KR20210127223A - 고로의 이상 판정 장치, 고로의 이상 판정 방법, 및 고로의 조업 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 관련된 고로의 이상 판정 장치는, 고로의 이상도를 나타내는 이상 지표를 산출하는 이상 지표 산출 수단과, 고로의 통기 지표를 산출하는 통기 지표 산출 수단과, 이상 지표 산출 수단에 의해 산출된 이상 지표와 통기 지표 산출 수단에 의해 산출된 통기 지표를 사용하여 고로의 이상 상태를 판정하는 판정 수단, 을 구비한다. 또한, 이상 지표 산출 수단은, 고로의 노체 주위에 설치된 샤프트 압력 센서군의 출력값을 사용하여 이상 지표를 산출하면 된다.

Description

고로의 이상 판정 장치, 고로의 이상 판정 방법, 및 고로의 조업 방법

본 발명은, 고로의 이상 (異常) 판정 장치, 고로의 이상 판정 방법, 및 고로의 조업 방법에 관한 것이다.

요즘 고로의 저코크스비 조업하에서는, 고로의 노황 (爐況) 상태, 특히 노 내의 통기 상태 및 그 변화를 올바르게 보다 빨리 파악/추정하고, 노황 상태를 항상 양호하게 유지하는 것이 중요하다. 종래, 노 내의 통기 상태를 나타내는 통기 지표로는, 노정 (爐頂) 압력과 송풍 압력의 차분값 등으로부터 계산되는 통기 저항 등이 이용되고 있다. 그리고, 각 통기 지표에 대하여 각각의 통기 악화 판단의 임계값을 마련하고, 통기 지표가 임계값을 초과한 경우에 통기 악화라는 이상 판정을 실시하고 있었다. 또, 특허문헌 1 은, 주성분 분석과 같은 통계 수법을 이용하여, 샤프트 압력을 입력으로서 이상 지표를 계산하여 이상 판정을 실시하는 방법이 기재되어 있다. 특허문헌 1 에 기재된 방법에서는, 이상 지표의 계산 시에는, 안정 한계의 데이터에 기초하여 산출한 Q 통계량과 이상 검지 대상의 조업 데이터에 기초하여 계산한 Q 통계량의 비를 취하여 이상 지표화하여, 그 이상 지표에 임계값을 마련하여 이상 판정을 실시하고 있다. 게다가, 조업 이상 판정에 사용하는 센서 자체의 이상을 검지하는 것도 중요하다. 통상적으로, 센서 자체의 이상을 검지할 때에는, 센서의 출력값에 상하한값을 마련하여 이상 판정을 실시하고 있다. 또, 특허문헌 2 의 방법에서는, 고로 노체 주위에 설치된 각 센서에 대해, 주변 센서의 출력값을 사용하여 센서의 이상 판정을 실시하고 있다.

