宝钢三热轧加热炉计算机控制技术研究

论文摘要

加热炉是热轧生成中的一个重要环节,它直接影响设备稳定、板坯加热质量、燃料消耗、生产节奏等。加热炉计算机控制是加热炉生产的自动化控制设备,它代表了自动化控制水平。本文从工程实际出发,以宝钢三热轧加热炉计算机控制为研究对象,结合现有经验和技术,针对其中新技术、新设备、新产品等特点进行分析研究,设计并实现适合现场生产控制需求的加热炉计算机控制功能。本文的主要内容有以下几个方面,首先,对整个加热炉计算机控制总体设计进行介绍；其次,针对整个计算机控制中的核心部分——部分模型算法进行研究；最后在简单介绍加热炉计算机控制整体实现的基础上,重点介绍部分模型算法研究结果的实现。其中模型部分的研究内容有如下几个方面：时间预测模型通过抽出节奏、学习修正和搬送预测等方面的算法优化达到减小预测和实绩的偏差。热平衡计算模型通过燃料、加热物料、炉体冷却等方面统计分析,实现对加热炉运行状况的有效监测。炉气温度计算模型根据现场实际的炉型和炉内监测设备的布置情况,兼顾蓄热式炉和普通高温炉的各自特点,设计了一种通用灵活的拟合算法。轧线反馈模型通过加强过滤条件、考虑温降时间等重要影响因素,使得温度反馈实绩真正起到应有的实际效果。板坯温度模型在考虑现有计算机设备和实际需求的基础上,通过综合分析研究,设计了以一维差分算法实现两维差分功能的新颖模型算法。实际结果表明,本文所提出的计算机控制设计,在模型算法上有良好的跟踪和控制性能,提供直观和实用的评价方法,降低加热炉生产过程中不必要的能源浪费。在计算机控制功能设计与实现上以适合现场控制为主,同时考虑设计的复用性,为其它类似工程打下扎实的基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 研究的目的
• 1.2 加热炉控制技术的发展
• 1.3 加热炉生产工艺
• 1.4 研究项目的概述
• 1.5 总体设计介绍
• 1.5.1 加热炉计算机系统设计介绍
• 1.5.2 中间平台介绍
• 1.5.3 加热炉计算机控制的外部关联
• 1.5.4 加热炉计算机控制的模型关联关系
• 1.5.5 模型功能简介
• 第2章 时间预测
• 2.1 时间预测概述
• 2.2 时间预测算法
• 2.2.1 抽出节奏计算
• 2.2.2 抽出节奏算法改进
• 2.2.3 抽出节奏学习算法的优化
• 2.3 时间预测相关的研究
• 2.3.1 最小在炉时间计算方法
• 2.3.2 实时计算和搬送预测改进
• 2.4 时间预测优化结果比较
• 第3章 加热炉热平衡计算
• 3.1 概述
• 3.2 热平衡算法介绍
• 3.2.1 燃料部分的热量计算
• 3.2.2 加热物料部分的热量计算
• 3.2.3 炉体冷却部分的热量计算
• 3.3 热平衡算法研究
• 3.3.1 汽化冷却的热量计算方法
• 3.3.2 炉体散热的热量计算方法
• 3.4 热平衡算法结果评价方法
• 第4章 炉气温度分布计算
• 4.1 设备布置情况概述
• 4.2 炉宽方向调整算法研究
• 4.3 炉长方向修正算法研究
• 4.3.1 炉长方向补偿概述
• 4.3.2 可控制段的情况
• 4.3.3 可控制段之间的交叉区域的情况
• 4.3.4 均热段出口的情况
• 第5章 板坯温度模型
• 5.1 板坯温度模型概述
• 5.2 板坯温度模型算法
• 5.2.1 比热和热传导系数算法
• 5.2.2 板坯表面热流算法
• 5.2.3 板坯分布温度算法
• 5.2.4 板坯平均温度算法
• 5.3 板坯温度模型特点介绍
• 第6章 粗轧反馈计算
• 6.1 粗轧反馈计算概述
• 6.2 粗轧反馈计算学习算法
• 6.3 空冷时间影响分析
• 6.4 温降量学习算法
• 6.5 抽出目标温度学习算法改进
• 6.6 粗轧反馈的结果分析
• 第7章 设计与实现
• 7.1 加热炉计算机控制整体设计简介
• 7.2 加热炉管理架构设计
• 7.2.1 单个加热炉接口类的设计
• 7.2.2 加热炉管理的对象设计
• 7.3 板坯管理的架构设计
• 7.3.1 板坯管理接口类的设计
• 7.3.2 板坯管理的对象的设计
• 7.3.3 板坯管理的对象唯一性的设计
• 7.4 时间预测算法实现
• 7.5 热平衡计算实现
• 7.6 炉气温度计算实现
• 7.7 板坯温度模型实现简介
• 7.8 动态模拟设计
• 7.9 整体功能容错功能设计
• 第8章 结论
• 8.1 工作总结
• 8.2 前景展望
• 参考文献
• 致谢