本發(fā)明用于熱軋加熱爐爐溫控制
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其是加熱爐爐溫實時動態(tài)調(diào)整的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：加熱爐作為軋鋼廠中的重要熱能設(shè)備，其功能主要把鋼坯加熱成溫度均勻的熱坯，且能滿足高質(zhì)量軋制要求。隨著信息技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，軋鋼工業(yè)自動化控制水平也相應(yīng)地不斷提高。目前，由于市場競爭越來激烈，產(chǎn)品訂單越來越呈小批量、變規(guī)格趨勢，軋鋼加熱爐的加熱鋼坯規(guī)格鋼種變化越來越頻繁，軋制節(jié)奏也隨之改變，并愈呈常態(tài)化趨勢，傳統(tǒng)的爐溫控制技術(shù)已經(jīng)逐漸難以適應(yīng)軋制節(jié)奏變化和溫度控制精度發(fā)展的要求。在實際生產(chǎn)中，主要依靠人工在工藝范圍內(nèi)進行手動調(diào)節(jié)，需要頻繁查找工藝文件，工作勞動強度大，難以適應(yīng)不同鋼種和規(guī)格的加熱工藝頻繁切換需求，精度及靈活性差，加熱質(zhì)量受限于工人經(jīng)驗水平，無法實現(xiàn)計算機的自動設(shè)定。目前，一些較為先進的計算機控制系統(tǒng)解決這種問題一般通過數(shù)值模擬和預(yù)測的方法來實現(xiàn)的，例如《熱軋加熱爐爐溫動態(tài)設(shè)定控制方法》（專利申請?zhí)?00510024805.0），利用鋼坯加熱數(shù)學(xué)模型對鋼溫進行預(yù)測，并目標(biāo)鋼溫進行對比，并對偏差進行加權(quán)平均，作為爐溫調(diào)整的依據(jù)?！兑环N確定鋼坯加熱爐爐溫設(shè)定值的方法》（專利申請201310364670.7）通過數(shù)學(xué)模型預(yù)測各加熱段鋼坯在該段的出口溫度，并與理論目標(biāo)溫度對比，將其偏差作為前饋pid回路的輸入，以得到爐溫修正值，并結(jié)合出爐鋼溫的反饋值修正各段爐溫。上述兩種方法一般適用于生產(chǎn)節(jié)奏較為穩(wěn)定的工況，生產(chǎn)節(jié)奏一旦波動，鋼溫的調(diào)整速度無法跟上出鋼速度，單獨使用該技術(shù)無法滿足工程需要。技術(shù)實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供一種變生產(chǎn)節(jié)奏下的加熱爐爐溫設(shè)定方法和系統(tǒng)，實現(xiàn)計算機自動動態(tài)調(diào)整各段爐溫設(shè)定值，最大程度滿足單個鋼坯的出爐溫度和加熱質(zhì)量要求，降低加熱爐能耗，提高技術(shù)管理和自動化控制水平。該方法能識別出鋼節(jié)奏變化，并通過建立一種數(shù)學(xué)模型，在標(biāo)準(zhǔn)加熱工藝基礎(chǔ)上計算出當(dāng)前節(jié)奏下的加熱制度。該方法計算簡單、維護方便，適合工程在線應(yīng)用。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種變生產(chǎn)節(jié)奏下的加熱爐爐溫設(shè)定方法，包括一套標(biāo)準(zhǔn)加熱制度數(shù)據(jù)庫，一套生產(chǎn)節(jié)奏采集器模塊，一套鋼坯溫度跟蹤器模塊。其中標(biāo)準(zhǔn)加熱制度數(shù)據(jù)庫中存儲有不同厚度不同鋼種鋼坯標(biāo)準(zhǔn)在爐時間time0、爐內(nèi)各加熱段的爐溫設(shè)定值tf0（i）、爐內(nèi)各加熱段平均鋼溫ts0(i)等數(shù)據(jù)。