TWI819911B - 預測焦爐氣儲槽槽位的方法 - Google Patents
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Abstract
本揭露提出一種預測焦爐氣儲槽槽位的方法，包含進行焦爐氣壓力對焦爐氣儲槽槽位分析，以取得焦爐氣壓力對焦爐氣儲槽槽位變化關係；進行天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位分析，以取得天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位變化關係；以及依據焦爐氣壓力對焦爐氣儲槽槽位變化關係、天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位變化關係、天然氣輸入量、預設時間區段前之焦爐氣壓力、當前焦爐氣儲槽槽位，進行天然氣注入後焦爐氣儲槽槽位變化預測分析，並預測下一分鐘之焦爐氣儲槽槽位。
Description
本揭露是有關於一種預測儲槽槽位的方法，且特別是有關於一種預測焦爐氣儲槽槽位的方法。
在石化工業中，煉焦製程所產生的焦爐氣可儲放於焦爐氣儲槽中，並在需要時用於供給至各生產工廠以作為發電能源。
在普遍情況下，單一焦爐氣儲槽經常連接多個生產工廠，以藉由管網等連接設備供應能源。若是發生焦爐氣缺乏的情況，焦爐氣儲槽槽位以及管網壓力容易過低而造成運轉上的風險。具體而言，當管網壓力低於400mmH
2O時，各個工廠的廠內設備便有可能因為電力不足而有跳機的現象。此時常見的作法是將天然氣人為手動地注入，拉高焦爐氣儲槽槽位，以避免廠內設備跳機。但天然氣的注入量如何影響焦爐氣儲槽槽位實際上難以預測，人們往往只能依據經驗來調整天然氣的注入量。若是經驗不足的操作者，便有可能無法及時地調整天然氣注入量，而導致廠內設備跳機的憾事。故，如何準確預測焦爐氣儲槽槽位的變化，在焦爐製程中便成了至關重要的議題。
因此，亟需一種可精準預測焦爐氣儲槽槽位的方法，能藉由焦爐氣儲槽的過往參數預測一定時間內的焦爐氣儲槽槽位變化，以供線上工作人員在瀏覽預測結果後即時注入天然氣，進而避免焦爐氣儲槽的槽位過低。
因此，本揭露之實施例之一目的是在於提供一種預測焦爐氣儲槽槽位的方法，其包含對焦爐氣壓力對焦爐氣儲槽槽位以及天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位進行分析，並取得焦爐氣壓力與天然氣輸入量分別對焦爐氣儲槽槽位變化的關係式，且結合兩關係式以及其他參數對焦爐氣儲槽槽位進行預測，以精準掌握焦爐氣儲槽槽位的變化。
根據本揭露之上述目的，提出一種預測焦爐氣儲槽槽位的方法，包含進行焦爐氣壓力對焦爐氣儲槽槽位分析，以取得焦爐氣壓力對焦爐氣儲槽槽位變化關係；進行天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位分析，以取得天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位變化關係；以及依據焦爐氣壓力對焦爐氣儲槽槽位變化關係、天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位變化關係、天然氣輸入量、預設時間區段前之焦爐氣壓力、當前焦爐氣儲槽槽位，進行天然氣注入後焦爐氣儲槽槽位變化預測分析，並預測下一分鐘之焦爐氣儲槽槽位。
根據本揭露之一些實施例，上述之焦爐氣壓力對焦爐氣儲槽槽位分析包含分別對數個焦爐氣儲槽進行數個焦爐氣壓力偵測，以取得焦爐氣儲槽的數個焦爐氣壓力；分別對焦爐氣儲槽進行數個焦爐氣儲槽槽位偵測，以取得焦爐氣儲槽的數個焦爐氣儲槽槽位變化；以及對焦爐氣壓力以及焦爐氣儲槽槽位進行第一迴歸分析處理，以取得焦爐氣壓力對焦爐氣儲槽槽位變化關係式。
根據本揭露之一些實施例，上述之焦爐氣壓力對焦爐氣儲槽槽位變化關係式是：
Y1=(0.021297X1-21.55493)，
其中Y1是每分鐘之焦爐氣儲槽槽位變化百分比，X1是每分鐘之平均焦爐氣槽壓力。
根據本揭露之一些實施例，上述之天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位分析包含依據數個煉焦製程記錄，計算每小時之煉焦製程供應焦爐氣儲槽的焦爐氣氣體提供量；依據數個生產製程記錄，計算每小時之焦爐氣儲槽的焦爐氣氣體消耗量；依據焦爐氣氣體提供量以及焦爐氣氣體消耗量，計算焦爐氣儲槽之每小時的焦爐氣注入量；對天然氣注入量以及焦爐氣注入量進行第二迴歸分析處理，以取得天然氣注入量對焦爐氣注入量關係式；以及依據天然氣注入量對焦爐氣注入量關係式求得天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位變化關係式。
