热轧加热炉主从控制比例系数的确定方法技术

本发明专利技术涉及热轧加热炉过程控制领域。一种热轧加热炉主从控制比例系数的确定方法，第一步，确定在预报时间段内支出的热量，包括板坯需要吸收的热量、炉墙损失的热量、冷却水消耗的热量、炉门热量损失以及其它部分的热量损失；第二步，利用根据热平衡方程建立的预报模型，求出加热炉各个段上部和下部在预测时间段内所需要的燃料量；第三步，根据预报的加热炉当前段的上下部所需要的燃料量，确定主从控制的比例系数，并且根据当前时刻实际测量的加热炉上下部的燃料流量进行滚动优化。本发明专利技术能很好地满足板坯加热质量、轧线节奏的要求，并节约能源，从而克服了目前热轧加热炉主从控制靠人工经验设定上下部燃料比例系数不准确的缺陷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于热轧 过程控制领域。
技术介绍
热轧加热炉的主要功能是对板坯进行加热以减小变形抗力，优化 组织性能，达到工艺所要求的目标温度、均热度，并满足轧线节奏的 要求，同时尽可能节能。如果板坯的出炉温度过高或过低，导致氧化 烧损严重或增加轧机负荷，也直接影响产品的最终的组织性能。加热炉板坯加热控制属于大滞后的非线性动态系统，而且不确定 性因素较多，为了确保热轧工艺所要求的目标温度和均热度，必须在 考虑了所有影响板坯加热的因素后，对加热炉所需要的燃料进行动态 的调整。对于燃料的动态调整有两种方法， 一是加热炉上下部段根据各自热电偶的测量值和设定值进行比较，分别进行调整；第二种方法 是加热炉的上部段根据热电偶的测量值进行调整，下部段的燃料变化 和上部段服从一定的比例关系，进行主从控制。当下部热电偶不可靠 和上下段耦合严重的情况下，第二种方法比较有效。热轧加热炉主从控制的目的是实现加热炉上下部段的燃料比例控 制，核心内容是确定加热炉上下部段燃料的比例系数。目前加热炉主 从控制方法的比例系数有两种确定方法， 一种是在一级计算机上直接 控制，加热炉各个段上下燃料的比例系数是通过操作界面由操作工手 动输入的，这种方法具有很大的随意性，而且变化不灵活，全靠人工 操作，无法满足复杂多变的生产要求。第二种方法是通过二级过程计 算机设定的，目前常常使用的方法是把操作工的经验统计成表格数据， 然后根据不同的情况加以选用，主要缺点表格是一种经验数据，无法 很好地适应不同板坯的加热情况。目前，加热炉过程控制计算系统中，一般都有热平衡功能，根据现场生产情况，统计各个班组生产的燃料消化，但是缺乏通过热平衡预报加热炉上下段燃料流量在一定的时间段内的变化比例关系，从而进行自动燃烧控制的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，该方法利用热平衡的原理，预报在一段时间内加热炉控制段所需要的上下燃料流量，并结合实际的上下流量累计值确定主从控制比例系数，从而实现对上下部燃料流量进行控制。本专利技术是这样实现的 一种，根据加热炉组成的几段部分，即炉尾段、预热段、加热段和均热段，对其中的预热段、加热段和均热段作为控制段，加热段可再分为第一加热段和第二加热段；所述的主从控制比例系数的确定方法是第一步，确定在预报时间段内支出的热量，包括板坯需要吸收的热量、炉墙损失的热量、冷却水消耗的热量、炉门热量损失以及其它部分的热量损失；第二步，利用根据热平衡方程建立的预报模型，求出加热炉各个段上部和下部在预测时间段内所需要的燃料量；艮口式中乂为段号，_/ = 1,2,3,4分别表示预热段、 