일본 공개특허공보 2017-128805호 일본 공개특허공보 2017-190482호

카노 마나부 외, 프로세스 케모메트릭스에 의한 통계적 프로세스 관리, 시스템/제어/정보, 2004, vol.48, no.5, p.165-170

그러나, 특허문헌 1 에 기재된 방법에서는, 조업 상태가 실제로 이상한 케이스 이외에, 조업 데이터를 검출하는 센서에 이상이 있는 케이스이더라도, 이상 지표가 커져, 실제로는 조업 상태의 이상은 아닌데도 불구하고 조업 상태의 이상으로 판정하는 경우가 있다. 요컨대, 통계적인 이상 지표만을 사용하는 수법에서는, 조업 상태의 이상과 센서의 이상을 구별할 수 없어, 고로의 이상 검지와 같은 목적에서는 성능이 부족하다. 또, 종래의 센서의 이상 판정 방법에서는, 각 센서의 출력값에 임계값을 마련하고, 센서 단체 (單體) 의 이상 거동만을 보아 이상 판정을 실시하고 있다. 이 때문에, 센서를 정상으로 간주하는 출력값의 레인지는 폭넓게 설정되어 있고, 결과적으로, 센서의 이상 정도가 커진 단계에서밖에 이상을 검지할 수 없어, 이상 검지가 늦어 버린다. 특히 고로에서 사용되고 있는 샤프트 압력 센서는, 통기 등을 관리하기 위해서 중요한 센서이지만, 고로 더스트 등의 막힘 등이 원인으로 이상이 되어 버리는 경우가 많아, 조기의 이상 검지가 요구된다. 또, 센서의 출력값이 정상값으로부터 급격하게 큰 값으로 변화하여 이상이 된 경우에는 임계값을 마련하여 이상을 판정하는 것은 가능하지만, 정상값으로부터 서서히 벗어나가는 이상은 임계값으로 검지하는 것은 어렵다. 또한, 특허문헌 2 에 기재된 방법은, 판정 대상 센서의 근방에 설치된 센서의 출력값의 평균값이나 분산값에 기초하여 이상 판정을 실시하고 있지만, 정상 시에 보이는 센서군의 출력값의 동기성은 고려되지 않고, 복수의 센서군의 출력값의 비동기성을 고려함으로써 조기 검지가 가능한 이상의 검지가 늦어지는 리스크가 있다.

본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 조업의 이상 상태와 센서의 이상 상태를 구별하여 판정 가능한 고로의 이상 판정 장치, 고로의 이상 판정 방법, 및 고로의 조업 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명에 관련된 고로의 이상 판정 장치는, 고로의 이상도를 나타내는 이상 지표를 산출하는 이상 지표 산출 수단과, 고로의 통기 지표를 산출하는 통기 지표 산출 수단과, 상기 이상 지표 산출 수단에 의해 산출된 이상 지표와 상기 통기 지표 산출 수단에 의해 산출된 통기 지표를 사용하여 고로의 이상 상태를 판정하는 판정 수단을 구비한다.

상기 이상 지표 산출 수단은, 고로의 노체 주위에 설치된 샤프트 압력 센서군의 출력값을 사용하여 상기 이상 지표를 산출하면 된다.

상기 이상 지표는, 주성분 분석에 기초하는 Q 통계량이면 된다.

상기 Q 통계량에 대해 기여도를 평가하고, 상기 통기 지표가 소정의 임계값을 초과하지 않고, 또한, 상기 Q 통계량이 소정의 임계값을 초과하는 경우, 이상으로 되는 센서를 상기 기여도에 기초하여 특정하는 센서 이상 특정 수단을 구비하면 된다.

상기 Q 통계량의 계산으로부터 상기 센서 이상 특정 수단에 의해 이상으로 되는 센서로서 특정된 센서의 신호값을 제외하고, 새롭게 Q 통계량을 산출함으로써, 이상 판정을 계속하는 이상 센서 제거 수단을 구비하면 된다.

상기 통기 지표는, 이하에 나타내는 수학식 (1) 에 의해 산출되고, 수학식 (1) 중의 파라미터 X 는, 고로 내의 가스 발생량이 변화해도 고로 내의 가스 발생량과 통기 지표가 대략 선형 관계로 표현할 수 있도록 조정되어 있는 수치이면 된다.

본 발명에 관련된 고로의 이상 판정 방법은, 고로의 이상도를 나타내는 이상 지표를 산출하는 이상 지표 산출 스텝과, 고로의 통기 지표를 산출하는 통기 지표 산출 스텝과, 상기 이상 지표 산출 스텝에 있어서 산출된 이상 지표와 상기 통기 지표 산출 스텝에 있어서 산출된 통기 지표를 사용하여 고로의 이상 상태를 판정하는 판정 스텝을 포함한다.

본 발명에 관련된 고로의 조업 방법은, 본 발명에 관련된 고로의 이상 판정 장치를 사용하여 고로의 이상 상태를 판정하면서 고로를 조업하는 스텝을 포함한다.

