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

板坯加熱爐過程控制及節(jié)能優(yōu)化燃燒宋勇

2016.03北京科技大學(xué)高效軋制國家工程研究中心控制的系統(tǒng)開發(fā)及實(shí)踐2023/2/22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2023/2/23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2023/2/24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)7…1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?nèi)剂辖橘|(zhì)成份復(fù)雜，且熱值、壓力的波動(dòng)大燒嘴、閥門、檢測儀表等設(shè)備工作環(huán)境惡劣，故障頻發(fā)2023/2/25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2023/2/26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）2023/2/27加熱爐控制系統(tǒng)組成系統(tǒng)軟件中間件優(yōu)化控制應(yīng)用程序完成所有系統(tǒng)功能；數(shù)據(jù)跟蹤、采集和統(tǒng)計(jì)；模型優(yōu)化設(shè)定；……基于windows環(huán)境開發(fā)；自主研發(fā)，完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)；國內(nèi)幾十套各種控制系統(tǒng)；……成熟商業(yè)軟件；系統(tǒng)軟件：Windows；數(shù)據(jù)庫軟件：Oracle；軟件系統(tǒng)組成，采用標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)平臺(tái)2023/2/28應(yīng)用程序采用模塊化設(shè)計(jì)加熱爐控制系統(tǒng)組成2023/2/29CSP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2023/2/2102250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2023/2/211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)犭娕夹拚呗云渌呗约訜釥t控制系統(tǒng)組成加熱爐參數(shù)及工藝策略配置2023/2/212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)：2023/2/213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2023/2/214高精度板坯溫度預(yù)報(bào)及控制模型板坯溫度預(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2023/2/215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)化算法仿真優(yōu)化軟件優(yōu)化爐溫設(shè)定模型：2023/2/216高精度板坯溫度預(yù)報(bào)及控制模型爐溫動(dòng)態(tài)設(shè)定模型綜合爐溫設(shè)定模型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2023/2/217高精度板坯溫度預(yù)報(bào)及控制模型CSP爐溫動(dòng)態(tài)分區(qū)管理模型2023/2/218高精度板坯溫度預(yù)報(bào)及控制模型CSP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：|板坯長度方向的各段溫度–目標(biāo)溫度|

<溫度偏差1板坯長度方向的各段溫度差異<溫度偏差22023/2/219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2023/2/220基于爐內(nèi)氣氛精確控制的優(yōu)化燃燒技術(shù)煤氣熱值變化預(yù)處理控制流量控制及流量的壓力、溫度補(bǔ)償空燃比自動(dòng)控制爐內(nèi)氣氛變目標(biāo)精確控制爐內(nèi)氣氛檢測對煤氣熱值修正基于蓄熱值加熱爐，換向流量穩(wěn)定預(yù)控技術(shù)自動(dòng)燃燒系統(tǒng)優(yōu)化燃燒控制方法：直插式流量計(jì)殘氧分析儀煤氣熱值分析儀針對已建加熱爐的節(jié)能優(yōu)化燃燒及爐內(nèi)氣氛控制綜合解決方案2023/2/221基于爐內(nèi)氣氛精確控制的優(yōu)化燃燒技術(shù)在加熱工況和燃料介質(zhì)波動(dòng)劇烈時(shí)，實(shí)測爐溫控制穩(wěn)定，偏差基本維持在±20°以內(nèi)2023/2/222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4.基于爐內(nèi)氣氛精確控制的優(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2023/2/223總結(jié)—系統(tǒng)應(yīng)用情況應(yīng)用業(yè)績2座CSP加熱爐(改造)2座寬規(guī)格步進(jìn)式板坯加熱爐(改造)2座中寬帶步進(jìn)式板坯加熱爐(改造)應(yīng)用效果板坯溫度控制±20℃合格率>93模型預(yù)報(bào)精度±20℃合格率>90RET±20℃散點(diǎn)圖2座步進(jìn)式板坯加熱爐(改造)應(yīng)用效果