[发明专利]一种加热炉温度设定的控制方法

说明书

一种加热炉温度设定的控制方法，属于轧钢加热炉控制领域。本发明能够有效解决加热炉多种钢坯混装、钢坯规格及生产节奏变化频繁时，目标温度不能自动设定的问题。本发明是将炉内钢坯分布、钢坯信息，把这些信息发送给加热制度模块和专家预测系统模块，经过分析运算，得知每段每块板坯的加热曲线，通过加权平均算法得出每段初始温度设定，接着通过专家系统预判每段温度预测优化补偿。控制方法模块结合加热制度和专家预测系统的优化，通过动态加权给出每段最终温度设定，然后下发给L1一级自动控制系统。提高了加热炉的生产效率，节约了人工成本，并提高了钢坯的加热质量。

技术领域

本发明提出了一种加热炉温度设定的自适应控制策略，根据炉内钢坯分布、板坯信息情况及温度加热制度，计算获得每块板坯在炉内实时位置的目标加热温度，通过加权平均算法和专家系统的温度优化补偿，计算给出加热炉各段目标温度设定值的方法。

背景技术

轧钢加热炉是钢铁工业中最重要的热加工设备之一,其控制的任务是在获得满足轧机开轧所要求的钢坯温度分布的前提下,保持燃气和助燃空气流量的合理比值,使其充分燃烧,取得最佳的燃烧效率,实现最小的钢坯表面烧损和能耗,提高产品的产量和质量,达到环保和节能的目标。由于轧钢加热炉本质上是一个具有大惯性、大滞后、多变量以及时变的非线性系统,工作机理复杂,因此难以建立精确的数学模型,用常规的控制方法难以达到满意的控制效果。

对于特定的温度设定值而言，提出了一种基于分离方法的加热炉模糊专家控制策略，该策略在温度偏差较小时使用模糊控制，保证较好的控制精度,在温度偏差较大时采用专家控制,保证快速的升温和降温效果,同时按照生产率模型调节空气流量,克服了传统控制策略中无法解决的燃气热值波动时空气燃料比难以自动修正的缺陷。但是，这种控制策略并不能解决炉内有多种不同规格钢坯混装的温度自适应控制。

由于不同厚度、不同品种的钢坯，各自加热目标温度不同，钢坯加热温度难以控制，加热质量不高。针对这种情况，提出了一种优化加热炉二级控制模型参数的方法，该方法是以板坯温度黑匣子实验测试结果为依据，结合加热炉内部结构以及钢坯加热温度需求，完成对加热炉二级控制模型参数的调整、修改(包括：炉膛辐射系数、热量传递系数、炉段分区、自动燃烧炉温设定值等)，实现加热炉二级控制模型参数的优化，提高钢坯加热温度控制准确性，改善钢坯加热质量。然而这种方法虽然提高了钢坯温度跟踪的精度，但是温度设定采用加权平均法，仅对于品种比较单一、规格比较整齐的钢坯有效，并不适用节奏变化幅度大、钢坯品种多及钢坯规格参差不齐的情况。

针对目前加热炉订单品种多种多样，钢坯规格参差不齐以及生产节奏变化频繁的现状，本发明提出了一种加热炉温度设定的自适应控制策略。这种策略首先根据炉内钢坯分布、板坯信息情况及温度加热制度，计算获得每块板坯在炉内实时位置的目标加热温度，然后通过专家系统规则库，计算给出加热炉各段目标温度设定值。这种方法有效解决了加热炉多种钢坯混装、钢坯规格及生产结构变化频繁时，目标温度不能自动设定的问题，提高了加热炉的生产效率，并提高了钢坯的加热质量。

发明内容

一种加热炉温度设定的控制方法，其特征在于加热炉分区及控制系统结构设计。

加热炉目前按如下区域划分为四段，即预热段、加热一段、加热二段及均热段。每一段上、下均设有一支热电偶用于检测相应炉膛温度。每一段均设有煤气流量调节阀和空气流量调节阀用于煤气和空气的流量控制，从而控制各段炉膛温度。

温度设定的自适应控制系统包括如下几个环节：炉内钢坯分布及钢坯信息情况、加热制度模块、专家预测系统、控制方法及L1控制系统。其控制系统流程如图1。其中，炉内钢坯分布及钢坯信息情况这个环节主要是获取板加热炉各段的钢坯种类、钢坯规格、钢坯位置及钢坯数量等钢坯信息。然后把这些信息发送给加热制度模块和专家预测系统模块，经过分析运算，得知每段每块板坯的加热曲线，然后通过加权平均算法得出每段初始温度设定，接着通过专家系统预判每段温度预测优化补偿。控制方法模块结合加热制度和专家预测系统的优化，通过动态加权给出每段最终温度设定，然后下发给L1一级自动控制系统。