وإنتاج فرن الصهر. 

 في تقييم إمكانات سفر خطوط الأنابيب ، تلعب مؤشرات العملية الرئيسية (KPIs) دورًا مهمًا. يمكن أن تعكس نسبة CO/CO2 كفاءة الاحتراق. تشير النسبة المنخفضة أيضًا إلى احتراق غير كامل أثناء السفر خطوط الأنابيب ، في حين أن النسبة العالية أيضًا تعني احتراق فحم الكوك المفرط ، مما قد يؤدي إلى ظروف فرن غير مستقرة. ترتبط درجة حرارة الغاز العليا بتوزيع الحرارة وهي إشارة إنذار مبكر للسفر خطوط الأنابيب. يتم استخدام الضغط التفاضلي لقياس فرق الضغط بين مناطق الفرن. يشير الضغط التفاضلي السفلي - من - إلى أن الهواء يتجاوز العبء ، وعندما يتم حظر مرور الغاز ، فإن شذوذ سفر خط أنابيب شديد سيزيد من الضغط التفاضلي. قد يزداد حجم الانفجار في البداية أثناء سفر خط الأنابيب بسبب انخفاض مقاومة العبء ، ولكن بمرور الوقت ، سيعطل وجود ممرات الغاز اتجاه التدفق والتوزيع ، مما يؤدي إلى انخفاض أو تقلب في حجم الانفجار الكلي. من خلال مراقبة هذه المؤشرات الرئيسية وتحليلها ، يمكن أن تكتشف هذه التكنولوجيا بشكل أكثر دقة حالة سفر خط أنابيب فرن الصهر. 

 تتبنى هذه التكنولوجيا طريقة النمذجة القائمة على المبدأ الأول ، ودمج المبادئ الأساسية لتشغيل فرن الصهر والتركيز على المعلمات الرئيسية مثل ضغط الانفجار الساخن ودرجة الحرارة في مناطق الفرن المختلفة. يمكن لمؤشر درجة الحرارة - درجة الحرارة التي تم تطويرها في هندسة الميزات التقاط التفاعل بين الضغط والتوسع الحراري ، مما يكشف بشكل أكثر وضوحًا خصائص العبء. هذا الفهرس هو الأساس لاستخلاص "مؤشر النفاذية" ، والذي يمكن أن يحدد سهولة تدفق الغاز عبر العبء. خوارزميات مجموعة محددة مثل الغابات العشوائية وتعزيز التدرج جيد في التقاط العلاقات غير الخطية المعقدة في بيانات فرن الصهر. تم تدريبه على البيانات التاريخية مع مرور الوقت ، يمكن أن يتنبأ النموذج بأحداث سفر خطوط الأنابيب بناءً على السلوك الحالي والماضي لفرن الصهر ، مما يساعد المشغلين على اتخاذ تدابير استباقية قبل أن يؤثر سفر خطوط الأنابيب بشكل خطير على الأداء ، وعرض مستوى التهديد على أنه "منخفض" أو "متوسط" أو "مرتفع" في شكل عداد المسافات. بالمقارنة مع أساليب التنبؤ سفر خطوط الأنابيب الحالية ، فإن تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي هذه لها مزايا كبيرة. يمكن أن تحقق تنبؤًا مبكرًا ودقيقًا ، مما يوفر وقتًا كافيًا للتدابير الوقائية في الوقت المناسب وتجنب الخسائر الكبيرة. على سبيل المثال ، في بعض حالات التطبيقات العملية ، تنبأت هذه التكنولوجيا بتنبؤ خطوط الأنابيب الشذوذ قبل عدة ساعات ، مما يسمح للمؤسسات بضبط العمليات مقدمًا وتجنب انقطاع الإنتاج المحتمل. يمكن أيضًا دمجها بسلاسة في أنظمة التحكم الحالية ، مما يتيح للمشغلين فهم حالة تشغيل فرن الصهر في الوقت الحقيقي. تضمن قدراتها القوية لتكامل البيانات وإدارتها دقة واتساق البيانات ، ووضع أساس للتنبؤ الدقيق. من خلال تطوير الخوارزمية المستمرة وتحسينها ، يمكن أن يعزز بشكل مستمر دقة التنبؤ والتكيف مع ظروف الإنتاج المتغيرة. تساعد واجهة الآلة البشرية البديهية للمشغلين بشكل فعال على تفسير نتائج التنبؤ واتخاذ الإجراءات المناسبة. في المستقبل ، إذا كان يمكن وضع معايير واسعة في الصناعة واعتمادها بواسطة مصانع مختلفة ، فسيكون لها تأثير إيجابي أوسع. إذا تم تنفيذ هذه التكنولوجيا بنجاح ، فستكون لها تأثير كبير على عملية صنع الحديد ، وتحقيق فوائد متعددة مثل الكشف المبكر ، وتحسين الكفاءة ، وتحسين الدقة ، وخفض التكاليف ، وانخفاض خسائر الإنتاج ، وتعزيز السلامة. 

 بالطبع ، تواجه هذه التكنولوجيا أيضًا بعض التحديات في التطبيقات العملية. تعتمد دقة التنبؤ اعتمادًا كبيرًا على جودة وتوافر بيانات الوقت الحقيقي المقدمة من أجهزة استشعار فرن الصهر ، لذلك يلزم المراقبة المستمرة وصيانة أجهزة الاستشعار. يعد التكامل السلس مع الأنظمة الحالية أيضًا مفتاح الاستخدام الفعال لهذه التقنية ، والذي يتطلب الكثير من العمل في الإرساء الفني وتوافق النظام. تم التأكد من الحادث الناجم عن مشاكل المعدات في * سبب حريق فرن الصهر في Baosteel على طريق Weiyi: ينعكس خط الأنابيب ونيرانه بسبب سقوط الحراريات * أيضًا من الجانب على أهمية صيانة المعدات واستقرار النظام لإنتاج فرن الصهر. 

 بالنظر إلى المستقبل ، مع التطوير المستمر وتحسين تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي وتكاملها العميق مع عمليات إنتاج الصلب ، من المتوقع أن تحقق تكنولوجيا تسافر خط أنابيب فرن الصهر تقدمًا أكبر. نظام التحليل الإضافي للمرئي ثلاثي الأبعاد على الإنترنت MEAI لعملية صهر فرن الصهر المذكورة في * اختراق "الصندوق الأسود" من صهر فرن الصهر وتحسين تكاليف صناعة الحديد * يدمج بعمق آلية عملية صهر فرن الصهر مع تقنية الذكاء الاصطناعي لتحقيق التتبع الديناميكي البصري لعملية تصوير الأفران ثلاثية الأبعاد الكاملة وتوفير الأساس الكمي للفرن. وبالمثل ، فإن التكنولوجيا المستقبلية للتنبؤ سفر خط أنابيب فرن الصهر ستواصل الابتكار. لن يجلب فقط فوائد اقتصادية كبيرة وتحسينات كفاءة الإنتاج للمؤسسات الفولاذية ، ولكنها أيضًا تعزز صناعة الصلب بأكملها نحو اتجاه الذكاء والخضراء ، مما يؤدي إلى ضخ قوة جديدة في التنمية المستدامة لصناعة الصلب.