본 발명에 관련된 고로의 이상 판정 장치, 고로의 이상 판정 방법, 및 고로의 조업 방법에 의하면, 조업의 이상 상태와 센서의 이상 상태를 구별하여 판정할 수 있다.

도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태인 고로의 이상 판정 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2 는, 샤프트 압력, 통기 지표, 및 Q 통계량의 시간 변화의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3 은, 본 발명의 제 2 실시형태인 고로 센서군의 이상 판정 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4 는, 샤프트 압력의 시계열 변화의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5 는, 기여도의 시계열 변화의 일례를 나타내는 도면이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태인 고로의 이상 판정 장치의 구성 및 그 동작에 대해서 상세하게 설명한다.

[제 1 실시형태]

도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태인 고로의 이상 판정 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시형태인 고로의 이상 판정 장치 (1) 는, 고로의 조업 및 고로에서 사용되고 있는 센서 (2) 의 이상을 판정하는 장치이며, 데이터 수집 장치 (11), 이상 지표 계산 장치 (12), 이상 지표 판정 장치 (13), 통기 지표 판정 장치 (14), 이상 판정 장치 (15), 및 표시 장치 (16) 를 주된 구성 요소로서 구비하고 있다.

데이터 수집 장치 (11) 는, 센서 (2) 의 출력값을 수집, 보존한다. 출력값을 수집하는 센서 (2) 로는, 샤프트 압력 센서군을 예시할 수 있다. 샤프트 압력 센서군은, 고로의 노체 주위의 높이 방향 및 원주 방향의 복수 지점에 설치되어 있다.

이상 지표 계산 장치 (12) 는, 데이터 수집 장치 (11) 내에 기억되어 있는 센서 (2) 의 출력값을 사용하여 고로의 이상 지표를 산출한다. 이상 지표의 산출 수법은 한정되지 않고, 복수의 입력 데이터를 일원화하여 이상 지표로 하는 방법이면 된다. 즉, 예를 들어 특허문헌 1 에 기재되어 있는 바와 같은 Q 통계량의 수법이어도 되고, 독립 성분 분석에 의한 1 지표화나 기계 학습의 수법을 이용한 1 지표화여도 된다. 또, 예를 들어 안정 한계값으로 하는 조업 데이터군으로부터 계산한 지표로 판정 대상의 데이터로부터 계산한 지표를 나누어 이상 지표로 하는, 요컨대, 안정 한계에서 1 이 된다는 이상 지표의 기준화 처리를 더해도 된다.

이상 지표 판정 장치 (13) 는, 이상 지표 계산 장치 (12) 에 의해 산출된 이상 지표가 안정 한계 데이터에 기초하여 미리 결정된 소정의 임계값을 초과하고 있는지 여부를 판정함으로써, 고로의 이상 유무를 판정한다. 예를 들어 안정 한계에서 1 이 된다는 이상 지표의 기준화 처리를 더한 경우에는, 소정의 임계값은 1 로 설정하면 된다.

통기 지표 판정 장치 (14) 는, 데이터 수집 장치 (11) 내에 기억되어 있는 센서 (2) 의 출력값을 사용하여 고로의 통기 지표를 산출하고, 산출된 통기 지표가 소정의 임계값을 초과하고 있는지 여부를 판정함으로써, 고로의 통기 상태의 이상 유무를 판정한다. 통기 지표는, 예를 들어, 이하의 수학식 (1) 에 나타내는 통기 지표를 사용할 수 있다. 또한, 수학식 (1) 에 있어서, 노 압력값 A 는 고로 내에 설치된 압력계 A 의 출력값이며, 노 압력값 B 는 고로 내의 압력계 A 보다 가스 흐름 방향 하류측 (고로의 상부측) 에 설치된 압력계 B 의 출력값이다. 또, X 는 수치이며, 고로 내 가스 발생량이 변화해도 고로 내 가스 발생량과 통기 지표가 가능한 한 선형 관계로 표현할 수 있도록 조정하는 파라미터이다. 또, 소정의 임계값은 통상 조업에서 사용되고 있는 통기 지표의 이상 판정의 임계값보다 좀 낮은 값을 사용하면 된다. 이에 따라, 통기 지표가 약간 악화 경향이고, 또한, 이상 지표가 이상일 때에 고로가 이상이라고 판정할 수 있어, 종래의 통기 지표만의 판정보다 빨리 고로의 이상을 검지할 수 있다.

