專利名稱：一種冷軋帶鋼乳液系統(tǒng)壓力精確控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軋鋼工藝控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種冷軋帶鋼乳液系統(tǒng)壓力精確控制方法。
背景技術(shù)：
工藝潤滑和工藝冷卻是現(xiàn)代冷軋技術(shù)的重要課題之一，也是生產(chǎn)實踐中的技術(shù)難點，它對于生產(chǎn)成本的控制、產(chǎn)品質(zhì)量的提高有著至關(guān)重要的作用。乳液壓力控制水平直接影響乳液流量，乳液流量不穩(wěn)定勢必會造成工藝冷卻潤滑狀態(tài)，而冷卻潤滑狀態(tài)的好壞直接影響冷軋生產(chǎn)的正常進行，如生產(chǎn)實際中出現(xiàn)的軋機振顫、熱劃傷和復雜浪形等問題，都和乳液的潤滑狀態(tài)有直接的關(guān)聯(lián)。所以，從潤滑和冷卻兩個方面來看，在冷軋中采用工藝潤滑不僅是必要的，而且是提高產(chǎn)品產(chǎn)能和質(zhì)量，降低能源消耗及生產(chǎn)成本的關(guān)鍵措施。
傳統(tǒng)的乳化液壓力調(diào)整采用旁通壓力調(diào)節(jié)閥方式，由于旁通開度調(diào)壓方式，具有非線性特征，此操作方式通常會造成乳液系統(tǒng)壓力產(chǎn)生大的波動甚至發(fā)散，調(diào)節(jié)精度低，最終也會造成乳液機架間噴射流量的誤差偏大，一旦冷卻潤滑量出現(xiàn)偏差，就會造成軋機振顫、熱劃傷和復雜浪形等問題，而且，會由于冷卻潤滑量的偏差，軋輥表面會由于溫度過高引起淬火層硬度降低以及輥內(nèi)熱應力引起的掉皮、軋輥磨損增加等問題。另外，通常旁通壓力調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)范圍8bar±5%偏小，超出此調(diào)節(jié)范圍則由于主泵非變頻調(diào)節(jié)而無法增容，對工作偏差狀態(tài)則無能為力。
現(xiàn)有技術(shù)中，冷軋乳液的控制采用恒壓變流系統(tǒng)，通過調(diào)整變頻電機的轉(zhuǎn)速來保持供乳管路的系統(tǒng)壓力恒定，但是單獨采用變頻調(diào)速控制系統(tǒng)存在調(diào)節(jié)滯后的問題。
因此，提出一種通過增加乳液系統(tǒng)主泵為變頻調(diào)節(jié)為基礎(chǔ)，利用系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)旁通閥與變頻調(diào)節(jié)壓力相結(jié)合的方式，對乳液系統(tǒng)壓力進行精確控制，是非常需要解決的技術(shù)問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種冷軋帶鋼乳液系統(tǒng)壓力精確控制方法，采用壓力旁通閥與主泵變頻調(diào)節(jié)相結(jié)合的方式來實現(xiàn)冷軋帶鋼乳液系統(tǒng)的乳液壓力控制，該方法對于冷軋潤滑和冷卻工藝的乳液系統(tǒng)壓力控制精確，大大提高了冷軋帶鋼的質(zhì)量，節(jié)能降耗，降低了生產(chǎn)成本。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
一種冷軋帶鋼乳液系統(tǒng)壓力精確控制方法，采用壓力旁通閥與主泵變頻調(diào)節(jié)相結(jié)合的方式，精確地調(diào)節(jié)乳液系統(tǒng)壓力；在啟動過程中，首先設(shè)置轉(zhuǎn)速初值并依據(jù)壓力調(diào)節(jié)閥開度限幅值，調(diào)整變頻電機的轉(zhuǎn)速來保持乳液系統(tǒng)的初始壓力恒定；在正常工作過程中，壓力旁通閥保持開度在45-55%，通過自動調(diào)節(jié)變頻電機轉(zhuǎn)速，來精確控制系統(tǒng)壓力；
在系統(tǒng)啟動過程，主泵變頻電機設(shè)定初值為80%額定轉(zhuǎn)速輸出，當壓力調(diào)節(jié)閥開度>95%時，說明乳液系統(tǒng)壓力較高單獨利用壓力調(diào)節(jié)閥開度旁通調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力已經(jīng)很難實現(xiàn)減小，此時只有將變頻電機的轉(zhuǎn)速降低，變頻電機的轉(zhuǎn)速設(shè)為60%額定轉(zhuǎn)速，才能有效減小系統(tǒng)壓力；當壓力調(diào)節(jié)閥開度< 5%時，說明乳液系統(tǒng)壓力較高，單獨利用壓力調(diào)節(jié)閥開度旁通調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力已經(jīng)很難實現(xiàn)增大，此時只有將變頻電機的轉(zhuǎn)速增大，設(shè)為100%額定轉(zhuǎn)速，才能有效增大系統(tǒng)壓力；當軋機速度為零時，為節(jié)省能源保持乳液系統(tǒng)基本自循環(huán)，將變頻電機的轉(zhuǎn)速設(shè)定為50%額定轉(zhuǎn)速輸出達到此能力即可。
在系統(tǒng)正常工作過程，通過自動調(diào)節(jié)變頻電機轉(zhuǎn)速，來精確控制系統(tǒng)壓力；由于變頻調(diào)壓方式具有大滯后特點，所以采用PID控制結(jié)合Smith預估補償方式，其中PID方程如下: dec
u(t) = KpC 十 Kj —十 K.1 cdt (I) dt
系統(tǒng)整定參數(shù)為:KP= 0.15，Kd = 0.001，Ki = 0.0027。
