一種連續(xù)退火機組生產(chǎn)過程工藝參數(shù)設定與在線優(yōu)化方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋼鐵企業(yè)連續(xù)退火機組的自動控制技術(shù)領域，特別涉及一種連續(xù)退火 機組生產(chǎn)過程工藝參數(shù)設定與在線優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在鋼鐵企業(yè)冷軋廠連續(xù)退火機組的實際生產(chǎn)過程中，帶鋼的硬度是評價帶鋼產(chǎn)品 質(zhì)量的重要指標。而且，對連續(xù)退火機組的相關(guān)工藝參數(shù)進行控制，以保證帶鋼產(chǎn)品硬度在 合同規(guī)定的范圍內(nèi)，同時兼顧節(jié)能降耗和機組產(chǎn)能提高，一直是冷軋廠連續(xù)退火機組生產(chǎn) 過程控制的首要任務。然而，由于連續(xù)退火機組生產(chǎn)線較長，包含多個生產(chǎn)階段，而每個生 產(chǎn)階段又涉及多個與帶鋼產(chǎn)品硬度相關(guān)的工藝參數(shù)，使得整個連續(xù)退火機組需要進行相關(guān) 控制的工藝參數(shù)元素多達30余項；另外，在各個生產(chǎn)階段的處理過程中都會發(fā)生復雜的熱 交換和帶鋼內(nèi)部的金屬相變過程，同時，各生產(chǎn)階段之間又存在耦合關(guān)系。當前的連續(xù)退 火機組實際生產(chǎn)過程中主要依靠現(xiàn)場操作人員的經(jīng)驗對連續(xù)退火機組的工藝參數(shù)進行設 定和優(yōu)化，但是，由于連續(xù)退火機組生產(chǎn)過程的復雜性，人工方法難以實現(xiàn)對連續(xù)退火機組 生產(chǎn)工藝的優(yōu)化控制，經(jīng)常出現(xiàn)帶鋼質(zhì)量不達標、能源消耗大、機組產(chǎn)能無法充分發(fā)揮等問 題。然而，當前多集中于對連續(xù)退火機組某一生產(chǎn)階段控制方法的研宄，而沒有實現(xiàn)對整條 連續(xù)退火機組工藝參數(shù)的優(yōu)化與控制，更沒有在對整條連續(xù)退火機組工藝參數(shù)進行優(yōu)化與 控制的同時兼顧機組能源消耗的優(yōu)化和機組產(chǎn)能的優(yōu)化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種連續(xù)退火機組生產(chǎn)過程工藝參數(shù)設定 與在線優(yōu)化方法。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0005] 一種連續(xù)退火機組生產(chǎn)過程工藝參數(shù)設定與在線優(yōu)化方法，包括連續(xù)退火機組生 產(chǎn)工藝參數(shù)靜態(tài)優(yōu)化階段和連續(xù)退火機組生產(chǎn)工藝參數(shù)在線動態(tài)優(yōu)化階段；
[0006] 所述連續(xù)退火機組生產(chǎn)工藝參數(shù)靜態(tài)優(yōu)化階段，為對連續(xù)退火機組生產(chǎn)工藝參數(shù) 進行靜態(tài)優(yōu)化進而確定其最優(yōu)設定值的過程；其中每一個所述的連續(xù)退火機組工藝參數(shù)均 由以下27項工藝參數(shù)元素組成：中央段速度、加熱爐（HF)1區(qū)爐溫、加熱爐（HF) 2區(qū)爐溫、 加熱爐（HF) 3區(qū)爐溫、加熱爐（HF) 4區(qū)爐溫、加熱爐（HF) 5區(qū)爐溫、均熱爐（SF) 1區(qū)爐溫、均 熱爐（SF)2區(qū)爐溫、均熱爐（SF)1區(qū)爐溫、緩冷爐（SCF)2區(qū)爐溫、1#冷爐（1C)1區(qū)爐溫、1# 冷爐（1C) 2區(qū)爐溫、1#冷爐（1C) 3區(qū)爐溫、1#過時效爐（10A) 1區(qū)爐溫、1#過時效爐（10A) 2 區(qū)爐溫、2#過時效爐（20A) 1-1區(qū)爐溫、2#過時效爐（20A) 1-2區(qū)爐溫、2#過時效爐（20A) 2-1 區(qū)爐溫、2#過時效爐（20A) 2-2區(qū)爐溫、2#冷卻爐（2C)爐爐溫、水淬爐（WQ)1區(qū)水溫、平整 機（TM)延伸率、平整機（TM)入□帶鋼張力、平整機（TM)中間帶鋼張力、平整機（TM)出口 帶鋼張力、平整機（TM)中1#機架軋制力和平整機（TM)中2#機架軋制力；