根據本揭露之一些實施例，上述之天然氣注入量對焦爐氣注入量關係式是：
1.836822X2=X3，
其中X2是每分鐘之天然氣注入量，X3是每分鐘之焦爐氣注入量。
根據本揭露之一些實施例，上述之天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位變化關係式是：
Y1=0.000051X2，
其中Y1是每分鐘之焦爐氣儲槽槽位變化百分比，X2是每分鐘之天然氣注入量。
根據本揭露之一些實施例，上述之天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位分析更包含進行資料清洗作業，去除煉焦製程記錄以及生產製程記錄中的數個無效資料或複數個低關聯性資料。
根據本揭露之一些實施例，上述之煉焦製程記錄包含各階煉焦的煉焦製程參數。
根據本揭露之一些實施例，上述之生產製程記錄包含數個熱軋製程記錄、數個鋼板生產製程記錄、數個鋼胚生產製程記錄、數個條鋼生產製程記錄、數個線材生產製程記錄、焦爐氣儲槽變化量記錄、以及數個焦爐氣使用記錄。
根據本揭露之一些實施例，上述之預測焦爐氣儲槽槽位的方法更包含重複進行天然氣注入後焦爐氣儲槽槽位變化預測分析，以預測當前焦爐氣儲槽槽位的長期變化。
由上述本揭露實施方式可知，本揭露主要是透過迴歸分析分別取得焦爐氣壓力對焦爐氣儲槽槽位變化關係式以及天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位變化關係式，再結合焦爐氣壓力對焦爐氣儲槽槽位變化關係式以及天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位變化關係式，來預測天然氣注入後焦爐氣儲槽槽位的長期變化。本揭露之預測焦爐氣儲槽槽位的方法在預測上具有高度的準確性，且能即時呈現預測結果給線上工作人員，故可有效避免焦爐氣儲槽槽位過低而發生各工廠設備跳機的情況。另外，天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位分析還包含資料清洗作業，以移除無效資料以及低關聯性資料，進而提升分析的準確性。
以下仔細討論本揭露的實施例。然而，可以理解的是，實施例提供許多可應用的概念，其可實施於各式各樣的特定內容中。所討論與揭示之實施例僅供說明，並非用以限定本揭露之範圍。
請參照圖1，圖1係繪示依照本揭露之一些實施方式之預測焦爐氣儲槽槽位的方法的流程圖。在一些實施方式中，方法100包含步驟200、步驟300、步驟400、以及步驟500。須注意的是，方法100僅是例示，且非用以將本揭露限制在清楚揭示的專利保護範圍之內。在方法100之前、期間、與之後可提供額外的步驟，且對於方法100的額外實施方式，可移動、移除、取代、或刪減所述的這些步驟的一些。
進行預測焦爐氣儲槽槽位的方法100時，可先進行步驟200，以進行焦爐氣壓力對焦爐氣儲槽槽位分析，來取得焦爐氣壓力對焦爐氣儲槽槽位變化關係。請一併參照圖2，其係繪示依照本揭露之一些實施方式之焦爐氣壓力對焦爐氣儲槽槽位分析的流程圖。在一些實施例中，進行焦爐氣壓力對焦爐氣儲槽槽位分析包含步驟210、步驟220、以及步驟230。同樣地，步驟200僅是例示，且非用以將本揭露限制在清楚揭示的專利保護範圍之內。在步驟200之前、期間、與之後可提供額外的步驟，且對於步驟200的額外實施方式，可移動、移除、取代、或刪減所述的這些步驟的一些。
進行焦爐氣壓力對焦爐氣儲槽槽位分析時，可先進行步驟210，以分別對數個焦爐氣儲槽進行數個焦爐氣壓力偵測，來取得焦爐氣儲槽的數個焦爐氣壓力。具體而言，在一些實施方式中，線上工作人員可透過預先連接至各焦爐氣儲槽之焦爐氣壓力偵測器測量各焦爐氣儲槽內之焦爐氣壓力，並在連續紀錄後求得每特定時間間隔(例如，但不限於，15分鐘)內的平均焦爐氣壓力。在一些例子中，焦爐氣壓力偵測器可以是，但不限於指針型壓力計、數位接點式壓力計、或是隔膜式壓力計等等。焦爐氣壓力偵測器不受限於壓力計的種類，惟只須能精準量測各焦爐氣儲槽內之焦爐氣壓力即可。
焦爐氣壓力對焦爐氣儲槽槽位分析時接下來可進行步驟220，以分別對焦爐氣儲槽進行數個焦爐氣儲槽槽位偵測，來取得焦爐氣儲槽的數個焦爐氣儲槽槽位變化。具體而言，在一些實施方式中，線上操作者可透過預先連接至各焦爐氣儲槽之焦爐氣槽位偵測器測量各焦爐氣儲槽內之料位，並在連續紀錄後求得每特定時間間隔(例如，但不限於，15分鐘)內的平均焦爐氣槽的槽位變化。在一些例子中，焦爐氣槽位偵測器可以是，但不限於電容式料位計、超音波式料位計、或是雷達波式料位計等等。焦爐氣槽位偵測器不受限於料位計的種類，惟只須能精準量測各焦爐氣槽內之料位即可。