一加段、二加段、均热段；表示预报的下部燃料流量；F^表示预报的上部燃料流量；第三步，根据预报的加热炉当前段的上下部所需要的燃料量，确定主从控制的比例系数，并且根据当前时刻实际测量的加热炉上下部的燃料流量进行滚动优化；其方法如下^ (A) = ^ (A: — 1) + " x 本专利技术根据热平衡原理，通过预报加热炉控制段热量支出和投入，来确定上下部所需要燃料比例系数的，并根据加热炉实际测量的燃料流量进行自学习，优化主从控制比例系数，更好地满足板坯加热质量、轧线节奏的要求，并节约能源，从而克服了目前热轧加热炉主从控制靠人工经验设定上下部燃料比例系数不准确的缺陷。附图说明图1为本专利技术的加热炉第j个控制段的热平衡原理示意图;图2本专利技术加热炉主从控制比例系数确定流程图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。热轧加热炉一般分为炉尾段、预热段、加热段和均热段，其中的预热段、加热段和均热段为控制段，加热段可再分为第一加热段和第二加热段。图1为加热炉第j个控制段的热平衡原理示意图，该段投入的热量包括燃料的物理热、空气的物理热、燃料的燃烧热以及上游段流入的热量；支出的热量包括板坯吸收的热量、炉墙和炉门损失的热量、梁冷却带走的热量、流到下游段的热量。一种，如图2所示，第一步，通过模型确定在预报时间段内支出的热量，包括板坯需要吸收的热量、炉墙损失的热量、冷却水消耗的热量、炉门热量损失以及其它部分的热量损失；第二步，利用根据热平衡方程建立的预报模型，求出加热炉各个段上部和下部在预测时间段内所需要的燃料量；艮口式中7为段号，7 = 1,2,3,4分别表示预热段、 一加段、二加段、均热段；仄，,表示预报的下部燃料流量；i^表示预报的上部燃料流量；第三步，根据预报的加热炉当前段的上下部所需要的燃料量，确定主从控制的比例系数，并且根据当前时刻实际测量的加热炉上下部的燃料流量进行滚动优化；即利用前一周期的实际燃料量，计算实际发生的主从控制的比例系数；然后，确定前一周期预报的比例系数和实际的比例系数的误差，并对该误差进行平滑处理，获得学习系数；本周期计算的主从控制的比例系数与学习系数相加，就是优化后的主从控制的比例系数。这个步骤按每一个周期滚动进行，不断优化最终的主从控制的比例系数。下面具体说明上述的每个步骤。一、预报加热炉控制段的热量支出，包括板坯需要吸收的热量、炉墙损失的热量、冷却水消耗的热量、炉门热量损失以及其它部分的热量损失，具体方法如下1、板坯加热需要的热量利用板坯达到目标温度所需要的炉气温度曲线，根据预报时间间隔可以获得相应的上下炉气温度，再根据热流计算模型确定板坯上下表面所需要的热量，并对当前段内的所有板坯进行累加，确定总的热量需求。具体计算方法如下首先，对第j段内的第/块板坯，按预测时间计算出该板坯达到目标温度时的板坯温度和炉气温度，进而计算板坯上下表面热流量&,、《々,，艮卩= ". s5 . CT j + 273)4 273)4]射-r^.为第y段上炉温；T^为第y段下炉温。 ,、^为第y影响区内第z'块板坯在预报时间步长结束时的上下表面温度。"为物理常数，^为上表面的辐射系数，^为下表面的辐射系数;然后，分别计算出在预测时间段内该板坯上下总吸热量『^、『",胡=. ， = S力.其中 为第y段第i块板坯单面的表面积。于是，第/段内的N块板坯上下表面分别吸走总热量込w， a6;:仏6j =Z『"，》/ 2/6,; 二 y『"/ '■=1 /=12、上下炉墙损失的热量加热炉在生产过程中，炉墙和外面的大气进行热交换，要损失一部分热量，如果込7，;为_/段上部炉墙热损失，2 为7'段下部炉墙热损失，则有&7J "w4,d,-".A,込7,^,4,,(;广《)' ,^巾、、"'-力y段上下部炉墙热透射率 (fc"〃W./^C)力 J'、4,乂 为)段上下部炉墙表面积(m2)为y段上下炉气温度('c)大气温度(°c)A/pre:预报时间间隔。