板坯加熱爐過(guò)程控制及節(jié)能優(yōu)化燃燒控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)及實(shí)踐-宋勇

1、National Engineering Research Center for Advanced Rolling Technology板坯加熱爐過(guò)程控制及節(jié)能優(yōu)化燃燒宋勇 2016.03北京科技大學(xué) 高效軋制國(guó)家工程研究中心控制的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及實(shí)踐National Engineering Research Center for Advanced Rolling2022-3-72目 錄1. 板坯加熱爐優(yōu)化自動(dòng)控制現(xiàn)狀2. 加熱爐優(yōu)化控制系統(tǒng)組成及功能4. 基于爐內(nèi)氣氛精確控制的優(yōu)化燃燒技術(shù)5. 小結(jié)3. 高精度板坯溫度預(yù)報(bào)及控制模型National Engineering Research Cen

2、ter for Advanced Rolling2022-3-73板坯加熱爐自動(dòng)優(yōu)化控制現(xiàn)狀板坯加熱爐重要性 板坯加熱質(zhì)量是帶鋼產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ) 能耗大約占熱軋的70%板坯加熱爐自動(dòng)優(yōu)化控制的現(xiàn)狀 板坯跟蹤及順序控制邏輯復(fù)雜，部分依賴于人工干預(yù) 爐溫閉環(huán)控制受制于加熱工況及設(shè)備狀態(tài)，自動(dòng)控制效果不穩(wěn)定 板坯溫度預(yù)報(bào)精度不高，板坯加熱質(zhì)量基本靠手動(dòng)控制，操作不夠精細(xì)化National Engineering Research Center for Advanced Rolling2022-3-74加熱爐優(yōu)化控制的難點(diǎn)1 裝鋼溫度2 軋制節(jié)奏3 鋼種成分4 熱電偶精度5 氧化鐵皮厚度6 爐內(nèi)溫度分布

3、7 溫度預(yù)報(bào)模型板坯溫度控制板坯氧化鐵皮能耗/排放自動(dòng)化水平1 熱電偶精度2 軋制計(jì)劃3 煤氣熱值4 軋制節(jié)奏5 多鋼種較差6 操作水平7 1 熱裝溫度2 爐內(nèi)氣氛分布3 煤氣熱值變化4 鋼種成分5 升溫曲線6 爐體結(jié)構(gòu)71 煤氣熱值2 熱裝情況3 保溫效果4 升溫曲線5 爐內(nèi)氣氛控制6 軋制節(jié)奏7 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)8 廢棄余熱利用9 1 自動(dòng)化功能2 人工經(jīng)驗(yàn)3 設(shè)備維護(hù)4 軋制計(jì)劃編排5 影響加熱爐板坯質(zhì)量控制和能耗的主要因素（復(fù)雜，影響因素多） 板坯溫度預(yù)報(bào)模型精度影響因素繁多 加熱的工藝和工況復(fù)雜多變 燃料介質(zhì)成份復(fù)雜，且熱值、壓力的波動(dòng)大 燒嘴、閥門、檢測(cè)儀表等設(shè)備工作環(huán)境惡劣，故障頻發(fā)Na

4、tional Engineering Research Center for Advanced Rolling2022-3-75目 錄1. 板坯加熱爐優(yōu)化自動(dòng)控制現(xiàn)狀2. 加熱優(yōu)化控制系統(tǒng)組成及功能4. 基于爐內(nèi)氣氛精確控制的優(yōu)化燃燒技術(shù)5. 小結(jié)3. 高精度板坯溫度預(yù)報(bào)及控制模型National Engineering Research Center for Advanced Rolling2022-3-76加熱爐控制系統(tǒng)組成 硬件組成及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（以CSP 隧道加熱爐為例）National Engineering Research Center for Advanced Rolling202

5、2-3-77加熱爐控制系統(tǒng)組成系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件中間件中間件優(yōu)化控制應(yīng)用程序優(yōu)化控制應(yīng)用程序1.完成所有系統(tǒng)功能；2.數(shù)據(jù)跟蹤、采集和統(tǒng)計(jì)；3.模型優(yōu)化設(shè)定；4. 1.基于windows環(huán)境開(kāi)發(fā)；2.自主研發(fā)，完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)；3.國(guó)內(nèi)幾十套各種控制系統(tǒng)；4. 1.成熟商業(yè)軟件；2.系統(tǒng)軟件：Windows；3.數(shù)據(jù)庫(kù)軟件：Oracle；軟件系統(tǒng)組成，采用標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)National Engineering Research Center for Advanced Rolling2022-3-78應(yīng)用程序采用模塊化設(shè)計(jì)加熱爐控制系統(tǒng)組成National Engineering Research C

