首鋼京唐1580mm熱軋工程精軋自動化模型系統(tǒng)

1、RAL東北大學軋制技術(shù)及連軋自動化東北大學軋制技術(shù)及連軋自動化國家重點實驗室國家重點實驗室2005年年10月月帶鋼熱連軋精軋過程自動化帶鋼熱連軋精軋過程自動化模型系統(tǒng)方案模型系統(tǒng)方案RALRAL技術(shù)交流RAL內(nèi)內(nèi) 容容 概概 述述1. 精軋過程設定（精軋過程設定（FSU)2. 板形控制系統(tǒng)（板形控制系統(tǒng)（PCFC)3. 其它功能其它功能RAL功功 能能 概概 述：述：為軋件頭部而設定軋機，使軋件頭部在精軋機組出口達到目標厚度和終軋溫度精度要求；為自動厚度控制系統(tǒng)(AGC)及終軋溫度控制系統(tǒng)(FTC)提供增益系數(shù)及基準值，確保軋件全長厚度和溫度的均勻性。1. 精軋過程設定（精軋過程設定（FSU）

2、RAL1.1 精軋過程設定系統(tǒng)的構(gòu)成1.2 精軋過程設定系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖1.3 精軋設定計算1.4 精軋自學習計算1.5 精軋穿帶自適應1.6 精軋設定計算基本數(shù)學模型1. 精軋過程設定（精軋過程設定（FSU）RAL1.1 精軋過程設定系統(tǒng)的構(gòu)成精軋過程設定系統(tǒng)的構(gòu)成基于軋制理論數(shù)學模型或經(jīng)驗統(tǒng)計模型，計算精軋區(qū)的各種物理參數(shù)；進行壓下規(guī)程的計算，決定設備基準值 。將預測值與實際值進行比較，計算自學習系數(shù)用于設定計算，使設定值更接近實際值。 根據(jù)上游機架的輥縫實測值修正下游機架輥縫壓下位置，提高帶鋼同板厚度精度。 RAL1.1 精軋過程設定系統(tǒng)的構(gòu)成精軋過程設定系統(tǒng)的構(gòu)成RAL1.2 精軋過程設定

3、數(shù)據(jù)流圖精軋過程設定數(shù)據(jù)流圖RAL1.3.1 輸入處理；1.3.2 確保精軋入口溫度（FET）功能；1.3.3 壓下規(guī)程的計算；1.3.4 確保終軋溫度（FDT）功能；1.3.5 軋機極限檢查；1.3.6 基準值的確定。1.3 精軋設定計算精軋設定計算RAL為精軋模型設定計算準備數(shù)據(jù)：為精軋模型設定計算準備數(shù)據(jù)： 原始數(shù)據(jù)：鋼卷號；鋼種；目標厚度；目標寬度；目標溫度等。 系統(tǒng)常數(shù)：設備數(shù)據(jù)等。 層別數(shù)據(jù)：極限值，材料性能數(shù)據(jù)等。 實際數(shù)據(jù)：測量溫度，軋件測量尺寸等。 操作工輸入數(shù)據(jù)：操作工干預模式或干預值等。 計算數(shù)據(jù)：其它部分計算的數(shù)據(jù)（如粗軋過程機設定計算數(shù)據(jù)等） 1.3.1 輸入處理輸入

4、處理RAL1.3.2 精軋入口溫度設定精軋入口溫度設定FT0RT2中間輥道速度飛剪切頭速度粗軋速度R212mt1t2t3t4將粗軋出口表面實測溫度轉(zhuǎn)換為平均溫度；計算精軋開軋溫度；調(diào)節(jié)保溫罩或設定擺鋼時間，確保精軋開軋溫度。RAL負荷分配設定精軋設定計算的目的負荷分配設定精軋設定計算的目的 按給定的負荷（壓下量、軋制力或功率）分配模式將精軋機組總壓下量分配給各個機架，確定各機架出口軋件厚度。 計算每一機架軋制速度，軋制溫度以及軋制力、軋制力矩、電機功率等軋制過程力能參數(shù) 1.3.3 負荷分配設備負荷分配設備RAL壓下規(guī)程計算模式：壓下規(guī)程計算模式：軋制力模式功率模式壓下量模式 1.3.3 壓下

5、規(guī)程的計算壓下規(guī)程的計算127123:P PP 負荷值: 軋制力、功率或壓下量負荷分配比RAL 在軋制力和功率兩種模式下采用改進的Newton-Raphson法迭代計算：1.3.3 壓下規(guī)程的計算壓下規(guī)程的計算11121(1)1121222(122(1)1(1)2(1)(1)111111)11|kkjjjjnnnnnnnniiiijhhhhjijijiiihiiAAAhBAAAhBAAAhBfPPAhhhPPB1 (1,2,1)kjjihkkiiihhthin121( , ,) 1 1 1 1,2 4 8nit ttt tRAL 在方程系數(shù)矩陣奇異的情況下，采用如下數(shù)值轉(zhuǎn)換方法計算各機架厚度修