[0007] 所述靜態(tài)是指理想情況下不發(fā)生任何擾動的連續(xù)退火機組生產(chǎn)過程；
[0008] 所述連續(xù)退火機組生產(chǎn)工藝參數(shù)在線動態(tài)優(yōu)化階段，為在連續(xù)退火機組實際生產(chǎn) 過程中在線對連續(xù)退火機組生產(chǎn)工藝參數(shù)進行動態(tài)優(yōu)化的過程；
[0009] 所述連續(xù)退火機組生產(chǎn)工藝參數(shù)靜態(tài)優(yōu)化階段，包括如下步驟：
[0010] 步驟100:針對每一種調(diào)質(zhì)度帶鋼，從企業(yè)數(shù)據(jù)庫中采集最近m時間段內(nèi)的連續(xù)退 火機組生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，所述連續(xù)退火機組生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)包括每卷帶鋼的連續(xù)退火機組生產(chǎn) 狀態(tài)數(shù)據(jù)和相應的帶鋼信息數(shù)據(jù)；所述每卷帶鋼的生產(chǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)包括中央段速度、加熱爐 (HF)內(nèi)各分區(qū)溫度平均值、均熱爐（SF)內(nèi)各分區(qū)溫度平均值、緩冷爐（SCF)內(nèi)各分區(qū)溫度 平均值、1#冷爐（1C)內(nèi)各分區(qū)溫度平均值、1#過時效爐（10A)內(nèi)各分區(qū)溫度平均值、2#過 時效爐（20A)內(nèi)各分區(qū)溫度平均值、2#冷卻爐（2C)內(nèi)溫度平均值、1#冷爐（1C)內(nèi)冷卻氣 體平均值、2#冷卻爐（2C)內(nèi)冷卻氣體平均值，以及分別在加熱爐（HF)、均熱爐（SF)、緩冷 爐（SCF)、1#冷爐（1C)、1#過時效爐（10A)、2#過時效爐（20A)和2#冷卻爐（2C)出口處的 平均溫度；所述帶鋼信息數(shù)據(jù)包括入口厚度、入口寬度、碳含量、硫含量、磷含量、錳含量、氮 含量、硅含量、總鋁含量、出爐溫度、平均卷曲溫度、平均精軋溫度、平均終軋溫度和連續(xù)酸 洗 -乳制延伸率；
[0011] 步驟200:針對每一種調(diào)質(zhì)度帶鋼，根據(jù)步驟100采集的連續(xù)退火機組歷史生產(chǎn) 過程數(shù)據(jù)，使用最小二乘方法建立連續(xù)退火機組生產(chǎn)過程模型并將所建立的連續(xù)退火機組 生產(chǎn)過程模型存儲于連續(xù)退火生產(chǎn)過程模型庫中；所述連續(xù)退火機組生產(chǎn)過程模型包括帶 鋼出口溫度線性模型和帶鋼產(chǎn)品質(zhì)量預報模型；所述帶鋼出口溫度線性模型包括帶鋼分別 在加熱爐（HF)、均熱爐（SF)、緩冷爐（SCF)、1#冷爐（1C)、1#過時效爐（10A)、2#過時效爐 (20A)和2#冷卻爐（2C)出口處平均溫度的線性模型；
[0012] 步驟300 :根據(jù)待生產(chǎn)帶鋼的調(diào)質(zhì)度，從連續(xù)退火生產(chǎn)過程模型庫中選取該種調(diào) 制度帶鋼的帶鋼出口溫度線性模型和帶鋼產(chǎn)品質(zhì)量預報模型，以及從企業(yè)數(shù)據(jù)庫中讀取相 應的連續(xù)退火機組的工藝約束條件；
[0013] 步驟400 :使用連續(xù)退火機組生產(chǎn)工藝參數(shù)靜態(tài)優(yōu)化方法確定靜態(tài)情況下的連續(xù) 退火機組工藝參數(shù)最優(yōu)值并下發(fā)到連續(xù)退火機組的過程控制系統(tǒng)進行設定。所述連續(xù)退火 機組生產(chǎn)工藝參數(shù)靜態(tài)優(yōu)化方法，包括以下步驟：