이상 판정 장치 (15) 는, 이상 지표 판정 장치 (13) 및 통기 지표 판정 장치 (14) 의 이상 판정 결과에 기초하여, 최종적이고, 또한, 종합적인 고로의 이상 판정을 실시한다.

표시 장치 (16) 는, 이상 판정 장치 (15) 의 판정 결과를 표시 출력한다. 특히, 이상 지표 및 통기 지표가 함께 임계값을 초과하여 이상으로 판정되었을 경우, 표시 장치 (16) 는, 그 취지를 표시 출력함으로써 오퍼레이터에게 이상을 통지하고, 오퍼레이터에게 셀프 체크 등의 대응을 재촉한다.

한편, 통기 지표가 정상, 이상 지표가 이상으로 판정된 경우에는, 센서 (2) 에 이상이 발생한 가능성이 있으므로, 표시 장치 (16) 는, 오퍼레이터에게 「센서 이상」 을 통지하여 센서 (2) 의 점검을 재촉한다. 또한, 통기 지표에 대해서는, 본 발명에 관계없이 단체로 임계값이 별도 형성되어 있으므로, 통기 지표만 임계값을 초과한 경우, 종래 장치에 의해 이상 상태가 오퍼레이터에게 통지된다.

이상의 설명으로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시형태인 고로의 이상 판정 장치 (1) 는, 고로의 이상도를 나타내는 이상 지표를 산출하고, 고로의 통기 지표를 산출하는 통기 지표 산출 수단과, 이상 지표와 통기 지표를 사용하여 고로의 이상 상태를 판정하므로, 조업의 이상 상태와 센서의 이상 상태를 구별하여 판정할 수 있다. 또, 이에 따라, 센서 이상에 의한 조업의 이상 상태의 오검지를 삭감하는 것이 가능해진다. 또한, 통기 저항과 동시에 이상 지표를 봄으로써, 고로가 이상 상태인 것의 판정의 정확도가 높아진다. 또, 이들에 의해, 이상 상태에 있어서의 감풍 (減風) 등의 대처를 적절하고, 또한, 조기에 실시하는 것이 가능해져, 이상에 의한 트러블 방지로 대감산 (大減産) 의 회피가 가능해진다.

[실시예]

본 실시예에서는, 이상 지표로서 Q 통계량을 산출하였다. Q 통계량의 산출 자체는 주성분 분석에 의한 것이고, 일반적인 것이기 때문에, 여기서는 특별히 제시하지 않는다 (비특허문헌 1 을 참조할 것). 본 실시예에서는 사용 (입력으로) 하는 복수 데이터는, 고로의 샤프트 압력 센서군의 출력값으로 한다. 먼저, 고로 프로세스에 맞는 형태로, Q 통계량 및 그 바탕이 되는 주성분 분석에 대해서 설명한다. 주성분 분석은, 동기하는 복수 개 (복수 차원) 의 데이터군에 대해, 원래 데이터군이 갖는 정보량의 손실을 가능한 한 작게 하면서, 원래 데이터군이 갖는 특징이 잘 반영된 소수의 변수로 치환 (저차원화) 하는 수학적 처리를 가리킨다. 이것은, 고로의 샤프트 압력 데이터의 경우이면, 고로 1 기에 대하여 샤프트 압력계는 약 30 점 설치되어 있지만, 이것에 주성분 분석을 적용하여 30 점의 데이터군의 특징을 양호하게 반영하는 몇 개의 변수 (주성분값) 로 만일 치환되었다고 하면, 이들 30 점의 데이터군 전부를 관찰하지 않고, 주성분 분석에 의해 생성된 소수의 변수를 감시함으로써, 노 내의 상태를 보다 간편하게 추정 가능한 것을 나타내고 있다.