生產(chǎn)節(jié)奏采集器模塊用于獲取加熱爐當(dāng)前出鋼時間間隔，可采用三種工作模式,分別為手動設(shè)定模式、軋線遠傳模式和歷史跟蹤模式；手動設(shè)定模式，由人工設(shè)定當(dāng)前出鋼時間間隔；軋線遠傳模式，通過通訊網(wǎng)絡(luò)遠程獲取軋線的軋鋼時間間隔；歷史跟蹤模式，通過跟蹤最近一段時間內(nèi)（一般取0.5~1小時）的加熱爐出爐時間記錄，對每相鄰兩塊鋼坯出鋼時間間隔進行加權(quán)平均處理，預(yù)測下一塊鋼坯的出鋼時間間隔，并將該數(shù)據(jù)作為當(dāng)前出鋼時間間隔。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述手動設(shè)定模式、軋線遠傳模式和歷史跟蹤模式可由人工根據(jù)生產(chǎn)實際情況自由選擇和切換，鋼坯溫度跟蹤器模塊是一套鋼坯加熱過程數(shù)學(xué)模型，主要是通過數(shù)值模擬計算的方法，利用爐溫?zé)狳c偶測量數(shù)據(jù)和爐內(nèi)鋼坯位置分布數(shù)據(jù)，跟蹤計算當(dāng)前爐內(nèi)各鋼坯的實時溫度，其中爐內(nèi)鋼坯位置分布可從加熱爐基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)中獲取，也可通過采集加熱爐入爐、前進、出爐等動作信號和數(shù)據(jù)跟蹤計算獲取。本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)奏的爐溫制度計算出不同節(jié)奏下的爐溫自動，大大降低了程序計算量，提高在線計算速度，也降低工藝工程師維護工作量。本發(fā)明能夠自動適應(yīng)熱軋生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)奏變化，實時動態(tài)調(diào)整加熱爐爐溫，并將加熱爐與軋機的生產(chǎn)節(jié)奏進行聯(lián)動和自動匹配，有效降低能耗，實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能目的。具體實施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明一種變生產(chǎn)節(jié)奏下的加熱爐爐溫設(shè)定方法，包括一套標(biāo)準(zhǔn)加熱制度數(shù)據(jù)庫，一套生產(chǎn)節(jié)奏采集器模塊，一套鋼坯溫度跟蹤器模塊。其中標(biāo)準(zhǔn)加熱制度數(shù)據(jù)庫中存儲有不同厚度不同鋼種鋼坯標(biāo)準(zhǔn)在爐時間time0、爐內(nèi)各加熱段的爐溫設(shè)定值tf0（i）、爐內(nèi)各加熱段平均鋼溫ts0(i)等數(shù)據(jù)。生產(chǎn)節(jié)奏采集器模塊用于獲取加熱爐當(dāng)前出鋼時間間隔，可采用三種工作模式,分別為手動設(shè)定模式、軋線遠傳模式和歷史跟蹤模式；手動設(shè)定模式，由人工設(shè)定當(dāng)前出鋼時間間隔；軋線遠傳模式，通過通訊網(wǎng)絡(luò)遠程獲取軋線的軋鋼時間間隔；歷史跟蹤模式，通過跟蹤最近一段時間內(nèi)（一般取0.5~1小時）的加熱爐出爐時間記錄，對每相鄰兩塊鋼坯出鋼時間間隔進行加權(quán)平均處理，預(yù)測下一塊鋼坯的出鋼時間間隔，并將該數(shù)據(jù)作為當(dāng)前出鋼時間間隔。其中，所述的手動設(shè)定模式、軋線遠傳模式和歷史跟蹤模式可由人工根據(jù)生產(chǎn)實際情況自由選擇和切換，鋼坯溫度跟蹤器模塊是一套鋼坯加熱過程數(shù)學(xué)模型，主要是通過數(shù)值模擬計算的方法，利用爐溫?zé)狳c偶測量數(shù)據(jù)和爐內(nèi)鋼坯位置分布數(shù)據(jù)，跟蹤計算當(dāng)前爐內(nèi)各鋼坯的實時溫度，其中爐內(nèi)鋼坯位置分布可從加熱爐基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)中獲取，也可通過采集加熱爐入爐、前進、出爐等動作信號和數(shù)據(jù)跟蹤計算獲取。