[发明专利]一种面向铝压铸熔炉的工艺参数节能优化方法

权利要求书

1.一种面向铝压铸熔炉的工艺参数节能优化方法，包括如下步骤：

(1)通过实验拟合出熔炉的保温功率与保温池铝液高度h的关系如下：

其中：ΔP_h和均为以上关系式中待拟合的相关系数；

(2)通过实验拟合出熔炉的熔化功率与熔化速率v的关系如下：

其中：k_m、b_m和均为以上关系式中待拟合的相关系数；

(3)通过实验拟合出熔炉的氧化烧损率η_o(v)与熔化速率v的关系如下：

η_o(v)＝k_o*v^-P

其中：k_o和P均为以上关系式中待拟合的相关系数；

(4)基于上述关系建立以保温、熔化和烧损三者总成本最低为目标的函数模型f如下：

f＝(E_h(v，h_max)+E_m(v，h_max))*p_e+O_r(v)*p_a

η_o(v)≥η_min，h_max∈(h_min，h_lim)，

其中：E_h(v，h_max)为熔炉的保温能耗，E_m(v，h_max)为熔炉的熔化能耗，O_r(v)为熔炉的烧损量，p_e和p_a分别为能源和材料的价格，η_min为最低要求的烧损率，h_max为保温池的铝液高度最大值，h_min为保温池的铝液高度最小值，h_lim为保温池的铝液高度极限值，t_c为生产一个压铸件的周期时间，u为一个周期时间t_c内的铝液消耗量，v_max为熔炉的最大熔化速率；

所述保温能耗E_h(v，h_max)的表达式如下：

所述熔化能耗E_m(v，h_max)的表达式如下：

所述烧损量O_r(v)的表达式如下：

O_r(v)＝η_o(v)*n_p*u

其中：n_p为压铸件的计划生产数量，为熔炉的平均待机功率，ΔP_h和为熔炉保温功率与保温池铝液高度h的关系式中待拟合的相关系数，为向下取整函数，为向上取整函数，t_s＝t_c*n_p-t_w，ΔE_c为熔炉从恢复熔化状态开始到正常熔化出液这段时间的能量消耗，H(v，h_max)、F(v，h_max)、S₁、S₂、S₃、T₁以及T₂均为中间变量；

所述中间变量S₁的表达式如下：

当m₁＝0且m₂＝0，则：

当m₁＝0且m₂≠0，则：

当m₁≠0且m₂＝0，则：

当m₁≠0且m₂≠0，则：

所述中间变量S₂的表达式如下：

当m₂＝0，则S₂＝S₁；当m₂≠0，则：

当m₂₁＝0，则：

当m₂₁≠0，则：

所述中间变量S₃的表达式如下：

若(t-T₁)％T₂＝0，则S₃＝0，％为求余运算符，否则：

t₁＝(t-T₁)％T₂

在m₂≠0情况下：

若m₃＝0，则：

若m₃≠0，则：

在m₂＝0情况下：

若m₃＝0，则：

若m₃≠0，则：

所述中间变量T₁和T₂的表达式如下：

当m₂＝0，则T₂＝T₁；当m₂≠0，则：

(5)利用遗传算法对上述函数模型f进行优化求解得到铝液高度最大值h_max、熔化速率v以及停止熔化时间s_t，所述停止熔化时间s_t的计算表达式如下：

s_t＝t₂+T₁+T₂*(n+1)

进而利用这些工艺参数对熔炉系统进行节能控制。