고로의 샤프트 압력 데이터에 있어서는, 주성분 분석에 있어서의 분산이 제일 큰 제 1 주성분값에는, 고로의 안정 조업 시에 있어서의 각 샤프트 압력이 동기한 움직임의 성분이 나타난다. 한편, 주성분 분석의 제 2 주성분 이후에는 동기 성분 이외의 성분이 나타나므로, 본 실시예에서는 이들 성분을 사용하여 고로의 이상을 판정하였다. 즉, 여기서는, 주성분으로는 제 1 주성분만을 고려하여 Q 통계량을 산출하였다. 도 2(a) 에 Q 통계량의 계산에 사용한 샤프트 압력의 시계열 데이터를 나타내고, 도 2(c) 에 산출된 Q 통계량을 나타낸다. 도 2 에 나타내는 시간 t = t1 ∼ t2 의 구간과 같이, 평상 시의 동기한 샤프트 압력의 변동 시에는 Q 통계량은 작다. 이에 비해, 도 2 에 나타내는 시간 t = t3 의 타이밍에서는, 1 개의 샤프트 압력 센서의 출력값만이 다른 샤프트 압력 센서의 출력값과 동기하지 않고, 크게 변동하고 있다. 그 때문에 Q 통계량이 커져, 굵은선으로 나타내는 임계값을 초과하고, Q 통계량 단체의 이상 판정에서는, 고로 이상이라고 판단해 버린다. 이 케이스에서는, 일시적으로 샤프트 압력 센서가 막힘 기색이었기 때문에, 센서 이상의 상태이며, 조업 상태의 이상은 아니다. 이 시간 t = t3 의 타이밍에서는, 도 2(b) 에 나타내는 통기 지표는 임계값을 초과해 있지 않아, 통기 지표와 Q 통계량이 함께 임계값을 초과한 경우에 이상으로 판정한다면, 이상으로 판정되지 않는다. 이와 같이 이 케이스에서는 Q 통계량과 통기 지표를 동시에 감안함으로써 단순한 센서 이상 시에 조업 이상으로 판정하는 것을 피할 수 있다. 다음으로, 도 2 에 나타내는 시간 t = t4 의 타이밍에서는, 복수의 샤프트 압력 센서의 출력값의 편차가 커지고, 이것에 수반하여, Q 통계량이 상승하여, 임계값을 초과하고 있다. 또 동시에, 통기 지표도 임계값을 초과하고 있고, Q 통계량 및 통기 지표가 함께 임계값을 초과하고 있다고 하여, 고로의 조업 상태의 이상이라고 판단하여, 오퍼레이터에게 표시 장치 (16) 를 통해서 전한다.

[제 2 실시형태]

도 3 은, 본 발명의 제 2 실시형태인 고로 센서군의 이상 판정 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시형태인 고로 센서군의 이상 판정 장치 (20) 는, 고로 조업에 있어서 사용되는 센서군 (3) 의 이상을 판정하는 장치이며, 데이터 수집 장치 (21), 이상 지표 계산 장치 (22), 이상 판정 장치 (23), 및 표시 장치 (24) 를 주된 구성 요소로서 구비하고 있다.

데이터 수집 장치 (21) 는, 센서군 (3) 의 출력값을 수집, 보존한다. 출력값을 수집하는 센서군으로는 샤프트 압력 센서군을 예시할 수 있다. 샤프트 압력 센서군은, 고로의 노체 주위의 높이 방향 및 원주 방향의 복수 지점에 설치되어 있다.