其中，一種變生產(chǎn)節(jié)奏下的加熱爐爐溫設(shè)定方法的工作流程如下：（1）根據(jù)當(dāng)前鋼坯的鋼種厚度信息，從數(shù)據(jù)庫中查詢出該鋼種該厚度的各段標(biāo)準(zhǔn)爐溫設(shè)定值，獲取該鋼種鋼坯的各段標(biāo)準(zhǔn)爐溫設(shè)定值tf0(i)、標(biāo)準(zhǔn)在爐時間time0和各段平均鋼溫ts0(i)，并根據(jù)鋼坯寬度w、布料間隙dw和加熱爐長度l計算出標(biāo)準(zhǔn)出鋼間隔dtao0。dtao0＝time0*(w+dw)/l（2）調(diào)用生產(chǎn)節(jié)奏采集器，獲取加熱爐當(dāng)前出鋼時間間隔dtao。（3）調(diào)用鋼坯溫度跟蹤器，獲取當(dāng)前加熱段內(nèi)各鋼坯溫度的平均值ts(i)（4）對比標(biāo)準(zhǔn)出鋼間隔dtao0和當(dāng)前預(yù)測的出鋼時間間隔dtao，獲取節(jié)奏系數(shù)k，k=dtao/dtao0，并對節(jié)奏系數(shù)進行限幅，一般k限定在0.9~1.2間。然后采用以下公式計算當(dāng)前出鋼節(jié)奏下的爐溫設(shè)定值：tf(i)=(k*(tf0(i)^4-ts(i)^4)+ts0(i)^4)^0.25上式中，tf0(i)，ts(i)，ts0(i)均為絕對溫度，單位k。根據(jù)當(dāng)前鋼坯的鋼種厚度信息，從數(shù)據(jù)庫中查詢出該鋼種該厚度的標(biāo)準(zhǔn)加熱制度，獲取該鋼種鋼坯的各段標(biāo)準(zhǔn)爐溫設(shè)定值tf0（i）、標(biāo)準(zhǔn)在爐時間time0和各段平均鋼溫ts0(i)，并根據(jù)鋼坯寬度w、布料間隙dw和加熱爐長度l計算出標(biāo)準(zhǔn)出鋼間隔dtao0。dtao0＝time0*(w+dw)/l（2）調(diào)用生產(chǎn)節(jié)奏采集器，獲取加熱爐當(dāng)前出鋼時間間隔dtao。（3）調(diào)用鋼坯溫度跟蹤器，獲取當(dāng)前加熱段內(nèi)各鋼坯溫度的平均值ts(i)（4）對比標(biāo)準(zhǔn)出鋼間隔dtao0和當(dāng)前預(yù)測的出鋼時間間隔dtao，獲取節(jié)奏系數(shù)k，k=dtao/dtao0，并對節(jié)奏系數(shù)進行限幅，一般k限定在0.9~1.2間。然后采用以下公式計算當(dāng)前出鋼節(jié)奏下的爐溫設(shè)定值：tf(i)=(k*(tf0(i)^4-ts(i)^4)+ts0(i)^4)^0.25上式中，tf0（i），ts(i)，ts0(i)均為絕對溫度，單位k。以某鋼卷廠步進加熱爐為例，某鋼坯鋼種為q235，厚度220mm，寬度1200mm，標(biāo)準(zhǔn)在爐時間180分鐘，加熱爐長度42m，布料間隙50mm。在不同生產(chǎn)節(jié)奏下（不同出鋼時間間隔）的爐溫設(shè)定值如下表：加一段加二段加三段均熱段平均鋼溫61387010541180標(biāo)準(zhǔn)節(jié)奏（5.5分鐘/塊）爐溫設(shè)定1003123512851265慢節(jié)奏（6.5分鐘/塊）爐溫設(shè)定966119812581254快節(jié)奏（5分鐘/塊）爐溫設(shè)定1044125213001272其中，本發(fā)明專利通過以下步驟完成設(shè)定過程：（1）獲取當(dāng)前鋼坯鋼種、厚度信息；（2）根據(jù)鋼種、厚度數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫中查詢該鋼坯的各段標(biāo)準(zhǔn)爐溫設(shè)定值tf0(i)、在爐時間、各位置平均鋼溫ts0(i)等，計算標(biāo)準(zhǔn)出鋼時間間隔dtao0；（3）通過手動設(shè)置、采集軋鋼時間間隔、收集出鋼歷史記錄等方法，獲取加熱爐當(dāng)前出鋼時間間隔dtao；（4）對比標(biāo)準(zhǔn)出鋼時間間隔和當(dāng)前出鋼時間間隔，計算節(jié)奏系數(shù)k，利用基本公式tf(i)=(k*(tf0(i)^4-ts(i)^4)+ts0(i)^4)^0.25計算當(dāng)前節(jié)奏下的爐溫設(shè)定值。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁12