1780mm熱軋帶鋼層流冷卻過程控制系統(tǒng).ppt

1、2005.10,熱軋帶鋼層冷過程控制模型,軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 （東北大學(xué)）,軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,2005.10,1.功能概述 1.1 主要設(shè)備概述 1.2 與其它功能的關(guān)系 1.3 控制模型描述 1.4 啟動(dòng)邏輯 1.5 控制方式 1.6 控制模式 1.7 控制策略,2. 主要功能模塊 2.1 計(jì)算準(zhǔn)備處理 2.2 預(yù)設(shè)定模塊 2.3 修正設(shè)定模塊 2.4 自學(xué)習(xí)模塊 3.通用處理模塊 3.1 常規(guī)冷卻設(shè)定 3.2 冷卻速度設(shè)定 3.3 常規(guī)冷卻再設(shè)定 3.4 冷卻速度再設(shè)定 4.數(shù)學(xué)模型說明,層冷過程控制模型主要內(nèi)容,2005.10,層流冷卻設(shè)備安裝在精軋機(jī)出

2、口機(jī)架至卷取機(jī)之間，在過程自動(dòng)化系統(tǒng)和基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)的控制之下，根據(jù)帶鋼精軋出口的帶鋼溫度、速度等數(shù)據(jù)和其它工藝設(shè)備參數(shù)，經(jīng)過模型運(yùn)算（包括預(yù)設(shè)定計(jì)算、修正設(shè)定計(jì)算、自學(xué)習(xí)計(jì)算），控制層流冷卻區(qū)的冷卻設(shè)備的集管組態(tài)，實(shí)現(xiàn)對帶鋼的冷卻模式、卷取溫度和冷卻速率的控制，將熱軋帶鋼按預(yù)定路徑冷卻到工藝要求的卷取溫度，使其力學(xué)性能和金相組織結(jié)構(gòu)達(dá)到預(yù)定的質(zhì)量要求 。,1 功能概述,層流冷卻過程設(shè)定模型,2005.10,1.1 主要設(shè)備概述,2005.10,1.2 層冷模型與其它功能的關(guān)系,過程設(shè)定系統(tǒng),層冷 模型,PDI數(shù)據(jù),精軋?jiān)O(shè)定數(shù)據(jù),實(shí)測數(shù)據(jù),歷史數(shù)據(jù),層別數(shù)據(jù),自學(xué)習(xí),設(shè)定結(jié)果, 級(jí),級(jí),報(bào)警信

3、息,報(bào)表文件,終端,2005.10,1.3 層冷模型描述,層冷模型六部分,計(jì)算準(zhǔn)備處理,預(yù)設(shè)定計(jì)算,修正設(shè)定計(jì)算,反饋控制計(jì)算,自學(xué)習(xí)計(jì)算,控制終了處理,如鋼種組別、冷卻模式、特殊控制模式 以及模型計(jì)算時(shí)的各種參數(shù)數(shù)據(jù),進(jìn)行與帶鋼頭部的冷卻集管組態(tài)的預(yù)設(shè)定,修正與帶鋼各樣本段對應(yīng)的冷卻集管組態(tài),由基礎(chǔ)自動(dòng)化完成,基于控制目標(biāo)的實(shí)測值和模型計(jì)算值之間的 偏差，對控制模型中的學(xué)習(xí)項(xiàng)進(jìn)行修正，糾 正模型預(yù)報(bào)偏差，以提高模型的預(yù)報(bào)精度， 改善控制效果,由基礎(chǔ)自動(dòng)化完成,2005.10,帶鋼位置的過程控制級(jí)跟蹤 模型中各種組別的確定 常規(guī)冷卻控制設(shè)定計(jì)算（僅以卷取溫度為控制目的） 冷卻速度控制計(jì)算 一組

4、集管內(nèi)的水冷溫降計(jì)算 空冷溫降計(jì)算,其它功能還包括,2005.10,1.4 啟動(dòng)邏輯,2005.10,1.5 冷卻控制方式,2005.10,1.6 冷卻模式, 缺省模式,2005.10,1.7 冷卻策略,前段主冷：顯微組織以鐵素體和 珠光體為主的普碳鋼和優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼,后段主冷：顯微組織以鐵素體和貝氏體 為主的的雙相鋼，以及厚度小于1.7mm的 碳素鋼和低級(jí)硅鋼的冷卻,稀疏冷卻：以控制微合金元素的 碳氮化物的析出為主的微合金鋼,按管稀疏,按組稀疏,2005.10,2.1 總體模塊關(guān)聯(lián),2 層冷模型控制模塊,2005.10,2.2 計(jì)算準(zhǔn)備處理模塊,計(jì)算準(zhǔn)備,組別索引 數(shù)據(jù)表查詢 控制模式和策略 模

5、型其它參數(shù) 熱頭熱尾處理 頭部特殊處理,2005.10,2.3 預(yù)設(shè)定模塊,預(yù)設(shè)定計(jì)算的主要功能是根據(jù)帶鋼精軋出口預(yù)報(bào)溫度、速度、帶鋼目標(biāo)厚度、帶鋼厚度預(yù)報(bào)值、卷取目標(biāo)溫度及冷卻控制策略等進(jìn)行層流冷卻控制設(shè)定預(yù)計(jì)算。設(shè)定計(jì)算輸出結(jié)果為初始集管組態(tài)。,2005.10,2.4 修正設(shè)定模塊,根據(jù)實(shí)測的各段的平均終軋溫度、速度和厚度，利用與預(yù)設(shè)定計(jì)算相同的模型計(jì)算各個(gè)區(qū)段的特有組態(tài)，由跟蹤系統(tǒng)起動(dòng)修正設(shè)定計(jì)算并確定輸出時(shí)刻,2005.10,段跟蹤及前饋控制功能,根據(jù)實(shí)測的精軋出口溫度FDT和所選定的控制模式計(jì)算必要冷卻量，對噴水組態(tài)進(jìn)行微調(diào)。此項(xiàng)微調(diào)按照分段長度周期進(jìn)行，因而需要對帶鋼進(jìn)行分段和段跟

6、蹤。,2005.10,熱頭熱尾處理功能,為了保證硬質(zhì)材、厚板的頭尾部的卷形良好和方便卷取，需要將帶鋼頭尾部的溫度提高，此功能稱為熱頭熱尾處理。可以通過把帶鋼頭尾端的目標(biāo)溫度在某一定區(qū)間范圍提高來實(shí)現(xiàn)熱頭熱尾功能。,尾部速度預(yù)測及溫度補(bǔ)償,由基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)完成,2005.10,2.5 自學(xué)習(xí)計(jì)算,水冷自學(xué)習(xí),空冷自學(xué)習(xí),前段,后段 層冷出口有高溫計(jì),短期自學(xué)習(xí),長期自學(xué)習(xí),頭部 中部 尾部,熱流密度系數(shù),學(xué)習(xí)系數(shù)穩(wěn)定,2005.10,3 通用處理模塊功能說明,3.1 常規(guī)冷卻控制設(shè)定,主冷區(qū)集管溫降示意圖,2005.10,最末集管開啟順序,各組集管后的帶鋼溫度及必要冷卻量的計(jì)算,2005.10,3

7、.2 常規(guī)冷卻再設(shè)定,第i組集管水冷溫降,第j組集管水冷溫降,每根集管的 水冷溫降,末集管中每根集管的水冷溫降,空冷時(shí)卷取溫度,目標(biāo)卷取溫度,冷卻區(qū)位置,CT點(diǎn),FDT點(diǎn),溫 度,FDT,：控制點(diǎn)到本次計(jì)算時(shí)刻已通過集管組的水 冷溫降累積值,：控制點(diǎn)由下一時(shí)刻開始的必要冷卻量,2005.10,控制點(diǎn) 再控制點(diǎn)的定義,控制點(diǎn)的個(gè)數(shù)為： N_control = int（帶鋼長度/跟蹤區(qū)段長度） 再計(jì)算點(diǎn)個(gè)數(shù)為： 3 再計(jì)算開始區(qū)個(gè)數(shù)：3,計(jì)算點(diǎn)之前的帶鋼溫度,必要冷卻量,從再計(jì)算區(qū)開始 的集管組態(tài),2005.10,3.3 冷卻速度設(shè)定計(jì)算,1、從FDT到P1的冷卻過程； 2、是從P1到P2的冷卻過

8、程； 3、是從P2到目標(biāo)卷取溫度的冷卻過程。,2005.10,式中，Tlast：必要冷卻量； FDT： 實(shí)測終軋溫度； Tx： 到當(dāng)前計(jì)算區(qū)間為止的帶鋼冷卻溫降累積值； Tfbk： 反饋段的初始溫降； Tair_before：從再計(jì)算區(qū)到使用的卷取高溫計(jì)處的空冷溫降； Tairi： 第i組集管對應(yīng)的空冷溫降； Tvt: 垂直噴射溫降。,1、再計(jì)算點(diǎn)在P1集管組之前（包括P1集管組）； 2、再計(jì)算點(diǎn)在P1集管組和P2集管組之間（包括P2集管組）； 3、是再計(jì)算點(diǎn)在P2后。,3.4 冷卻速度再設(shè)定計(jì)算,2005.10,空冷溫降模型,根據(jù)斯蒂芬玻爾茨曼定律，利用帶鋼散失的熱量等于熱焓量的變化這一熱平衡關(guān)系推出,2005.10,垂直噴射溫降模型,2005.10,水冷側(cè)噴溫降模型,2005.10,熱流密度系數(shù)模型,2005.10,上集管熱流密度模型,2005.10,下集管熱流密度模型,2005.10,每組集管溫降模型,2005.10,反饋計(jì)算模型,2005.10,水冷短期自學(xué)習(xí)模型,學(xué)習(xí)系數(shù)瞬時(shí)值的計(jì)算,總空冷溫降,每一組集管的空冷溫降,帶鋼