專利名稱：冷軋酸洗酸濃度控制方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種冷軋帶鋼酸洗酸濃度控制方法和裝置。
背景技術：
冷軋帶鋼生產(chǎn)中的一道重要工序就是酸洗，酸洗是用化學方法除去金屬表面氧化
鐵皮的化學過程。帶鋼表面上的氧化鐵皮(&203都是不溶解于水的堿性
氧化物，當它們浸泡在酸液里時，這些堿性氧化物就與酸發(fā)生一系列化學反應。碳素鋼或低合金鋼表面上的氧化鐵皮具有疏松、多孔和裂紋的性質，這些氧化鐵皮隨同帶鋼一起矯直、拉矯、傳送，經(jīng)過反復彎曲，使這些縫隙進一步加大，所以酸溶液與氧化鐵皮反應的同時也與大綱帶鋼的基體鐵發(fā)生化學反應。酸洗的目的是要清除帶鋼表面的氧化層，常規(guī)的酸洗普遍存在酸濃度控制的滯后性，無法實現(xiàn)鹽酸濃度的穩(wěn)定控制，實際生產(chǎn)過程中鹽酸濃度波動大，造成帶鋼清洗質量不穩(wěn)定，并且酸的使用量偏大，造成鹽酸的浪費。目前世界上現(xiàn)有的酸洗機組大多采用手動酸濃度控制，主要原因是酸濃度實時測量的準確性很難保證，沒有成熟的測量及控制方案。一般是人工定時采樣并用滴定法(titration)對樣品的酸濃度進行分析，再根據(jù)實踐經(jīng)驗進行補酸實施酸濃度手動控制，這種方法的最大缺點是控制的滯后性，因為實際酸濃度的變化與許多因素密切相關，例如機組的運行速度、帶鋼的寬度、帶鋼表面的氧化程度及鋼種等等，所以人工的控制方法勢必造成酸濃度忽高忽低波動大，對帶鋼的清洗質量造成不穩(wěn)定。中國專利公開號CN1462321公開了一種連續(xù)酸洗方法和連續(xù)酸洗裝置，其連續(xù)酸洗方法是，一邊分別向構成連續(xù)酸洗裝置的多個酸洗槽中兩個以上酸洗槽內(nèi)供給酸液，一邊對輸送的帶鋼進行酸洗時，用所述的帶鋼上氧化鐵皮的厚度、所述的帶鋼的寬度和所述的帶鋼的輸送速度求出酸液總供給量，用所述的帶鋼的酸洗模式和所述的帶鋼的輸送速度求出向所述的兩個以上酸洗槽中各自酸液供給量的分配比例。酸洗管路控制裝置預測儲存在連續(xù)酸洗裝置的第三槽和最終槽中的酸洗液酸洗時消耗的酸量，確定分別對第三槽和最終槽中酸洗液的供給量，使酸液供給系統(tǒng)供給酸液。酸濃度連續(xù)測定裝置對分別儲存在被供酸液的第三槽和最終槽中酸洗液的酸濃度作連續(xù)測定，并且根據(jù)連續(xù)測得的被測酸濃度值由酸液供給系統(tǒng)向第三槽和最終槽供給酸液，以便使儲存在第三槽和最終槽中酸洗液的酸濃度分別與目標值互相匹配。這樣可以使從最終槽排出酸洗液的、受到限制的酸濃度增加到12%，同時使儲存在其他酸洗槽中酸洗液的酸濃度增加。中國專利公開號CN1280633公開了一種酸濃度連續(xù)測定裝置，其中組合有設有能使酸洗槽中容納酸洗液的酸洗液連續(xù)沿一個方向通過通路的本體，設置在本體上并以實際上連續(xù)測定流經(jīng)通路的酸洗液用的密度計、溫度計和電導率計，以及根據(jù)這些測定結果計算酸洗液酸濃度用的計算裝置。使用這種酸濃度連續(xù)測定裝置，反饋控制構成連續(xù)酸洗設備的數(shù)個酸洗槽中最終酸洗槽內(nèi)的鹽酸濃度。上述公開的文獻中，涉及了酸濃度測量裝置，所采用的測量方法涉及了溫度測量、密度測量和電導率測量，利用溫度、密度和電導率推算出酸濃度。采用的是單變量控制酸濃度的方法，整個測量時間較長，需要I小時，是一種間斷測量法。由于酸濃度控制的滯后性，無法實現(xiàn)鹽酸濃度的穩(wěn)定控制，在實際生產(chǎn)過程中鹽酸濃度波動大，造成帶鋼清洗質量不穩(wěn)定，并且酸的使用量偏大，造成鹽酸的浪費。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種本發(fā)明冷軋酸洗酸濃度控制方法和裝置，該控制方法采用多變量解耦控制方法實現(xiàn)酸濃度閉環(huán)控制，從而節(jié)約鹽酸用量，減少廢酸再生數(shù)量，降低環(huán)境污染。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案
一種冷軋酸洗酸濃度控制方法，在酸洗生產(chǎn)線的酸循環(huán)槽上配置三個加酸罐，三個加酸罐之間是互相連通的，在每一個加酸罐與酸槽的酸溶液回流管道上串聯(lián)接一個酸濃度測量裝置，通過酸濃度測量裝置測量得到生產(chǎn)線上酸槽內(nèi)酸溶液的實際酸濃度值經(jīng)酸濃度分析器后饋給多變量控制器，在多變量控制器內(nèi)與工藝要求給定的酸濃度值比較，其差值作為多變量控制器模型的輸入值；由于三個加酸罐之間的酸濃度是互相影響的，即測量得到的酸濃度值是互相關聯(lián)的，因此必須找出三個測量點的酸濃度之間的耦合關系，建立生產(chǎn)線酸循環(huán)槽的數(shù)學模型，并進行多變量解耦合計算，將多變量控制系統(tǒng)轉化為單變量控制系統(tǒng)；具體步驟是
第一步，建立酸洗生產(chǎn)線上被控對象酸洗槽的多變量數(shù)學模型