3、冷却水消耗的热量在加热炉里面有固定梁和步进梁，它们一般是采用水冷的，根据进入梁水的入口温度和炉气温度，可以确定冷却水带走的热量，如果込"为梁的冷却水损失，则2/9j' = 4/ . (T/gj' - D . A e射A^:梁水冷透射率Uca〃m2./z.°C)4,:梁水冷表面积(附2)r/g," y段下部炉气温度(m2)管内冷却水温度(°C)预报时间间隔4、 加热炉炉门损失的热量加热炉在生产过程中，板坯要按照一定的节奏从加热炉中抽出，从抽钢机开始动作，到板坯放在辊道上，加热炉的炉门要打开一段本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热轧加热炉主从控制比例系数的确定方法，其特征是：　根据加热炉组成的几段部分，即炉尾段、预热段、加热段和均热段，对其中的预热段、加热段和均热段作为控制段，加热段可再分为第一加热段和第二加热段；　所述的主从控制比例系数的确定方法是：　 第一步，确定在预报时间段内支出的热量，包括板坯需要吸收的热量、炉墙损失的热量、冷却水消耗的热量、炉门热量损失以及其它部分的热量损失；　第二步，利用根据热平衡方程建立的预报模型，求出加热炉各个段上部和下部在预测时间段内所需要的燃料量；即：　 　Ｆ↓［Ｉ，ｊ］＝（Ｐ↓［Ｉ，ｊ］＋Ｒ↓［Ｉ，ｊ］.Ｆ↓［Ｉｇ，ｊ＋１］）／Ｋ↓［Ｉ，ｊ］　Ｆ↓［Ｓ，ｊ］＝（Ｐ↓［Ｓ，ｊ］＋Ｒ↓［Ｓ，ｊ］.Ｆ↓［Ｓｇ，ｊ＋１］）／Ｋ↓［Ｓ，ｊ］　式中：　ｊ为段号，ｊ＝１，２，３，４分别表示预热段、 一加段、二加段、均热段；　Ｆ↓［Ｉ，ｊ］表示预报的下部燃料流量；　Ｆ↓［Ｓ，ｊ］表示预报的上部燃料流量；　Ｐ↓［Ｉ，ｊ］表示加热炉ｊ段下部消耗热量之和，包括：板坯下表面吸收热量、下炉墙损失的热量、冷却水消耗的热量、炉门损失的热量以及其 它部分的热量损失；　Ｐ↓［Ｓ，ｊ］表示加热炉ｊ段上部消耗热量之和，包括：板坯上表面吸收热量、上炉墙损失的热量、炉门损失的热量以及其它部分的热量损失；　Ｒ↓［Ｉ，ｊ］表示考虑废气进出ｊ段下部时的废气综合等效热焓；　Ｐ↓［Ｓ，ｊ］表示考虑 废气进出ｊ段上部时的废气综合等效热焓；　Ｆ↓［Ｉｇ，ｊ＋１］表示ｊ＋１段流入到ｊ段下部的废气流量（ｍＮ↑［３］／ｈ）；　Ｆ↓［Ｓｇ，ｊ＋１］表示ｊ＋１段流入到ｊ段上部的废气流量（ｍＮ↑［３］／ｈ）；　Ｋ↓［Ｉ，ｊ］表示考虑煤气热值、助 燃空气物理热、煤气物理热以及其它投入热量的ｊ段下部的燃料综合等效热焓；　Ｋ↓［Ｓ，ｊ］表示考虑煤气热值、助燃空气物理热、煤气物理热以及其它投入热量的ｊ段上部的燃料综合等效热焓；　第三步，根据预报的加热炉当前段的上下部所需要的燃料量，确定 主从控制的比例系数，并且根据当前时刻实际测量的加热炉上下部的燃料流量进行滚动优化；其方法如下：　χ↓［ｊ］（ｋ）＝Ｒ↓［ｊ］（ｋ）＋ψ↓［ｊ］（ｋ）　ψ↓［ｊ］（ｋ）＝ψ↓［ｊ］（ｋ－１）＋β×［Ｒ↓［ａ］（ｋ－１）－Ｒ↓［ｊ］（ｋ－１ ）］　Ｒ↓［ｊ］（ｋ）＝Ｆ↓［Ｉ，ｊ］（ｋ）／Ｆ↓［Ｓ，ｊ］（ｋ）、Ｒ↓［ａ］（ｋ－１）＝Ｑ↓［Ｓ］↑［Ａ］（ｋ－１）／Ｑ↓［Ｉ...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永刚，吕立华，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]