[发明专利]一种基于在线监测的冷连轧机架间张力软测量方法

说明书

本发明提供一种基于在线监测的冷连轧机架间张力软测量方法，属于轧钢技术领域。该方法首先基于数学模型根据实测电机扭矩、实测轧制力等参数计算出轧制力矩；然后计算损失力矩；再根据轧制力矩和损失力矩计算张力力矩；进一步根据张力力矩计算张力；并将计算值发送到PLC进行在线监测；最后进行模型自学习，保证模型的计算精度。该方法通过软测量方法计算冷连轧机架间张力并对张力计进行实时监测，当张力计与计算值偏差变大时，发出故障报警，在张力计损坏时还可以代替张力计行使其功能。通过本发明方法可以解决机架前后某一台或者几台张力计故障或者损坏时无法正常生产的问题。

技术领域

本发明涉及轧钢技术领域，特别是指一种基于在线监测的冷连轧机架间张力软测量方法。

背景技术

随着智能制造的不断推进，借助于钢铁生产中的大数据采集平台，充分挖掘数据的内在联系，辅助产线解决一些实际问题，成为当下最迫切的任务。钢铁生产中应用到大量的仪器仪表，充当产线的“眼睛”，一旦一些关键仪器仪表故障或者损坏，难免影响产品质量，甚至造成生产事故。为了解决此问题，最好的办法就是利用软测量技术，软测量技术是根据某种最优准则，利用由辅助变量构成的可测信息，通过软件计算实现对主导变量的测量。软测量的核心就是辅助变量与主导变量之间的数学关系的软测量模型。

冷连轧生产线不同于热连轧生产线，冷连轧由于其厚度薄、温度低必须在机架间施加张力才能保证带钢板型、厚度等质量精度，并且张力可以辅助轧制，降低轧制力。一旦张力计故障或者损坏，无法保证带钢能够按照设定张力进行控制，导致无法正常生产，因此需要一种软测量技术对张力进行在线监测，文献1《纵剪线带钢卷取张力及张力软测量研究》提出了一直对卷取机张力进行软测量的方法，文献2《冷轧带钢开卷张力软测量的研究》提出了一直对卷取机张力进行软测量的方法，而针对冷连轧机架间张力的软测量方法目前尚且没有相关专利和文献叙述。因此本发明提出一种基于在线监测的冷连轧机架间张力软测量技术，当机架间部分张力计故障或者损坏时，可以报警提示或者充当张力计角色，而不至于影响生产。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于在线监测的冷连轧机架间张力软测量方法，通过高精度模型，根据机架前后某一个机架的张力实测值，计算另一个张力，并发送到PLC进行在线监测，同时不断对模型进行自学习，保证模型精度。

该方法包括步骤如下：

(1)轧制力矩计算：通过获取生产计划信息以及实时采集到的轧机生产过程参数，计算轧制力矩；

(2)损失力矩计算：通过实时采集到的轧机生产过程参数，计算损失力矩；

(3)张力力矩计算：通过步骤(1)和(2)得到的轧制力矩和损失力矩计算张力力矩；

(4)张力计算：根据步骤(3)计算得到的张力力矩和已知张力，计算未知张力，如已知前张力，则计算后张力，如已知后张力，则计算前张力；

(5)在线监测：将计算张力发送到PLC，用于张力计在线监测；

(6)模型自学习：对轧制力矩模型进行自学习，不断提高模型精度。

其中，步骤(1)中生产计划信息包括带钢的原料厚度、宽度、成品厚度、屈服强度，实时采集的轧机生产过程参数包括各机架带钢入口厚度、带钢出口厚度、电机扭矩、各机架实际轧制力、轧辊实测速度、已知的前张力、已知的后张力以及工作辊半径。

步骤(1)中轧制力矩计算过程如下：

G_R＝2·X·P·α

其中，G_R为轧制力矩，α为力臂系数，X为接触弧长，P为实际轧制力；

α＝1/2×(R/R′)^1/2·Z_L