이상 지표 계산 장치 (22) 는, 데이터 수집 장치 (21) 내에 기억되어 있는 센서군 (3) 의 출력값에 대하여 주성분 분석 (Principal Component Analysis : PCA) 을 실행함으로써, 센서마다 이상 지표를 산출한다. 구체적으로는, 이상 지표 계산 장치 (22) 는, MSPC (Multivariate Statistical Process Control) 수법의 하나의 지표인 Q 통계량을 사용함으로써 센서마다 이상 지표를 산출한다. 또한, Q 통계량의 산출 방법 자체는, 비특허문헌 1 에 나타내는 바와 같이, 주지의 수법이기 때문에 상세히 서술하지 않지만, Q 통계량은 이하에 나타내는 수학식 (2) 에 의해 산출할 수 있다. 또한, 수학식 (2) 중, N 은 센서의 총 수를 나타낸다.

Q 통계량은, PCA 모델 작성 데이터가 갖고 있던 변수간의 상관으로부터의 일탈 정도를 나타내는 지표이며, 이 지표를 감시함으로써 각 입력 변수의 이상을 검출할 수 있다. Q 통계량의 각 요소는 Q 통계량에 대한 각 센서의 출력값의 기여도를 나타내고, 검출된 이상이 어느 센서의 출력값에 의해 영향 받았는지를 각 입력 변수 (각 센서의 출력값) 와 각 입력 변수의 추정값의 차 (기여도) 로부터 구할 수 있다. 구체적으로는, 기여도는 이하에 나타내는 수학식 (3) 에 의해 산출할 수 있다. 센서의 이상 판정을 실시할 때에는, 이 수치화된 기여도를 사용하여 실시한다. 또, 센서의 출력값의 기준화 (평균값 0, 분산 1) 를 실시함으로써, 각 센서의 이상 판정 임계값을 공통화 (동일한 값으로) 할 수도 있다. 이와 같이 각 센서의 기여도에 미리 정한 이상 판정용의 임계값을 정해 둠으로써, 이상의 후보가 되는 센서를 제시할 수 있다

또한, 주성분 분석은, 동기하는 복수 개 (복수 차원) 의 데이터군에 대해, 원래 데이터군이 갖는 정보량의 손실을 가능한 한 작게 하면서, 원래 데이터군이 갖는 특징이 잘 반영된 소수의 변수로 치환 (저차원화) 하는 수학적 처리를 의미한다. 이것은, 고로의 샤프트 압력 데이터의 경우이면, 고로 1 기에 대하여 샤프트 압력 센서는 약 30 점 설치되어 있지만, 이것에 주성분 분석을 적용하여 30 점의 데이터군의 특징을 양호하게 반영하는 몇 개의 변수 (주성분값) 로 만일 치환되었다고 하면, 이들 30 점의 데이터군 전부를 관찰하는 일 없이, 주성분 분석에 의해 생성된 소수의 변수를 감시함으로써, 노 내의 상태를 보다 간편하게 추정 가능한 것을 나타내고 있다. 또한, 동기란, 프로세스에 있어서의 시간 추이 또는 조업 액션에 대하여, 조업 상의 변수의 거동에 협조성이 있는 것을 가리킨다.

고로의 샤프트 압력 데이터에 있어서는, 주성분 분석에 있어서의 분산이 제일 큰 제 1 주성분값에는, 고로의 안정 조업 시에 있어서의 각 샤프트 압력의 동기한 움직임의 성분이 나타난다. 이에 반해, 주성분 분석의 제 1 주성분값 이외에는, 비동기한 움직임 이외의 움직임이 나타난다. 다른 센서와 비교해서 비동기도가 큰 센서가 있는 경우에는, 그 센서를 이상으로 간주할 수 있다. 이번 예시에서는, 주성분을 제 1 주성분만 고려하는 것으로 하여, 전술한 각 입력 변수와 각 입력 변수의 제 1 주성분의 추정값의 차를 Q 통계량으로서 산출하고, 그 각 요소의 절대값 (기여도) 을 비동기도로서 이상 판정을 실시한다.

