[发明专利]带钢冷轧乳化液状态稳定的数模控制方法

说明书

本发明涉及一种带钢冷轧乳化液状态稳定的数模控制方法，属于带钢冷轧的自动控制领域。

带钢冷轧采用喷淋乳化液来冷却轧辊和所轧带钢，并润滑轧辊和带钢之接触，以减轻轧辊与带钢表面的磨损，降低卷取阻力。一旦乳化液的浓度或温度发生变化，轧辊与带钢之间的润滑情况随之变化。过润滑时，发生堆钢；欠润滑时，发生拉钢。从而导致带钢轧机震动的加剧，并使带钢表面出现横向波纹。严重时，还会发生断辊或断带事故，及带钢表面浪形判废。现有技术对乳化液加热蒸汽采用的是偏差极限控制，即达到设定温度T0时关闭加热蒸汽，当乳化液的温度降到设定极限T₀+ΔT时，打开加热蒸汽。由于乳化液系统是个大惯性系统，此种控制，乳化液槽内乳化液温度变化范围约为T₀+2℃到T₀-5℃。为此，在泵出液槽，将乳化液输往轧钢喷淋处的管道中段设置强制冷却装置，但此装置只能调控乳化液温度的上限，而不能调控其下限，且从强制冷却段到喷淋处，管道尚有相当长度。所以，强制冷却段的调控温度并不等于喷淋处温度，并且室温越低，温差就越大。对乳化液浓度，是先人工采样经化验室分析出结果后再进行人工加油或加水来进行控制。由于化验室分析耗时较长，无法及时地得知乳化液的状态，从而无法及时纠偏，而且采用化验室分析结果进行的迟后纠偏既不准确也不科学；而且该控制方法控制的浓度偏差较大。

本发明的目的在于提供一种能实现乳化液状态的稳态控制，温度、浓度变动范围小的带钢冷轧乳化液状态稳定的数模控制方法。

本发明所提出的技术解决方案为：

一种带钢冷轧乳化液状态稳定的数模控制方法，其水流量和蒸汽流量按以下数学模型控制，其中

q_水t为t时刻加水的水流量(吨/秒)；q_蒸t为t时刻蒸汽流量(米³/秒)；D_乳为单位温差下单位表面积乳液的蒸发率(米/度·秒)；D_水为单位温差下单位表面积水的蒸发率(米/度·秒)；η₀为设定的乳化液的体积百分比浓度；α为动态修正系数，α=S_动/S_静,α＞1,S_动为实际蒸发和散热表面积，S_静为静态表面积；S为槽液静态表面积；T₀为设定的轧制所要求的槽液温度；m为传输散热温度，即轧制工艺要求的乳化液喷淋温度与设定的槽液温度之差，m＞0；T_室为室温；η′为返回乳化液槽的乳化液的实测浓度；q_返为返回乳化液的秒流量(米³/秒)；η为槽内乳化液的实测浓度；C₁为槽液的散热系数(焦耳/公斤·度或焦耳/吨·度)；Q为槽中乳化液的总质量(公斤或吨)；k₂为泵出液槽的乳化液的流量比热(焦耳/米³·度)；q_出为泵出槽的乳化液的秒流量(米³/秒)；k₂′为泵回液槽的乳化液的流量比热(焦耳/米³·度)；T_返为泵回乳化液槽的回收乳化液温度(℃)；T_轧为轧钢喷淋处的乳化液温度(℃)；k_水为水的比热；d_水为水的比重；T_水为注入乳化液槽的添加水温度(℃)；A=k₁(T_蒸-T₀-m),k₁为加热槽液的蒸汽的散热系数，T_蒸为蒸汽温度。

所述的传输散热温度m为0.25～3℃。

本发明相比于现有技术具有如下优点：(1)可实现乳化液状态的稳态控制，从而实现带钢的最佳润滑轧制；(2)温度、浓度变动范围小，浓度的波动在±0.1％甚至±0.05％之内，温度波动小于1℃。

下面说明本发明的一个实施例：将所有的检测信号及参数均输入工控微机，经微机按本发明数学模型运算后发出加水、加油及通蒸汽的指令来控制加水阀、加油阀及蒸汽阀的开启度，从而达到所需的流量。当q_水t≤0时，禁止加水；q_水t＜0时，加油；q_水t＞0时，禁止加油，同时加水。q_蒸t≤O时，禁止加蒸汽；q_蒸t＞0时，加蒸汽。用本发明数学模型控制的乳化液状态较偏差极限控制法来得准确，且控制及时，乳化液状态稳定。