接著進行步驟230，以對焦爐氣壓力以及焦爐氣儲槽槽位進行第一迴歸分析處理，來取得焦爐氣壓力對焦爐氣儲槽槽位變化關係式。舉例而言，在測得每15分鐘內之各焦爐氣儲槽的平均焦爐氣壓力以及平均焦爐氣槽的槽位變化後，操作者可利用各種分析程式語言或軟體，例如，但不限於，R語言、Python、Excel、以及SAS來進行迴歸分析，以取得焦爐氣壓力對焦爐氣儲槽槽位變化關係式。在一些例子中，焦爐氣壓力對焦爐氣儲槽槽位變化關係式是：
Y1=(0.021297X1-21.55493)，
其中Y1是每分鐘之焦爐氣儲槽槽位變化百分比，X1是每分鐘之平均焦爐氣槽壓力。
預測焦爐氣儲槽槽位的方法接著進行步驟300。請同時參照圖1以及圖3，圖3係繪示依照本揭露之一些實施方式之天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位分析的流程圖。進行步驟300時，可先進行天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位分析，以取得天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位變化關係。天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位分析可包含步驟310、步驟320、步驟330、步驟340、步驟350、以及步驟360。須強調的是，步驟300僅是例示，且非用以將本揭露限制在清楚揭示的範圍之內。在步驟300之前、期間、與之後可提供額外的步驟，且對於步驟300的額外實施方式，可移動、移除、取代、或刪減所述的這些步驟的一些。
請參照圖3，進行天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位分析時，可先進行步驟310，依據數個煉焦製程記錄，來計算每小時之煉焦製程供應焦爐氣儲槽的焦爐氣氣體提供量。具體而言，在一些例子中，煉焦製程記錄包含各階煉焦的煉焦製程參數，故在進行煉焦製程時，工作人員會記錄各煉焦製程中每小時所產生的焦爐氣產量，並記錄在對應各煉焦製程的煉焦製程記錄中。在一些例子中，數個煉焦製程記錄可以用數位資料的形式儲存於關聯式資料庫(例如，MySQL、SQL Server、以及Oracle)或非關聯式資料庫(例如，MongoDB)裡頭，故工作人員可運用SQL或Python等程式語言即時查詢或更動資料庫裡的內容。
天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位分析時接下來可進行步驟320，依據數個生產製程記錄，來計算每小時之焦爐氣儲槽的焦爐氣氣體消耗量。具體而言，在進行各生產製程時，焦爐器可做為電力能源供各生產製程使用，線上工作人員可記錄各生產製程中每小時所消耗的焦爐氣氣體消耗量，並製作出對應的生產製程記錄。在一些例子中，生產製程記錄包含，但不限於，數個熱軋製程記錄、數個鋼板生產製程記錄、數個鋼胚生產製程記錄、數個條鋼生產製程記錄、數個線材生產製程記錄、焦爐氣儲槽變化量記錄、以及數個焦爐氣使用記錄。在一些例子中，數個生產製程記錄可以用數位資料的形式儲存於關聯式資料庫(例如，MySQL、SQL Server、以及Oracle)或非關聯式資料庫(例如，MongoDB)裡頭，故工作人員可運用SQL或Python等程式語言即時查詢或更動資料庫裡的內容。
接著進行步驟330，以依據焦爐氣氣體提供量以及焦爐氣氣體消耗量，來計算焦爐氣儲槽之每小時的焦爐氣注入量。
天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位分析時接著執行步驟340，進行資料清洗作業，以去除煉焦製程記錄以及生產製程記錄中的數個無效資料或數個低關聯性資料。具體而言，在一些例子中，煉焦製程記錄以及生產製程記錄中可能包含數個儲存資訊錯誤或沒有資訊的欄位。這些資料在未來進行迴歸分析時容易導致分析結果失準，或甚至造成無法進行分析的情形。故，線上工作人員可進行資料清洗(Data Cleansing)的動作，將資料庫中不完整、不準確、無效，或低關聯性的資料移除，以提升未來進行迴歸分析時結果的準確性。