이상 판정 장치 (23) 는, 이상 지표 계산 장치 (22) 에 의해 계산된 이상 지표에 기초하여 센서의 이상 판정을 실시한다. 구체적으로는, 이상 판정 장치 (23) 는, 이상 지표 계산 장치 (22) 에 의해 산출된 각 센서의 계측값의 Q 통계량에 대한 기여도와 소정의 임계값의 대소 관계를 비교함으로써 각 센서의 이상 판정을 실시한다. 소정의 임계값은 과거의 센서 출력값의 이상 케이스로부터 결정하면 된다.

표시 장치 (24) 는, 이상 판정 장치 (23) 의 판정 결과를 표시 출력한다. 센서의 이상이 검출된 경우에는, 센서의 이상 판정 결과를 표시 장치 (24) 에 표시 출력함으로써, 오퍼레이터에게 연락하여, 센서 체크 등의 대응을 재촉할 수 있다.

이상의 설명으로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시형태인 고로 센서군의 이상 판정 장치 (20) 는, 센서군 (3) 의 출력값에 대하여 주성분 분석을 실시하고, Q 통계량과 기여도를 산출하고, 산출된 데이터와 소정의 임계값의 대소 관계를 비교함으로써, 센서군 (3) 의 이상을 판정하므로, 센서군 (3) 의 출력값의 임계값에 기초하는 검지가 곤란한 이상에 대해서도 조기에 검지하고, 그것에 기초하여 메인터넌스 담당자가 점검/수리를 실시하는 것이 가능해진다. 또, 조기에 센서의 수리가 완료됨으로써, 다수의 센서를 사용한 상태에서의 조업의 이상 상태를 판정하는 것이 가능해져, 이상 판정의 정확도가 더욱 상승한다.

여기서, 제 1 및 제 2 실시형태의 사용 방법으로서, 먼저, 제 1 실시형태에 의해 이상한 센서를 검지하고, 이상으로 판정된 센서를 Q 통계량의 계산으로부터 제외하여 제 2 실시형태에 의해 재차 Q 통계량을 계산한다. 계속해서, 그 재차 계산된 Q 통계량과 통기 지표를 동시에 고려하여, 고로의 이상 상태의 판정을 실시할 수도 있다. 이에 따라, 이상의 가능성이 있는 센서를 없애고, 다른 센서값에 기초하여 계속해서 Q 통계량과 통기 지표에 의한 이상 판정을 계속하는 것이 가능해지고, 또한, 이상 판정의 정밀도가 향상된다. 이 처리는 또한 이상으로 검출된 센서에 대해서도 반복 실시할 수 있다. 또, 센서 이상으로 판정된 센서는 메인터넌스 담당에게 제시하고, 점검, 복구를 실시할 수 있다.

[실시예]

본 실시예에서는, 먼저, 샤프트 압력 센서군의 데이터마다 기준화 처리 (평균값 0, 분산 1) 를 실시하였다. 기준화를 실시할 때에는, 정상 조업 및 센서가 정상일 때의 시계열 데이터를 사용하였다. 다음으로, 기준화한 데이터에 대하여 Q 통계량을 산출하고, 각 입력 변수와 각 입력 변수의 추정값의 차 (기여도) 를 구하였다. 다음으로, 기여도에 대하여 임계값에 의해 이상 판정을 실시하였다. 도 2 에 계산에 사용한 샤프트 압력을 나타낸다. 도 4 에 나타내는 예는, 1 개의 센서의 출력값이 다른 센서의 출력값의 움직임으로부터 천천히 괴리하여, 그 후 되돌아오고 있는 예이다. 도 5 에 동 (同) 시간대의 각 입력 변수와 각 입력 변수의 제 1 주성분의 추정값의 차 (기여도) 를 나타낸다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 이상 거동을 나타내는 센서의 기여도가 커지고 있다. 또한, 기여도는 도 5 에 나타내는 바와 같이 0 이 제일 작고, 그 절대값이 커짐에 따라서 기여도가 커지는 것으로 간주한다. 이 기여도에 대하여, 임계값을 마련하여 이상 판정을 실시하였다. 이번 케이스에서는 도 3 에 나타내는 바와 같이 ±10 을 이상 판정의 임계값으로 하여, ＋10 을 상회한 경우 및 -10 을 하회한 경우를 이상으로 하였다. 이 이상 판정의 임계값은 실제 센서 이상이 발생하고 있는 데이터를 사용한 본 수법의 계산 결과에 기초하여 결정하였다. 이 임계값을 사용함으로써 이번 사용한 데이터에 있어서, 도중부터 하나의 센서가 이상이라고 판정할 수 있었다.