6、正量 ：1.3.3 壓下規(guī)程的計算壓下規(guī)程的計算ih1111 (1,2,1)kkkiiiikiikkkiiiiaphha pinhhKh kihKi -調(diào)和系數(shù)，取自集合1 111,3 6 12 24-第i機架的壓下量，mm RAL 負荷分配比的確定：1.3.3 壓下規(guī)程的計算壓下規(guī)程的計算以軋制時軋機電機功率消耗總和最低為目標函數(shù)： 1()niiJminN約束條件： 設備強度能力（軋制力）的限制：0iimaxFF 電機能力的限制： 0iimaxNN0iimaxMM 工藝條件的限制：iminiimax板形良好條件的限制： (4,5,6,7)ininCRCRihhRAL 負荷分配比的確定：1.3

7、.3 壓下規(guī)程的計算壓下規(guī)程的計算RAL主要任務：主要任務：調(diào)節(jié)機架間噴嘴組態(tài)或穿帶速度，使帶鋼頭部溫度達到目標溫度范圍。1.3.4 終軋溫度設定終軋溫度設定層別噴嘴組態(tài)層別噴嘴組態(tài)及穿帶速度及穿帶速度打開一個噴嘴打開一個噴嘴關閉一個噴嘴關閉一個噴嘴 過過 高高過過 低低 結(jié)結(jié) 束束噴噴嘴嘴可可調(diào)？調(diào)？ 計計 算算 終終 軋軋 溫溫 度度降低穿帶速度降低穿帶速度噴噴嘴嘴可可調(diào)？調(diào)？ YES提高穿帶速度提高穿帶速度 YES NO NO終軋溫度在目標上下限范圍內(nèi)終軋溫度在目標上下限范圍內(nèi)RAL修正噴嘴組態(tài)：修正噴嘴組態(tài)：1.3.4 終軋溫度設定終軋溫度設定 噴嘴開啟順序：1 2 3 4 5 6 噴

8、嘴關閉順序：1 2 3 4 5 6修正穿帶速度：修正穿帶速度：2PriCalCalCalCalCalCalFdtFdtFetVVFdtFet RAL主要任務：主要任務： 在壓下規(guī)程計算完成后，對軋制力、電機功率在壓下規(guī)程計算完成后，對軋制力、電機功率和軋輥轉(zhuǎn)速進行檢查，確保安全生產(chǎn)。和軋輥轉(zhuǎn)速進行檢查，確保安全生產(chǎn)。 軋制力或功率超限軋制力或功率超限 ：修改負荷分配比；修改負荷分配比； 轉(zhuǎn)速超限：超限最嚴重的機架速度設為極限值，按轉(zhuǎn)速超限：超限最嚴重的機架速度設為極限值，按秒流量相等原則確定其它機架速度。秒流量相等原則確定其它機架速度。1.3.5 軋機極限校核軋機極限校核RAL主要任務：主要任

9、務：軋機輥縫的計算DSU影響系數(shù)的計算AGC增益系數(shù)、活套角以及張力等（層別索引方式）1.3.6 設定參數(shù)設定參數(shù)RAL1.4 精軋自學習計算精軋自學習計算自學習過程將預測值與實際值進行比較，計算學習系數(shù)使預測值更加接近實際值。精軋自學習主要包括壓下位置，前滑率，軋制力，電機功率，溫度自學習5個方面。RAL1.4 模型自學習計算模型自學習計算1.4.1 實測數(shù)據(jù)的采集及處理1.4.2 設定值再計算1.4.3 自學習系數(shù)的計算RAL數(shù)據(jù)采集方法：數(shù)據(jù)采集方法： 同時點數(shù)據(jù)：第一次采樣開始時刻 = F7 咬鋼 + 延遲 以0.05s采樣周期，采集10點如下數(shù)據(jù)：精軋各機架軋制力精軋各機架輥縫精軋各

10、機架轉(zhuǎn)速F7出口厚度活套角 1.4.1 實測數(shù)據(jù)的采集及處理實測數(shù)據(jù)的采集及處理RAL數(shù)據(jù)采集方法：數(shù)據(jù)采集方法： 同一點數(shù)據(jù)：第一次采樣開始時刻 = Fi 咬鋼 + 延遲 以0.05s采樣周期，采集10點如下數(shù)據(jù)：精軋各機架軋制力和彎輥力精軋各機架輥縫精軋各機架轉(zhuǎn)速電機功率F7出口厚度、寬度及溫度活套角 1.4.1 實測數(shù)據(jù)的采集及處理實測數(shù)據(jù)的采集及處理RAL 采樣數(shù)據(jù)的處理采樣數(shù)據(jù)的處理 平均值濾波法：1.4.1 實測數(shù)據(jù)的采集及處理實測數(shù)據(jù)的采集及處理1min()max()2niiiiActXXXXnRAL1.4.2 再計算再計算根據(jù)實際的生產(chǎn)條件（軋件運輸時間，實際除鱗方式，機架間噴

