一種用于硅鋼連續(xù)退火爐隔離段爐壓控制的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于硅鋼熱處理工藝中用于爐段氣氛阻隔的控制方法領(lǐng)域，具體涉及一種 硅鋼連續(xù)退火爐隔離段中爐壓的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 根據(jù)硅鋼熱處理工藝，干氣氛與濕氣氛爐段，各種配比的氮氫混合氣氛爐段，加熱 段與冷卻段都需要進行氣氛隔離，氣氛隔離通過調(diào)整兩爐段與中間隔離段間的爐壓差來實 現(xiàn)，因此需要設置用于爐壓控制的密封裝置。目前硅鋼線上的用于爐段氣氛阻隔的裝置由 隔離擋板、放散管及放散調(diào)節(jié)閥組成，但控制方法單一，主要是將隔離段爐壓與放散調(diào)節(jié)閥 組成閉環(huán)進行調(diào)節(jié)。但這種控制方法存在如下問題：其一、單一閉環(huán)調(diào)節(jié)，難以在任何情況 下都能確保良好的爐壓差，也就難以實現(xiàn)氣氛的良好隔離；其二、這種控制方法在調(diào)節(jié)自身 隔離段爐壓的同時必然會引起周邊爐段爐壓波動，而當退火爐需要對多個爐段氣氛配置隔 離段控制時，這種隔離段各自獨立的控制方式難免會引發(fā)更大的爐段爐壓波動，進而影響 了爐體爐壓的梯度及穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對目前硅鋼連續(xù)退火爐隔離段爐壓控制上的問 題，提供一種用于硅鋼連續(xù)退火爐隔離段爐壓控制的方法，在確保隔離段氣流隔離作用及 隔離段微正壓狀態(tài)的情況下，減少啟動氮氣保護程序的頻率用以減少對爐內(nèi)壓力及氣氛的 干擾。
[0004] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0005] -種用于硅鋼連續(xù)退火爐隔離段爐壓控制的方法，該隔離段由1#隔離擋板、2#隔 離擋板、放散管、放散調(diào)節(jié)閥及放散隔離擋板組成，控制方法包括如下步驟：
[0006] S1、壓力變送器測量1#爐區(qū)爐壓P01、2#爐區(qū)爐壓P02及1#隔離段爐氣爐壓P12， 并將各壓力數(shù)據(jù)P〇l、P02和P12傳送至PLC控制系統(tǒng)；
[0007] S2、PLC控制系統(tǒng)從獲取的1#爐區(qū)爐壓P01、2#爐區(qū)爐壓P02中選取最小的那個 值作為Pmin ;計算Pmin與1#隔離段爐氣爐壓P12差值，作為Pm ;
[0008] S3、考慮PLC控制系統(tǒng)的掃描時間以及爐區(qū)爐壓波動的變化速率，設定Pm的時間 周期t，計算Pm的時間變化APm = pm(t+l) - Pm(t)，以及時間變化率Epm = APm(t+l) -A Pm(t);由人工設定PID控制器的目標設定值Spm，而Pm為PID控制器的顯示值，PLC控 制系統(tǒng)將A Pm及Epm進行模糊化處理，并執(zhí)行PID參數(shù)模糊自整定程序，計算得到PID參 數(shù)；
[0009] S4、將步驟S3計算得到的PID參數(shù)代入PID控制器，PID控制器計算后將其輸出 值MV傳送給關(guān)聯(lián)運算控制器；
[0010] S5、計算1#隔離段爐氣爐壓P12與1#報警設定值SV1的差值與隔離段爐氣爐壓 最大量程P12max的占比API，即A
[0011] 1#隔離段放散閥正態(tài)系數(shù)K12與占比API滿足下式類正態(tài)分布函數(shù)的關(guān)系：
[0012] K12 = exp[-Ji ( APl-y)2]⑴
[0013] 式中，y為期望值、由人工根據(jù)經(jīng)驗設定，且y G (〇，1)，API G [0, y];