산업상 이용가능성

본 발명에 의하면, 조업의 이상 상태와 센서의 이상 상태를 구별하여 판정 가능한 고로의 이상 판정 장치, 고로의 이상 판정 방법, 및 고로의 조업 방법을 제공할 수 있다.

1 : 고로의 이상 판정 장치
2 : 센서
3 : 센서군
11, 21 : 데이터 수집 장치
12, 22 : 이상 지표 계산 장치
13 : 이상 지표 판정 장치
14 : 통기 지표 판정 장치
15, 23 : 이상 판정 장치
16, 24 : 표시 장치
20 : 고로 센서군의 이상 판정 장치

Claims (8)

1. 고로의 이상도 (異常度) 를 나타내는 이상 지표를 산출하는 이상 지표 산출 수단과,
   고로의 통기 지표를 산출하는 통기 지표 산출 수단과,
   상기 이상 지표 산출 수단에 의해 산출된 이상 지표와 상기 통기 지표 산출 수단에 의해 산출된 통기 지표를 사용하여 고로의 이상 상태를 판정하는 판정 수단,
   을 구비하는, 고로의 이상 판정 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 이상 지표 산출 수단은, 고로의 노체 주위에 설치된 샤프트 압력 센서군의 출력값을 사용하여 상기 이상 지표를 산출하는, 고로의 이상 판정 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 이상 지표는, 주성분 분석에 기초하는 Q 통계량인, 고로의 이상 판정 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 Q 통계량에 대해 기여도를 평가하고, 상기 통기 지표가 소정의 임계값을 초과하지 않고, 또한, 상기 Q 통계량이 소정의 임계값을 초과하는 경우, 이상으로 되는 센서를 상기 기여도에 기초하여 특정하는 센서 이상 특정 수단을 구비하는, 고로의 이상 판정 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 Q 통계량의 계산으로부터 상기 센서 이상 특정 수단에 의해 이상으로 되는 센서로서 특정된 센서의 신호값을 제외하고, 새롭게 Q 통계량을 산출함으로써, 이상 판정을 계속하는 이상 센서 제거 수단을 구비하는, 고로의 이상 판정 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 통기 지표는, 이하에 나타내는 수학식 (1) 에 의해 산출되고, 수학식 (1) 중의 파라미터 X 는, 고로 내의 가스 발생량이 변화해도 고로 내의 가스 발생량과 통기 지표가 대략 선형 관계로 표현할 수 있도록 조정되어 있는 수치인, 고로의 이상 판정 장치.
   [수학식 1]
   

   
7. 고로의 이상도를 나타내는 이상 지표를 산출하는 이상 지표 산출 스텝과,
   고로의 통기 지표를 산출하는 통기 지표 산출 스텝과,
   상기 이상 지표 산출 스텝에 있어서 산출된 이상 지표와 상기 통기 지표 산출 스텝에 있어서 산출된 통기 지표를 사용하여 고로의 이상 상태를 판정하는 판정 스텝,
   을 포함하는, 고로의 이상 판정 방법.
8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 고로의 이상 판정 장치를 사용하여 고로의 이상 상태를 판정하면서 고로를 조업하는 스텝을 포함하는, 고로의 조업 방법.

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