天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位分析時，在完成步驟340後，接著進行步驟350，以對天然氣注入量以及焦爐氣注入量進行第二迴歸分析處理，來取得天然氣注入量對焦爐氣注入量關係式。具體而言，在求得焦爐氣儲槽之每小時的焦爐氣注入量後，線上工作人員可從原先儲存的歷史數據中提取出每小時注入焦爐氣儲槽的天然氣注入量，並利用各種分析軟體或程式語言對焦爐氣注入量以及天然氣注入量進行迴歸分析。在一些例子中，天然氣注入量對焦爐氣注入量關係式是：
1.836822X2=X3，
其中X2是每分鐘之天然氣注入量，X3是每分鐘之焦爐氣注入量。
天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位分析時最後進行步驟360，以依據天然氣注入量對焦爐氣注入量關係式，來求得天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位變化關係式。具體而言，在已知焦爐氣儲槽在滿槽時的容量為60000NM3的前提下，線上工作人員可量測每小時注入焦爐氣儲槽的焦爐氣體積，來推測每分鐘焦爐氣儲槽因焦爐氣注入而產生的槽位變化，故藉由天然氣注入量對焦爐氣注入量關係式，可輕易求出天然氣注入量對焦爐氣儲槽槽位變化關係式。在一些例子中，天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位變化關係式是：
Y1=0.000051X2，
其中Y1是每分鐘之焦爐氣儲槽槽位變化百分比，X2是每分鐘之天然氣注入量。
請再參照圖1，進行預測焦爐氣儲槽槽位的方法100時，接著可進行步驟400，以依據焦爐氣壓力對焦爐氣儲槽槽位變化關係、天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位變化關係、天然氣輸入量、預設時間區段前之焦爐氣壓力、當前焦爐氣儲槽槽位，來進行天然氣注入後焦爐氣儲槽槽位變化預測分析，並預測下一分鐘之焦爐氣儲槽槽位。具體而言，在得到焦爐氣壓力對焦爐氣儲槽槽位變化關係式以及天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位變化關係式後，線上工作人員可透過機器學習等方式，依據焦爐氣壓力對焦爐氣儲槽槽位變化關係式以及天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位變化關係式建置預測模型，並將天然氣輸入量、預設時間區段(例如，3分鐘)前之焦爐氣壓力、當前焦爐氣儲槽槽位輸入建置好的模型中，以預測下一分鐘之焦爐氣儲槽槽位變化，進而求得下一分鐘之焦爐氣儲槽槽位。
進行預測焦爐氣儲槽槽位的方法100時，在完成步驟400後，接下來可步驟500，重複進行天然氣注入後焦爐氣儲槽槽位變化預測分析，來預測當前焦爐氣儲槽槽位的長期變化。具體而言，在利用步驟400取得下一分鐘之焦爐氣儲槽槽位後，線上工作人員可將下一分鐘之焦爐氣儲槽槽位以及其他參數再度代入模型中，以求出2分鐘後的焦爐氣儲槽槽位。以此類推，即可預測當前焦爐氣儲槽槽位的長期(例如，1小時)變化。
由上述本揭露實施方式可知，本揭露主要是透過迴歸分析分別取得焦爐氣壓力對焦爐氣儲槽槽位變化關係式以及天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位變化關係式，再結合焦爐氣壓力對焦爐氣儲槽槽位變化關係式以及天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位變化關係式，來預測天然氣注入後焦爐氣儲槽槽位的長期變化。本揭露之預測焦爐氣儲槽槽位的方法在預測上具有高度的準確性，且能即時呈現預測結果給線上工作人員，故可有效避免焦爐氣儲槽槽位過低而發生各工廠設備跳機的情況。另外，天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位分析還包含資料清洗作業，以移除無效資料以及低關聯性資料，進而提升分析的準確性。
雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本揭露的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100:方法
200:步驟
210:步驟
220:步驟
230:步驟
300:步驟
310:步驟
320:步驟
330:步驟
340:步驟
350:步驟
360:步驟
400:步驟
500:步驟
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：
圖1係繪示依照本揭露之一些實施方式之預測焦爐氣儲槽槽位的方法的流程圖；
圖2係繪示依照本揭露之一些實施方式之焦爐氣壓力對焦爐氣儲槽槽位分析的流程圖；以及