[0014] 將占比API代入公式（1)中，求得1#隔離段放散閥正態(tài)系數(shù)K12 ;
[0015] S6、按步驟S5同理，求得2#隔離段放散閥正態(tài)系數(shù)K23,具體如下：
[0016] 計算2#隔離段爐氣爐壓P23與2#報警設定值SV2的差值與隔離段爐氣爐壓最大 量程P23max的占比AP2,即力
[0017] 2#隔離段放散閥正態(tài)系數(shù)K23與占比A P2滿足下式類正態(tài)分布函數(shù)的關(guān)系：
[0018] K23 = exp [-Jr ( A P2-y )2] (2)
[0019] 式中，y為期望值、由人工根據(jù)經(jīng)驗設定，且y G (〇, 1)，AP2 G [0, y];
[0020] 將占比A P2代入公式（2)中，求得2#隔離段放散閥正態(tài)系數(shù)K23 ;
[0021] S7、根據(jù)步驟S5~S6得到的K12、K23,設定1#隔離段放散閥修正系數(shù)為J12,根 據(jù)1#隔離段放散閥修正系數(shù)J12大小受到1#隔離段正態(tài)系數(shù)K12和2#隔離段正態(tài)系數(shù) K23影響，計算1#隔離段放散閥修正系數(shù)J12 = K12XK23 ;
[0022] S8、根據(jù)步驟S4得到的模糊PID控制器輸出MV和步驟S7得到的1#隔離段放散 閥修正系數(shù)J12,通過關(guān)聯(lián)運算控制器計算1#隔離段放散閥輸出開度MV12 = J12XMV，并 將MV12計算結(jié)果賦給1#隔離段放散閥用以調(diào)節(jié)隔離段爐氣爐壓。
[0023] 按上述方案，計算其他隔離段放散閥修正系數(shù)時考慮相鄰兩側(cè)隔離段正態(tài)系數(shù)的 影響，與步驟S5~S7同理，2#放散閥修正系數(shù)為1#隔離段正態(tài)系數(shù)K12、2#隔離段正態(tài)系 數(shù)K23及3#隔離段正態(tài)系數(shù)K34的乘積，其他放散閥修正系數(shù)以此類推。
[0024] 本發(fā)明的有益效果：
[0025] 1、利用模糊PID控制技術(shù)提高隔離段爐氣爐壓差閉環(huán)控制的響應速度以及控制 精度，大大提高了硅鋼連續(xù)退火爐的隔離段對爐內(nèi)氣氛的分段隔離效果；
[0026] 2、利用類正態(tài)分布函數(shù)和對相鄰隔離段修正系數(shù)關(guān)聯(lián)性的建立，將隔離段和相鄰 隔離段的爐壓波動狀況用以對放散閥開度進行修正，減少啟動氮氣保護程序的頻率，因而 減少對爐內(nèi)壓力及氣氛產(chǎn)生干擾的概率，進而提高硅鋼連續(xù)退火爐的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。
【附圖說明】
[0027] 圖1是本發(fā)明實施例隔離段的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖2是本發(fā)明實施例隔離段組的控制原理圖；
[0029] 圖3是本發(fā)明實施例隔離段組的控制流程圖；
[0030] 圖中，1-1#隔離擋板，2-2#隔離擋板，3-放散管，4-放散調(diào)節(jié)閥，5-放散隔離擋板， 6-1#爐區(qū)爐氣，7-2#爐區(qū)爐氣，8-隔離段爐氣，9-1#爐區(qū)取壓孔，10-2#爐區(qū)取壓孔，11-隔 離段取壓孔。
【具體實施方式】
[0031] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解的是，該實施例并非對本發(fā)明的范圍進行限定，本領(lǐng) 域技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變換和改進，均應落入本發(fā)明確定的保護范圍 內(nèi)。
