一種中厚板在線冷卻裝置及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種中厚板在線冷卻裝置及控制方法。該控制方法采集并繪制集管的流量和閥門開口度曲線；采集并繪制供水泵頻率與冷卻裝置終端的總水量之間的關(guān)系；根據(jù)設(shè)定供水壓力P0、設(shè)定集管流量F0以及預(yù)先采集到的集管流量與閥門開口度關(guān)系曲線，進(jìn)行線性插值計算，快速設(shè)定閥門開口度U0；根據(jù)設(shè)定供水壓力P0、設(shè)定總流量F以及預(yù)先采集到的供水量與供水泵頻率之間的關(guān)系曲線，進(jìn)行線性插值計算，快速設(shè)定供水泵頻率V0；當(dāng)集管閥門開口度和供水泵頻率達(dá)到設(shè)定值，控制單元的集管流量和供水壓力耦合閉環(huán)控制模塊投入運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對集管流量和供水壓力的快速高精度耦合控制，滿足供水系統(tǒng)壓力精度的控制需求。
【專利說明】一種中厚板在線冷卻裝置及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱軋中厚板冷卻【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種中厚板在線冷卻裝置及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，中厚板軋后控制冷卻技術(shù)受到了人們越來越多的重視。鋼鐵企業(yè)為了生產(chǎn)高性能產(chǎn)品提出了更高的冷卻速度及冷卻均勻性需求，傳統(tǒng)的層流冷卻裝置已不能滿足鋼鐵企業(yè)日益提高的冷卻性能需求。
[0003]TMCP 工藝(Thermo Mechanical Control Process,熱機(jī)械控制工藝)對軋后鋼板的金相組織和力學(xué)性能有著十分重要的影響。終冷溫度、冷卻速度等工藝參數(shù)的高精度控制是品種、規(guī)格多樣的中厚板超快速冷卻工藝嚴(yán)格執(zhí)行的基本保障。超快速冷卻系統(tǒng)采用帶有一定壓力的冷卻水對高溫鋼板進(jìn)行射流沖擊冷卻，從而獲得比常規(guī)加速冷卻更高的冷卻強(qiáng)度。集管作為超快冷系統(tǒng)最基本的控制單元其流量是最為核心的控制參數(shù)。集管流量調(diào)整范圍決定軋后產(chǎn)品冷卻速度的控制能力；集管流量調(diào)節(jié)的響應(yīng)速度、控制精度直接影響冷卻速率、終冷溫度等核心冷卻工藝參數(shù)的控制精度，甚至影響產(chǎn)品冷卻過程中的均勻性，進(jìn)而影響產(chǎn)品的組織性能均勻性及成材率。
[0004]現(xiàn)有冷超快冷卻設(shè)備，由于技術(shù)比較落后，沒有結(jié)合更加精確的控制元件和檢測元件，冷卻控制精度達(dá)不到要求，本專利采用先進(jìn)的元件進(jìn)行設(shè)計，滿足了現(xiàn)有的鋼廠要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種中厚板在線冷卻裝置及控制方法，其能夠?qū)崿F(xiàn)對鋼板冷卻的精確控制。
[0006]上述目的是通過下述方案實(shí)現(xiàn)的:
一種中厚板在線冷卻裝置，其特征在于，所述冷卻裝置包括高壓變頻供水泵(I)、分流集水管(2)、旁通閥(4)、溫度計(6)、水壓計(7)、多個噴水集管(8)和控制單元(9)；
所述供水泵(I)的輸出端連接到所述分流集水管(2 )的進(jìn)水口 ；所述分流集水管(2 )的通過多條連接管路(10)連接到所述多個噴水集管(8)，在所述多條連接管路(10)上均安裝有流量氣動調(diào)節(jié)閥(3)和流量計(5)，在所述分流集水管(2)上還連接有旁通管路(11)，在該旁通管路(11)也安裝有旁通閥(12 );并且，所述分流集水管(2 )上連接有所述溫度計(6 )和水壓計(7)，該溫度計(6)和水壓計(7)的信號輸出連接到所述控制單元(9)，該控制單元(9 )的控制信號連接到供水泵以及各流量控制閥的控制端。
[0007]一種上述的冷卻裝置的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括:
(1)采集并繪制集管的流量和閥門開口度曲線；采集并繪制供水泵頻率與冷卻裝置終端的總水量之間的關(guān)系；
(2)根據(jù)設(shè)定供水壓力PO、設(shè)定集管流量H)以及預(yù)先采集到的集管流量與閥門開口度關(guān)系曲線，進(jìn)行線性插值計算，快速設(shè)定閥門開口度UO ;