圖3係繪示依照本揭露之一些實施方式之天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位分析的流程圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無
國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無
100:方法
200:步驟
300:步驟
400:步驟
500:步驟
Claims (10)
- 一種預測焦爐氣儲槽槽位的方法，包含： 進行一焦爐氣壓力對焦爐氣儲槽槽位分析，以取得一焦爐氣壓力對焦爐氣儲槽槽位變化關係； 進行一天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位分析，以取得一天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位變化關係；以及 依據該焦爐氣壓力對焦爐氣儲槽槽位變化關係、該天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位變化關係、一天然氣輸入量、一預設時間區段前之一焦爐氣壓力、一當前焦爐氣儲槽槽位，進行一天然氣注入後焦爐氣儲槽槽位變化預測分析，並預測下一分鐘之焦爐氣儲槽槽位。
- 如請求項1所述之預測焦爐氣儲槽槽位的方法，其中該焦爐氣壓力對焦爐氣儲槽槽位分析包含： 分別對複數個焦爐氣儲槽進行複數個焦爐氣壓力偵測，以取得該些焦爐氣儲槽的複數個焦爐氣壓力； 分別對該些焦爐氣儲槽進行複數個焦爐氣儲槽槽位偵測，以取得該些焦爐氣儲槽的複數個焦爐氣儲槽槽位變化；以及 對該些焦爐氣壓力以及該些焦爐氣儲槽槽位進行一第一迴歸分析處理，以取得一焦爐氣壓力對焦爐氣儲槽槽位變化關係式。
- 如請求項2所述之預測焦爐氣儲槽槽位的方法，其中該焦爐氣壓力對焦爐氣儲槽槽位變化關係式是： Y1=(0.021297X1-21.55493)， 其中Y1是每分鐘之焦爐氣儲槽槽位變化百分比，X1是每分鐘之平均焦爐氣槽壓力。
- 如請求項1所述之預測焦爐氣儲槽槽位的方法，其中該天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位分析包含： 依據複數個煉焦製程記錄，計算每小時之該些煉焦製程供應一焦爐氣儲槽的一焦爐氣氣體提供量； 依據複數個生產製程記錄，計算每小時之焦爐氣儲槽的一焦爐氣氣體消耗量； 依據該焦爐氣氣體提供量以及該焦爐氣氣體消耗量，計算該焦爐氣儲槽之每小時的一焦爐氣注入量； 對一天然氣注入量以及該焦爐氣注入量進行一第二迴歸分析處理，以取得一天然氣注入量對焦爐氣注入量關係式；以及 依據該天然氣注入量對焦爐氣注入量關係式求得一天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位變化關係式。
- 如請求項4所述之預測焦爐氣儲槽槽位的方法，其中該天然氣注入量對焦爐氣注入量關係式是： 1.836822X2=X3， 其中X2是每分鐘之天然氣注入量，X3是每分鐘之焦爐氣注入量。
- 如請求項4所述之預測焦爐氣儲槽槽位的方法，其中該天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位變化關係式是： Y1=0.000051X2， 其中Y1是每分鐘之焦爐氣儲槽槽位變化百分比，X2是每分鐘之天然氣注入量。
- 如請求項4所述之預測焦爐氣儲槽槽位的方法，其中該天然氣輸入量對焦爐氣儲槽槽位分析更包含： 進行一資料清洗作業，去除該些煉焦製程記錄以及該些生產製程記錄中的複數個無效資料或複數個低關聯性資料。
- 如請求項4所述之預測焦爐氣儲槽槽位的方法，其中該些煉焦製程記錄包含各階煉焦的煉焦製程參數。
- 如請求項4所述之預測焦爐氣儲槽槽位的方法，其中該些生產製程記錄包含複數個熱軋製程記錄、複數個鋼板生產製程記錄、複數個鋼胚生產製程記錄、複數個條鋼生產製程記錄、複數個線材生產製程記錄、一焦爐氣儲槽變化量記錄、以及複數個焦爐氣使用記錄。
- 如請求項1所述之預測焦爐氣儲槽槽位的方法，其中該預測焦爐氣儲槽槽位的方法更包含： 重複進行該天然氣注入後焦爐氣儲槽槽位變化預測分析，以預測該當前焦爐氣儲槽槽位的長期變化。
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2022
- 2022-11-30 TW TW111145834A patent/TWI819911B/zh active
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