生產(chǎn)線酸槽的被控對象加酸罐傳遞函數(shù)矩陣Gi(S)的表達式為
權利要求
1.一種冷軋酸洗酸濃度控制方法，其特征是在酸洗生產(chǎn)線的酸循環(huán)槽上配置三個加酸罐，三個加酸罐之間是互相連通的，在每一個加酸罐與酸槽的酸溶液回流管道上串聯(lián)接一個酸濃度測量裝置，通過酸濃度測量裝置測量得到生產(chǎn)線上酸槽內(nèi)酸溶液的實際酸濃度值經(jīng)酸濃度分析器后饋給多變量控制器，在多變量控制器內(nèi)與工藝要求給定的酸濃度值比較，其差值作為多變量控制器模型的輸入值；由于三個加酸罐之間的酸濃度是互相影響的，即測量得到的酸濃度值是互相關聯(lián)的，因此必須找出三個測量點的酸濃度之間的耦合關系，建立生產(chǎn)線酸循環(huán)槽的數(shù)學模型，并進行多變量解耦合計算，將多變量控制系統(tǒng)轉化為單變量控制系統(tǒng)；具體步驟是 第一步，建立酸洗生產(chǎn)線上被控對象酸洗槽的多變量數(shù)學模型 生產(chǎn)線酸槽的被控對象加酸罐傳遞函數(shù)矩陣Gi(S)的表達式為
2.根據(jù)權利要求I所述的冷軋酸洗酸濃度控制方法，其特征是所述第一步中，三個加酸罐的截面積取值為4= =U3 = I^m2 ,工藝允許的加酸流量的偏差量取值為A = 0.6; A = 0.5,爲=0.36 ;代入式(7)，則加酸罐傳遞函數(shù)矩陣σ(ε)值
3.根據(jù)權利要求2所述的冷軋酸洗酸濃度控制方法，其特征是所述第四步中酸濃度反饋增益取值為
4.根據(jù)權利要求I或2或3所述的冷軋酸洗酸濃度控制方法，其特征是 第五步，調(diào)整酸濃度反饋增益${^,作閉環(huán)系統(tǒng)的階躍仿真曲線，調(diào)整酸濃度反饋增益順，完成多變量閉環(huán)控制系統(tǒng)設計。
5.根據(jù)權利要求4所述的冷軋酸洗酸濃度控制方法，其特征是 第六步，閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真，通過現(xiàn)有的仿真軟件能得到系統(tǒng)的單位階躍響應曲線，調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)包括輸入?yún)?shù)設定值、預補償器傳遞函數(shù)矩陣；、動態(tài)補償器傳遞函數(shù)矩陣和酸濃度反饋增益，使各個主通道沒有超調(diào)現(xiàn)象，滿足系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差和響應速度要求。
6.一種冷軋酸洗酸濃度控制裝置，包括酸濃度分析器、傳感器、儀表設定和顯示系統(tǒng)、控制器、執(zhí)行機構；其特征是所述傳感器包括電導率傳感器和溫度傳感器，電導率傳感器測量生產(chǎn)線酸循環(huán)槽出口端的溶液電導率，溫度傳感器測量生產(chǎn)線酸循環(huán)槽出口端的溶液溫度；溫度傳感器和電導率傳感器的信號輸出給酸濃度分析器，在酸濃度分析器中計算得到酸洗槽內(nèi)溶液的濃度，該濃度饋給控制器；所述控制器為多變量控制器，多變量控制器包括動態(tài)補償控制器和預補償控制器，多變量控制器根據(jù)輸入的酸濃度信號設定值和傳感器測量得到的酸濃度實際值進行多變量解耦計算，計算出控制變量輸出給執(zhí)行機構； 執(zhí)行機構分別控制各個加酸罐上的輸液泵和輸液閥，各個加酸罐是互相連通的，對循環(huán)酸槽酸濃度進行輸送酸液控制。
7.根據(jù)權利要求6所述的冷軋酸洗酸濃度控制裝置，其特征是所述加酸罐為三個，分別位于鋼板進入酸槽的入口處、出口處和酸洗槽的中間位置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種冷軋酸洗酸濃度控制方法和裝置，該方法是在酸洗生產(chǎn)線的酸循環(huán)槽上配置三個加酸罐，三個加酸罐之間是互相連通的，在每一個加酸罐與酸槽的酸溶液回流管道上串接一個酸濃度測量裝置，通過酸濃度測量裝置測量得到生產(chǎn)線上酸槽內(nèi)酸溶液的實際酸濃度值經(jīng)酸濃度分析器后饋給多變量控制器，在多變量控制器內(nèi)與工藝要求給定的酸濃度值比較，其差值作為多變量控制器模型的輸入值；由于三個加酸罐之間的酸濃度是互相影響的，因此必須找出三個測量點的酸濃度之間的耦合關系，建立生產(chǎn)線酸循環(huán)槽的數(shù)學模型，并進行多變量解耦合計算。本發(fā)明的控制方法能實現(xiàn)酸濃度閉環(huán)控制，從而節(jié)約鹽酸用量，減少廢酸再生數(shù)量，降低環(huán)境污染。
文檔編號C23G3/02GK102929303SQ20111023113
公開日2013年2月13日 申請日期2011年8月12日 優(yōu)先權日2011年8月12日
發(fā)明者唐安祥, 申屠理鋒 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司