(3)根據(jù)設(shè)定供水壓力PO、設(shè)定總流量F以及預(yù)先采集到的供水量與供水泵頻率之間的關(guān)系曲線，進(jìn)行線性插值計算，快速設(shè)定供水泵頻率VO ;
(4 )當(dāng)集管閥門開口度和供水泵頻率達(dá)到設(shè)定值，所述控制單元(9 )的集管流量和供水壓力耦合閉環(huán)控制模塊投入運(yùn)行；所述控制模塊根據(jù)設(shè)定流量H)與流量計檢測到集管實(shí)際流量Fl之間的偏差e=F0-Fl，設(shè)定閥門開口度補(bǔ)償量U'，修正調(diào)節(jié)閥開口度，從而實(shí)現(xiàn)對流量閉環(huán)控制；所述控制模塊根據(jù)設(shè)定供水壓力PO與壓力計檢測到水系統(tǒng)實(shí)際壓力Pl之間的偏差e=P0-Pl，基于PID算法設(shè)定供水泵頻率補(bǔ)償量V'，修正調(diào)節(jié)供水泵頻率，從而實(shí)現(xiàn)對供水系統(tǒng)壓力的閉環(huán)控制；在PID控制算法中，恒壓變頻供水系統(tǒng)主要分為變頻器、供水電機(jī)和供水管路三個過程:
G(S) = G1 (S)G2 O) G3 ⑶(I)
其中，變頻器的傳遞函數(shù)可設(shè)定為一個慣性環(huán)節(jié)，傳遞函數(shù)表示為:
【權(quán)利要求】
1.一種中厚板在線冷卻裝置，其特征在于，所述冷卻裝置包括高壓變頻供水泵(I)、分流集水管(2)、旁通閥(4)、溫度計(6)、水壓計(7)、多個噴水集管(8)和控制單元(9)； 所述供水泵(I)的輸出端連接到所述分流集水管(2 )的進(jìn)水口 ；所述分流集水管(2 )的通過多條連接管路(10)連接到所述多個噴水集管(8)，在所述多條連接管路(10)上均安裝有流量氣動調(diào)節(jié)閥(3)和流量計(5)，在所述分流集水管(2)上還連接有旁通管路(11)，在該旁通管路(11)也安裝有旁通閥(12);并且，所述分流集水管(2)上連接有所述溫度計(6)和水壓計(7)，該溫度計(6)和水壓計(7)的信號輸出連接到所述控制單元(9)，該控制單元(9 )的控制信號連接到供水泵以及各流量控制閥的控制端。
2.一種如權(quán)利要求1所述的冷卻裝置的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括: (1)采集并繪制集管的流量和閥門開口度曲線；采集并繪制供水泵頻率與冷卻裝置終端的總水量之間的關(guān)系； (2)根據(jù)設(shè)定供水壓力PO、設(shè)定集管流量H)以及預(yù)先采集到的集管流量與閥門開口度關(guān)系曲線，進(jìn)行線性插值計算，快速設(shè)定閥門開口度UO ; (3)根據(jù)設(shè)定供水壓力PO、設(shè)定總流量F以及預(yù)先采集到的供水量與供水泵頻率之間的關(guān)系曲線，進(jìn)行線性插值計算，快速設(shè)定供水泵頻率VO ； (4 )當(dāng)集管閥門開口度和供水泵頻率達(dá)到設(shè)定值，所述控制單元(9 )的集管流量和供水壓力耦合閉環(huán)控制模塊投入運(yùn)行；所述控制模塊根據(jù)設(shè)定流量H)與流量計檢測到集管實(shí)際流量Fl之間的偏差e=F0-Fl，設(shè)定閥門開口度補(bǔ)償量U'，修正調(diào)節(jié)閥開口度，從而實(shí)現(xiàn)對流量閉環(huán)控制；所述控制模塊根據(jù)設(shè)定供水壓力PO與壓力計檢測到水系統(tǒng)實(shí)際壓力Pl之間的偏差e=P0-Pl，基于PID算法設(shè)定供水泵頻率補(bǔ)償量V'，修正調(diào)節(jié)供水泵頻率，從而實(shí)現(xiàn)對供水系統(tǒng)壓力的閉環(huán)控制；在PID控制算法中，恒壓變頻供水系統(tǒng)主要分為變頻器、供水電機(jī)和供水管路三個過程:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制方法，其特征在于，調(diào)節(jié)過程中供水系統(tǒng)壓力變化將引起的集管流量波動F,，其將作為集管流量實(shí)測值的組成部分，在集管流量調(diào)節(jié)閉環(huán)中得到消除；同理，集管流量變化引起的供水系統(tǒng)壓力變化P,也將作為壓力實(shí)測值的組成部分，在供水壓力調(diào)節(jié)閉環(huán)中得到消除。
【文檔編號】B21B37/74GK103861879SQ201410121555
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】王丙興, 胡嘯, 王昭東, 王國棟, 李勇, 韓毅, 田勇 申請人:東北大學(xué)