11、嘴組態(tài)，實際軋制速度以及各機架出口厚度計厚度等）調(diào)用相關數(shù)學模型重新計算。RAL 其它學習系數(shù)：其它學習系數(shù)：式中： 學習系數(shù)當前值； CI學習系數(shù)瞬時值； 學習系數(shù)上次使用值(層別數(shù)據(jù))； 平滑系數(shù)。11NINCCC1.4.3 自學習系數(shù)的計算自學習系數(shù)的計算短期自學習系數(shù)的計算：短期自學習系數(shù)的計算：前滑學習系數(shù)：前滑學習系數(shù)：NICCNC1NCRAL 輥縫修正公式：輥縫修正公式： DSU影響系數(shù)的計算（影響系數(shù)的計算（L2級級):1.5 穿帶自適應穿帶自適應112233 ( =5,6,7)iiiDSUiiiSFFFiSSS2122123222222332333333312112112Hi

12、TiiiThHiTiiiTTThiTiiiTTQaQTMTQMQQaQTMTQTQMTQMQaQTMTQTQM RAL速度修正公式：速度修正公式：速度補償系數(shù)的計算（速度補償系數(shù)的計算（L2級級):1.5 穿帶自適應穿帶自適應442551ActCalVVASBS2555555555555551111111hhMAQfhMQMBfQhfhMQRAL溫度模型軋制力模型（考慮加工硬化影響）軋制力矩模型電機功率模型軋制速度模型軋機彈跳（輥縫）模型1.6 基本數(shù)學模型基本數(shù)學模型RAL3.1 軋機剛度的測量與計算軋機剛度的測量與計算3.2 軋輥偏心控制軋輥偏心控制3.3終軋溫度控制（終軋溫度控制（FTC

13、）3. 其它功能其它功能RAL功能概述：功能概述： L1級采用“自壓靠”方法測得輥縫和軋制力，過程自動化系統(tǒng)接收到實測數(shù)據(jù)后，基于最小二乘法，計算軋機剛度曲線，在操作工確認計算結(jié)果的合理性之后，新的軋機剛度用于精軋設定計算（FSU）和精軋自動厚度控制（AGC）功能。3.1 軋機剛度的測量與計算軋機剛度的測量與計算RAL3.1.1 數(shù)據(jù)的采集方法3.1.2 軋機剛度曲線的擬和3.1 軋機剛度的測量與計算軋機剛度的測量與計算RAL每次采集數(shù)據(jù)，逐步壓下及提升軋輥。在這一過程中，采集兩次數(shù)據(jù)。多次采集工作側(cè)和驅(qū)動側(cè)的相關數(shù)據(jù)。步長及采集數(shù)據(jù)的范圍確定如下： 200 ton F 2300 ton ,

14、0.1 mm 步長共采集80個點的數(shù)據(jù)，其中壓輥時和提輥時各40點數(shù)據(jù)。壓輥和提輥指令一步一步輸入。在軋輥轉(zhuǎn)動的情況下收集軋制力數(shù)據(jù)（在某一固定輥縫下，支撐輥每轉(zhuǎn)收集5點數(shù)據(jù)，5點數(shù)據(jù)的平均值即為該輥縫下的軋制力）。3.1.1 數(shù)據(jù)采集方法數(shù)據(jù)采集方法RAL最小二乘法分段回歸：軋制力輥縫200ton400ton600ton800ton1000ton代表點代表點Sa Pb3.1.2 軋機剛度曲線的擬和軋機剛度曲線的擬和RAL 軋輥偏心設定功能預測軋輥偏心的幅度和相位，設定補償參數(shù)以防止帶鋼厚度的周期性波動。數(shù)據(jù)采集方法預壓靠狀態(tài)下的計算軋制狀態(tài)下的計算軋輥偏心動態(tài)控制3.2 軋輥偏心控制軋輥偏心

15、控制RAL1）軋機調(diào)零結(jié)束后，降低軋輥的轉(zhuǎn)速，L1級在恒定的轉(zhuǎn)速(5O/50ms)下采集216個點的如下數(shù)據(jù)：軋制力；上支撐輥轉(zhuǎn)角；下支撐輥轉(zhuǎn)角。3.2.1 數(shù)據(jù)采集方法數(shù)據(jù)采集方法RAL2）當精軋出口測寬儀檢得時，L1級收集軋制過程中的如下數(shù)據(jù)50msec216Point）：軋制力；上支撐輥轉(zhuǎn)角；下支撐輥轉(zhuǎn)角軋輥偏心修正量當前值；AGC修正量3.2.1 數(shù)據(jù)采集方法數(shù)據(jù)采集方法RAL3.2.2預壓靠條件下的計算預壓靠條件下的計算振幅 Sj0相位修正角ijL2級參數(shù)計算采集數(shù)據(jù)AFT0 檢得PLCF1 F2 F6 F7調(diào)零結(jié)束0cosrefiijjjjssL1級偏心動態(tài)控制支撐輥轉(zhuǎn)角jiRAL振幅 Sj0相位修正角ij波 次L2級參數(shù)計算采集數(shù)據(jù)AFT0 檢得PLCF1 F2 F6 F7FW7檢得0cosr