[0014] 步驟401 :在組成連續(xù)退火機組生產(chǎn)工藝參數(shù)的各項工藝參數(shù)元素取值范圍內(nèi)， 隨機產(chǎn)生n個初始連續(xù)退火機組生產(chǎn)工藝參數(shù)，形成初始的連續(xù)退火機組生產(chǎn)工藝參數(shù)候 選集合C= {Pj，i= 1，2,…，n，Pi表示第i個連續(xù)退火機組生產(chǎn)工藝參數(shù)；
[0015] 步驟402 :根據(jù)連續(xù)退火機組生產(chǎn)工藝參數(shù)評價指標，從初始的連續(xù)退火機組生 產(chǎn)工藝參數(shù)候選集合C中找出最優(yōu)連續(xù)退火機組生產(chǎn)工藝參數(shù)，并將該最優(yōu)連續(xù)退火機組 生產(chǎn)工藝參數(shù)存儲到最優(yōu)連續(xù)退火機組生產(chǎn)工藝參數(shù)集合E中；所述連續(xù)退火機組生產(chǎn)工 藝參數(shù)評價指標包括以下4個：帶鋼質(zhì)量、能源消耗、機組生產(chǎn)效率、退火工藝規(guī)程執(zhí)行度； 包括如下步驟
[0016] 步驟402. 1 :針對集合C中的每個連續(xù)退火機組生產(chǎn)工藝參數(shù)計算其各自的連續(xù) 退火機組生產(chǎn)工藝參數(shù)評價指標值；包括：
[0017] 1.帶鋼質(zhì)量的計算：使用相應的連續(xù)退火機組生產(chǎn)過程模型計算出相應的帶鋼 硬度預報值，并利用該帶鋼硬度預報值與當前的帶鋼硬度目標值之間的偏差的絕對值作為 帶鋼質(zhì)量的量度，偏差的絕對值越小，則帶鋼質(zhì)量越好；
[0018] 2.能源消耗的計算：計算加熱爐（HF)各區(qū)的溫度設定值的平均值，作為能源消耗 量的量度，加熱爐（HF)各區(qū)的溫度設定值的平均值越大，則能源消耗量越大；
[0019] 3.機組生產(chǎn)效率的計算：根據(jù)中央段速度計算機組生產(chǎn)效率；
[0020] 4.退火工藝規(guī)程執(zhí)行度的計算：計算帶鋼分別在加熱爐（HF)、均熱爐（SF)、緩冷 爐（SCF)、1#冷爐（1C)、1#過時效爐（10A)、2#過時效爐（20A)和2#冷卻爐（2C)出口處的 帶鋼平均溫度與帶鋼目標溫度之間的偏差，并對所有偏差求和得到總偏差作為退火工藝曲 線總偏差的量度；退火曲線總偏差為退火工藝規(guī)程執(zhí)行度的量度，退火工藝曲線總偏差越 小，則退火工藝規(guī)程執(zhí)行度越高；
[0021] 步驟402.2:根據(jù)步驟402.1計算出的各連續(xù)退火機組生產(chǎn)工藝參數(shù)的評價指標 值以及連續(xù)退火機組生產(chǎn)工藝參數(shù)的優(yōu)劣判斷規(guī)則，從初始的連續(xù)退火機組生產(chǎn)工藝參數(shù) 候選集合C中找出最優(yōu)連續(xù)退火機組生產(chǎn)工藝參數(shù)，并將該最優(yōu)連續(xù)退火機組生產(chǎn)工藝參 數(shù)存儲到最優(yōu)連續(xù)退火機組生產(chǎn)工藝參數(shù)集合E中；所述連續(xù)退火機組生產(chǎn)工藝參數(shù)的優(yōu) 劣判斷規(guī)則為：
[0022] 針對第i個連續(xù)退火機組生產(chǎn)工藝參數(shù)Pi和第j個連續(xù)退火機組生產(chǎn)工藝參數(shù) Pj兩個不同的連續(xù)退火機組生產(chǎn)工藝參數(shù)，按以下連續(xù)退火機組生產(chǎn)工藝參數(shù)的優(yōu)劣判斷 規(guī)則評價其各自的優(yōu)劣：
[0023] 1)如果針對Pi計算出的4個評價指標值均優(yōu)于針對Pj計算出的4個評價指標值， 或者，分別針對Pi和針對h計算出的評價指標中，其中至少有一個評價指標Pi是優(yōu)于h的， 同時對于其它評價指標兩者是相等的，則認為Pi優(yōu)于也即匕劣于Pi;
[0024] 2)如果針對算出的4個評價指標中既有優(yōu)于匕的，也有劣于匕的，即無法評 價PJP