[0032] 如圖1所示，以1#隔離段區(qū)域為例，本發(fā)明所涉及的隔離段由1#隔離擋板1、2# 隔離擋板2、放散管3、放散調(diào)節(jié)閥4及放散隔離擋板5組成，1#隔離擋板1及2#隔離擋板 2從機械結(jié)構(gòu)方面阻隔出1#爐區(qū)爐氣6、2#爐區(qū)爐氣7及隔離段爐氣8三種氣氛，用以隔 離1#爐區(qū)爐氣6及2#爐區(qū)爐氣7,避免1#爐區(qū)爐氣6及2#爐區(qū)爐氣7互串，但單從機械 方面不能完全達到隔離效果，需要從氣流方面給予補充，因此隔離段采用放散方式，使在任 何情況下隔離段爐氣8爐壓均小于1#爐區(qū)爐壓及2#爐區(qū)爐壓，這樣1#隔離擋板1及2# 隔離擋板2泄露過來的氣體均能從隔離段流動到放散管3放散出去，以實現(xiàn)氣氛的完好隔 離。同時為防止外部空氣等串入爐內(nèi)產(chǎn)生危險，隔離段需要確保微正壓狀態(tài)；為防止隔離段 爐氣8爐壓過低，設置氮氣保護程序，通過打開氮氣切斷閥向隔離段通入氮氣以確保隔離 段的正壓狀態(tài)。
[0033] 結(jié)合圖2所示，壓力變送器PT-F0UPT-F02和PT-F12通過1#、2#爐區(qū)及隔離段取 壓孔獲取1#、2#爐區(qū)及隔離段爐內(nèi)壓力后，送給PLC控制系統(tǒng)運算處理并最終計算得到放 散調(diào)節(jié)閥PCV-F12的輸出開度，用于控制放散調(diào)節(jié)閥，進而穩(wěn)定1#、2#爐區(qū)及隔離段爐內(nèi)壓 力。
[0034] 為了防止外部空氣等串入爐內(nèi)產(chǎn)生危險，隔離段需要確保微正壓狀態(tài)，所以隔離 段爐氣爐壓P12也不能過低，如果過低，PLC系統(tǒng)會啟動氮氣保護程序，打開氮氣切斷閥 S0V-F12向隔離段通入氮氣以確保隔離段爐氣爐壓。
[0035] 但是保護氮氣的通入會造成一定時間內(nèi)爐內(nèi)壓力及氣氛的混亂，會對正常生產(chǎn)產(chǎn) 生嚴重影響，所以本發(fā)明給予的控制方法主要目的就是在確保隔離段微正壓狀態(tài)的情況 下，避免啟動氮氣保護程序，以維持正常的爐壓及爐內(nèi)氣氛。
[0036] 如圖1~圖3所示，以1#隔離段爐氣爐壓控制為例，本發(fā)明所述的用于硅鋼連續(xù) 退火爐隔離段爐壓控制的方法，包括如下步驟：
[0037] S1、壓力變送器分別在1#爐區(qū)取壓孔9、2#爐區(qū)取壓孔10、隔離段取壓孔11處測 量1#爐區(qū)爐壓P〇l、2#爐區(qū)爐壓P02及1#隔離段爐氣爐壓P12,并將各壓力數(shù)據(jù)P01、P02 和P12傳送至PLC控制系統(tǒng)；PLC控制系統(tǒng)獲取壓力數(shù)據(jù)后，將執(zhí)行兩路流程：其一是1#隔 離段自身的模糊PID控制運算流程，其二是1#隔離段放散閥開度修正系數(shù)的求解過程，最 后兩路流程匯聚在一起，計算出1#隔離段放散閥開度并給予控制。接下來按兩路流程進行 介紹：
[0038] 流程一 ：1#隔離段自身的模糊PID控制運算流程，此流程由該段的模糊PID控制 器完成；
[0039] S2、PLC控制系統(tǒng)從獲取的1#爐區(qū)爐壓P01、2#爐區(qū)爐壓P02中選取最小的那個 值作為Pmin，并計算Pmin與1#隔離段爐氣爐壓P12差值，作為Pm ;
[0040] S3、綜合考慮PLC控制系統(tǒng)的掃描時間以及爐區(qū)爐壓波動的變化速率，設定Pm的 時間周期t (通常可設定為0. 2s)，計算Pm的時間變化A Pm = Pm(t+1) - Pm(t)，以及時間 變化率Epm= APm(t+l)