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宝钢三热轧加热炉计算机控制技术研究

作　者: 陈永刚
导　师: 吕振辽；吕立华
学　校: 东北大学
专　业: 计算机技术
关键词: 加热炉计算机控制时间预测休止热平衡炉气温度温度反馈
分类号: TG307
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

加热炉是热轧生成中的一个重要环节,它直接影响设备稳定、板坯加热质量、燃料消耗、生产节奏等。加热炉计算机控制是加热炉生产的自动化控制设备,它代表了自动化控制水平。本文从工程实际出发,以宝钢三热轧加热炉计算机控制为研究对象,结合现有经验和技术,针对其中新技术、新设备、新产品等特点进行分析研究,设计并实现适合现场生产控制需求的加热炉计算机控制功能。本文的主要内容有以下几个方面,首先,对整个加热炉计算机控制总体设计进行介绍；其次,针对整个计算机控制中的核心部分——部分模型算法进行研究；最后在简单介绍加热炉计算机控制整体实现的基础上,重点介绍部分模型算法研究结果的实现。其中模型部分的研究内容有如下几个方面：时间预测模型通过抽出节奏、学习修正和搬送预测等方面的算法优化达到减小预测和实绩的偏差。热平衡计算模型通过燃料、加热物料、炉体冷却等方面统计分析,实现对加热炉运行状况的有效监测。炉气温度计算模型根据现场实际的炉型和炉内监测设备的布置情况,兼顾蓄热式炉和普通高温炉的各自特点,设计了一种通用灵活的拟合算法。轧线反馈模型通过加强过滤条件、考虑温降时间等重要影响因素,使得温度反馈实绩真正起到应有的实际效果。板坯温度模型在考虑现有计算机设备和实际需求的基础上,通过综合分析研究,设计了以一维差分算法实现两维差分功能的新颖模型算法。实际结果表明,本文所提出的计算机控制设计,在模型算法上有良好的跟踪和控制性能,提供直观和实用的评价方法,降低加热炉生产过程中不必要的能源浪费。在计算机控制功能设计与实现上以适合现场控制为主,同时考虑设计的复用性,为其它类似工程打下扎实的基础。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章引言  10-22
  1.1 研究的目的  10-11
  1.2 加热炉控制技术的发展  11-12
  1.3 加热炉生产工艺  12-14
  1.4 研究项目的概述  14-15
  1.5 总体设计介绍  15-22
    1.5.1 加热炉计算机系统设计介绍  15-17
    1.5.2 中间平台介绍  17-19
    1.5.3 加热炉计算机控制的外部关联  19-20
    1.5.4 加热炉计算机控制的模型关联关系  20
    1.5.5 模型功能简介  20-22
第2章时间预测  22-32
  2.1 时间预测概述  22-23
  2.2 时间预测算法  23-28
    2.2.1 抽出节奏计算  24-25
    2.2.2 抽出节奏算法改进  25-26
    2.2.3 抽出节奏学习算法的优化  26-28
  2.3 时间预测相关的研究  28-31
    2.3.1 最小在炉时间计算方法  28-29
    2.3.2 实时计算和搬送预测改进  29-31
  2.4 时间预测优化结果比较  31-32
第3章加热炉热平衡计算  32-42
  3.1 概述  32
  3.2 热平衡算法介绍  32-37
    3.2.1 燃料部分的热量计算  32-35
    3.2.2 加热物料部分的热量计算  35-37
    3.2.3 炉体冷却部分的热量计算  37
  3.3 热平衡算法研究  37-41
    3.3.1 汽化冷却的热量计算方法  38-40
    3.3.2 炉体散热的热量计算方法  40-41
  3.4 热平衡算法结果评价方法  41-42
第4章炉气温度分布计算  42-48
  4.1 设备布置情况概述  42-43
  4.2 炉宽方向调整算法研究  43-45
  4.3 炉长方向修正算法研究  45-48
    4.3.1 炉长方向补偿概述  45-46
    4.3.2 可控制段的情况  46
    4.3.3 可控制段之间的交叉区域的情况  46-47
    4.3.4 均热段出口的情况  47-48
第5章板坯温度模型  48-54
  5.1 板坯温度模型概述  48
  5.2 板坯温度模型算法  48-52
    5.2.1 比热和热传导系数算法  48-49
    5.2.2 板坯表面热流算法  49-51
    5.2.3 板坯分布温度算法  51-52
    5.2.4 板坯平均温度算法  52
  5.3 板坯温度模型特点介绍  52-54
第6章粗轧反馈计算  54-60
  6.1 粗轧反馈计算概述  54
  6.2 粗轧反馈计算学习算法  54-56
  6.3 空冷时间影响分析  56-57
  6.4 温降量学习算法  57-58
  6.5 抽出目标温度学习算法改进  58
  6.6 粗轧反馈的结果分析  58-60
第7章设计与实现  60-70
  7.1 加热炉计算机控制整体设计简介  60-61
  7.2 加热炉管理架构设计  61-62
    7.2.1 单个加热炉接口类的设计  61-62
    7.2.2 加热炉管理的对象设计  62
  7.3 板坯管理的架构设计  62-65
    7.3.1 板坯管理接口类的设计  63
    7.3.2 板坯管理的对象的设计  63-64
    7.3.3 板坯管理的对象唯一性的设计  64-65
  7.4 时间预测算法实现  65-66
  7.5 热平衡计算实现  66-67
  7.6 炉气温度计算实现  67
  7.7 板坯温度模型实现简介  67-68
  7.8 动态模拟设计  68-69
  7.9 整体功能容错功能设计  69-70
第8章结论  70-72
  8.1 工作总结  70-71
  8.2 前景展望  71-72
参考文献  72-74
致谢  74

宝钢三热轧加热炉计算机控制技术研究

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