坷以冉硕效果展示
图扑软件凭借自研 2D/3D 可视化渲染及轻量化交互技术,构建高精度高炉三维模型,动态展现炉体结构、风口分布、料面运动等关键要素,并深度融合等压线、热负荷、等温线等多个仿真模块。将 CAE 仿真计算得出的高炉核心数据及复杂内部物理场信息转化为直观可视的内容,为解决“黑箱”难题提供技术支持。
图扑利用轻量化三维建模技术,根据钢厂现场的 CAD 图纸、鸟瞰图和设备三视图等资料,对炉壁、热风炉、供料及输送装置等厂区设施进行外观建模。其外观纹理细节与结构特点均高度还原实际设备,营造出工业场景的沉浸式视觉体验。
系统分析
等压线
在高炉冶炼领域,等压面和特定剖面上的压力等值线是描述炉内气压空间分布的关键工具。其中,等压面指同一时刻炉内气压相等各点构成的曲面;压力等值线则是在特定剖面上气压相等点的连线。这两者可以精确呈现气压场的分布特性,也是判断炉内气流稳定性的关键依据。
HT 监控系统基于炉身传感器网络收集的实时数据,与 CAE 压力场仿真结果进行耦合校验,构建实时压力等值线和等压面模型。通过专门的数据面板直观展示炉身、炉腰、炉腹、热风围管等关键部位的最高压力及压力差异等核心信息。当监测到各区域的压力极值点时,2D 面板会自动触发警报并精确定位异常位置,便于操作人员快速响应。
历史数据回放
系统可在三维可视化模型中动态渲染高炉各部分的气压梯度分布形态,清晰展示气压变化趋势。并通过图表工具对每个传感器点的历史气压数据进行可视化呈现,支持在三维模型上实现数据回放功能,帮助操作人员回顾气压变化过程、分析异常原因。
热负荷
高炉热负荷是高炉炼铁过程中的关键技术参数,具体指单位时间内通过高炉冷却系统从炉体内部带走的热量。其数值大小直接反映炉内热状态平衡情况与能量传递效率。
通过热负荷场景,可以直观掌握炉内热平衡状况和气流分布合理性。若热负荷过高,则意味着炉内局部过热,存在耐火材料损坏的风险;若过低则表明炉内反应效率不足,可能伴随燃料燃烧不充分、炉料传热效果差等问题。
数据监测展示
图扑 HT 以冷却系统收集的冷却介质进出口温度、流量及冷却壁表面积等实时数据为核心监控对象,采用插值算法精确计算冷却壁热负荷值。当热负荷超出设定阈值时,系统会自动触发定位警报,点击面板右上角定位标志即可一键定位问题区域,为操作人员及时开展科学判断提供精准依据,避免因局部过热导致耐火材料失效,保障炉体结构安全。
等温线
图扑 HT 通过收集炉内温度数据,并结合数据同化算法与三维温度场重建技术,实现对高炉软熔带等温平台的精确可视化定位,为判断软熔带形态、优化冶炼参数提供关键支持。
在数据展示层面,系统对接实时温度数据并进行分析处理后,会在专门的面板上实时显示温度排名前五的位置、高度、角度及具体温度值;同时点击交互面板即可直接到达目标位置,便于快速了解高温区域分布情况。同样地,可以基于历史温度数据实现对高炉生产过程中温度变化的模拟回放功能,帮助操作人员回顾温度演变趋势、分析炉况变化规律。
流场
流场可视化是掌握炉内反应环境的核心模块,主要包括温度场、速度场和压力场三个维度。数据源自实时感知网络与 CAE 流场仿真结果——其中温度场和速度场的仿真逻辑基于 CFD 技术,可以精确模拟煤气流动轨迹和温度梯度扩散规律;而压力场则结合 FEA 和 CFD 的耦合分析,兼顾结构承载能力和流体压力传递特性,全面呈现炉内反应动态。
温度场
通过搭载的多元感知元件实时获取炉内各区域温度数据,并应用 HT 粒子动态渲染技术直观展示炉内温度梯度分布。借助温度变化趋势数据,可以预判软熔带位置上移/下移、厚度增厚/减薄等形态变化,为调整布料角度和送风温度等冶炼策略提供数据支持。