6、enter for Advanced Rolling2022-3-79CSP隧道加熱爐跟蹤系統(tǒng)連鑄連軋7架精軋生產(chǎn)線加熱爐控制系統(tǒng)組成連鑄連軋1+6生產(chǎn)線National Engineering Research Center for Advanced Rolling2022-3-7102250熱連軋步進(jìn)式加熱爐跟蹤畫面880熱連軋進(jìn)式加熱爐跟蹤畫面加熱爐控制系統(tǒng)組成常規(guī)熱連軋步進(jìn)式加熱爐跟蹤National Engineering Research Center for Advanced Rolling2022-3-711 加熱爐基本數(shù)據(jù) 產(chǎn)品大綱熱物性參數(shù) 不同工況的加熱策略 爐溫?zé)犭娕夹?/p>

7、正策略 其它策略加熱爐控制系統(tǒng)組成加熱爐參數(shù)及工藝策略配置National Engineering Research Center for Advanced Rolling2022-3-712 軋制計(jì)劃報(bào)表 產(chǎn)品報(bào)表 生產(chǎn)異常報(bào)表 板坯溫度進(jìn)度統(tǒng)計(jì)報(bào)表 RET/FET報(bào)表 能耗報(bào)表 自動(dòng)控制情況報(bào)表 班組產(chǎn)量報(bào)表 延時(shí)/休爐報(bào)表加熱爐控制系統(tǒng)組成完善的報(bào)表系統(tǒng)：National Engineering Research Center for Advanced Rolling2022-3-713目 錄1. 板坯加熱爐優(yōu)化自動(dòng)控制系統(tǒng)現(xiàn)狀2. 加熱爐優(yōu)化控制系統(tǒng)組成及功能4. 基于爐內(nèi)氣氛精確控制

8、的優(yōu)化燃燒技術(shù)5. 總結(jié)3. 高精度板坯溫度預(yù)報(bào)及控制模型National Engineering Research Center for Advanced Rolling2022-3-714高精度板坯溫度預(yù)報(bào)及控制模型n 板坯溫度預(yù)報(bào)模型：板坯溫度預(yù)報(bào)模型： 二維差分法（水梁分法） 多個(gè)計(jì)算域選取有限差分模型網(wǎng)格劃分National Engineering Research Center for Advanced Rolling2022-3-715高精度板坯溫度預(yù)報(bào)及控制模型綜合考慮鋼種、厚度、生產(chǎn)節(jié)奏、出爐溫度、入爐溫度等因素，并建立偏離基準(zhǔn)值修正表，地毯圖方式查詢的策略啟發(fā)式權(quán)交叉遺傳優(yōu)

9、化算法仿真優(yōu)化軟件n 優(yōu)化爐溫設(shè)定模型優(yōu)化爐溫設(shè)定模型：National Engineering Research Center for Advanced Rolling2022-3-716高精度板坯溫度預(yù)報(bào)及控制模型n 爐溫動(dòng)態(tài)設(shè)定模型n 綜合爐溫設(shè)定模型1/44222221121221()sfsfssssssTTvTTTTTTvTT采用公式法和修正值相結(jié)合的方法鋼坯爐溫設(shè)定權(quán)值分配方法爐內(nèi)不同位置板坯賦予不同權(quán)值綜合設(shè)定爐溫National Engineering Research Center for Advanced Rolling2022-3-717高精度板坯溫度預(yù)報(bào)及控制模型n CSPCSP爐溫爐溫動(dòng)態(tài)分區(qū)管理動(dòng)態(tài)分區(qū)管理模型模型National Engineering Research Center for Advanced Rolling2022-3-718高精度板坯溫度預(yù)報(bào)及控制模型n CSPCSP傳送點(diǎn)計(jì)算模型傳送點(diǎn)計(jì)算模型在確定傳送點(diǎn)時(shí)，為保證板坯的加熱質(zhì)量，考慮以下條件：|板坯長(zhǎng)度方向的各段溫度 目標(biāo)溫度| 溫度偏差1板坯長(zhǎng)度方向的各段溫度差異 93 模型預(yù)報(bào)精度20合格率90RET20散點(diǎn)圖 2座步進(jìn)式板坯加熱爐(改造) 應(yīng)用效果 實(shí)現(xiàn)加熱爐煤氣降耗2.5%；