速度场
基于实时炉内煤气流动数据,并参照 CAE 流场仿真的气流规律,动态模拟炉内煤气的流动轨迹和流动速度。通过流线动画清晰识别气流死区,即煤气流动停滞或流速过低的区域。避免因气流分布不均影响炉内反应效率,确保煤气与炉料充分接触反应。
压力场
以 HT 可视化“一张图”形式呈现炉内压力变化情况,实时监测炉顶、炉身、炉缸等关键部位的压力波动。如果炉顶压力出现急剧上升或下降的失衡趋势时,系统会及时发出警告,提醒操作人员调整风口面积和优化出铁节奏。
关于 HT 3D 粒子系统
图扑 HT 3D 粒子系统专为数字孪生与仿真设计,由粒子发射器、粒子属性、粒子行为、渲染方式及粒子生命周期管理等组成,实现火、烟、雨、雪、爆炸、尘埃、光尾、魔法等多种效果。在 HT for Web 引擎基础上进行了性能优化,支持大规模粒子特效应用,并支持物理特性(重力、风力、碰撞)模拟和粒子交互特性,粒子可与场景中的物体产生碰撞、吸附等互动效应,适用于数字孪生与仿真应用中,实现天气、火灾、泄漏、气流、洋流、物体应变及形变等动态过程的模拟。
热力图
[此处为图片1]为实现炉内温度分布的全面感知,图扑依据高炉实际尺寸,1:1 还原构建了高炉三维模型,并通过插值算法将离散的测温数据进行空间补足,确保温度场呈现的连续性和完整性。同时利用图扑软件自主研发的热力渲染引擎,将温度值转化为多色阶渐变热力图。场景内支持对三维模型进行任意角度旋转查看,可以从不同视角掌握炉内温度分布细节。
此外,测点位置具备点击交互功能,点击目标测点即可调取其近期历史数据,且数据将以折线图的形式可视化展示,清晰显示数据变化轨迹,助力高效分析。
炉缸侵蚀
作为高炉的核心部分,炉缸的侵蚀问题直接影响着高炉的使用寿命。图扑 HT 借助自研仿真分析技术,融合炉缸实时侵蚀数据与铁水凝固数据,通过对 CFD 流态散热仿真结果和 FEA 结构应力耦合分析结果的深入整合与二次解析,动态生成高保真的炉缸仿真模型。提供剖切功能,操作人员通过调整剖切角度,可以查看炉缸各截面的侵蚀程度与铁水凝固情况,及时了解炉缸侵蚀趋势。
以炉缸侵蚀数据为核心、温度数据为辅助,结合炉缸实际结构参数构建,直观展示炉缸不同角度的侵蚀深度及对应区域的温度分布情况,为评估侵蚀风险和制定针对性防护方案提供数据支持。
凝固线模型
基于炉缸结构框架,以炉缸铁水凝固数据为核心、温度数据为辅助,清晰展示炉缸各角度的铁水凝固范围与温度分布特征,为优化铁水凝固控制策略提供直观参考,避免因铁水凝固不均匀而加剧炉缸侵蚀。
布料
图扑 HT 三维场景内支持操作人员实时观察原料从布料器精确抛洒至高炉内部的动态过程,通过 HT 3D 技术清晰追踪矿石、焦炭等不同原料的落点位置与料层堆积形态,确保原料分布状态可实时监控。
HT 通过三维模型与二维数据面板,将布料厚度、原料分布均匀度等关键参数直观展示。如发现布料不均、原料落点偏移等异常情况,平台会立即触发警报,并生成科学优化布料器角度、转速等策略,实现对布料过程的精准监控。
总结
图扑软件构建的高炉三维仿真平台,依托实时感知网络,结合 5G + 工业 PON 双通道传输,实现数据高效采集。系统采用动态三维重建技术和热力学仿真引擎,实现了炉体透明度调节、全角度观察等全面可视化功能,并配备完善的预警机制与故障诊断机制,可及时识别压力异常、热负荷超标、炉缸侵蚀等风险,助力企业实现高炉冶炼的智能化和高效化运行。
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