Gp(s)e_TS表示對象的傳遞函數(shù)，Gc(s)表示調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)，其中Gp(S)為被控對象，不包含純滯后部分的傳遞函數(shù)，e_TS為被控對象純滯后部分的傳遞函數(shù)，系統(tǒng)傳遞函數(shù)分母中包含有純滯后環(huán)節(jié)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低，如果τ足夠大的話，系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。為了改善這類大滯后對象的控制效果，引入一個與對象并聯(lián)的補償器，即所謂Smith預估器，其傳遞函數(shù)為G, (s),經(jīng)補償后的傳遞函數(shù)為: V'(s)
= Gp(s)e- +Gt(S) (2) U(s)
若要借助于補償器完全補償對象的純滯后，則要求:
= G (s)e~TS + Gt(s) = G (s) (3) U(S)
于是得到補償器的傳遞函數(shù)表達式為:
Gt (s) = Gp(S) (l-e_TS) (4)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
在乳液系統(tǒng)啟動和正常運行過程采取不同策略，針對變頻調(diào)壓的大滯后問題，提出了 PID控制結(jié)合Smith預估補償?shù)姆绞剑岣呷橐合到y(tǒng)壓力的控制精度，完全可以滿足生產(chǎn)汽車板和高檔家電用板的需要，提高冷軋產(chǎn)品的質(zhì)量。采用壓力旁通閥與主泵變頻調(diào)節(jié)相結(jié)合的方式來實現(xiàn)冷軋帶鋼乳液系統(tǒng)的乳液壓力控制，該方法對于冷軋潤滑和冷卻工藝的乳液系統(tǒng)壓力控制精確，大大提高了冷軋帶鋼的 質(zhì)量，節(jié)能降耗，降低了生產(chǎn)成本。


圖1是乳液系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)不意圖2是旁通閥系統(tǒng)與調(diào)速變流調(diào)壓協(xié)調(diào)控制圖3是乳液系統(tǒng)流量調(diào)節(jié)圖4是旁通閥開度調(diào)節(jié)與流量關(guān)系曲線；
圖5是旁通開度結(jié)合Smith預估調(diào)壓控制圖6是乳液系統(tǒng)壓力控制結(jié)果曲線。
具體實施方式
—種冷軋帶鋼乳液系統(tǒng)壓力精確控制方法，冷軋帶鋼乳液系統(tǒng)的乳液壓力控制采用壓力旁通閥與主泵變頻調(diào)節(jié)相結(jié)合的方式，通過調(diào)整變頻電機的轉(zhuǎn)速來保持乳液系統(tǒng)的壓力恒定；當壓力旁通閥壓力調(diào)節(jié)超出工作范圍時，通過提高變頻電機轉(zhuǎn)速，增大主泵輸出系統(tǒng)乳液壓力，保證系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)能力；
1、乳液系統(tǒng)啟動過程，主泵變頻電機設(shè)定初值為80%額定轉(zhuǎn)速輸出，當壓力調(diào)節(jié)閥開度>95%時，說明乳液系統(tǒng)壓力較高單獨利用壓力調(diào)節(jié)閥開度旁通調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力已經(jīng)很難實現(xiàn)減小，此時只有將變頻電機的轉(zhuǎn)速降低，變頻電機的轉(zhuǎn)速設(shè)為60%額定轉(zhuǎn)速，才能有效減小系統(tǒng)壓力；當壓力調(diào)節(jié)閥開度< 5%時，說明乳液系統(tǒng)壓力較高，單獨利用壓力調(diào)節(jié)閥開度旁通調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力已經(jīng)很難實現(xiàn)增大，此時只有將變頻電機的轉(zhuǎn)速增大，設(shè)為100%額定轉(zhuǎn)速，才能有效增大系統(tǒng)壓力；當軋機速度為零時，為節(jié)省能源保持乳液系統(tǒng)基本自循環(huán)，將變頻電機的轉(zhuǎn)速設(shè)定為50%額定轉(zhuǎn)速輸出達到此能力即可。
2、乳液系統(tǒng)正常工作過程，控制旁通閥開度45-55%，通過主泵變頻調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來間接調(diào)整系統(tǒng)壓力方式，來保持供乳系統(tǒng)壓力穩(wěn)定。由于變頻調(diào)節(jié)具有滯后問題，所以采用PID控制結(jié)合Smith預估補償方式，其中PID方程如下:
權(quán)利要求
1.一種冷軋帶鋼乳液系統(tǒng)壓力精確控制方法，其特征在于，采用壓力旁通閥與主泵變頻調(diào)節(jié)相結(jié)合的方式，精確地調(diào)節(jié)乳液系統(tǒng)壓力；在啟動過程中，首先設(shè)置轉(zhuǎn)速初值并依據(jù)壓力調(diào)節(jié)閥開度限幅值，調(diào)整變頻電機的轉(zhuǎn)速來保持乳液系統(tǒng)的初始壓力恒定；在正常工作過程中，壓力旁通閥保持開度在45-55 %，通過自動調(diào)節(jié)變頻電機轉(zhuǎn)速，來精確控制系統(tǒng)壓力； 在系統(tǒng)啟動過程，主泵變頻電機設(shè)定初值為80%額定轉(zhuǎn)速輸出，當壓力調(diào)節(jié)閥開度>95%時，說明乳液系統(tǒng)壓力較高單獨利用壓力調(diào)節(jié)閥開度旁通調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力已經(jīng)很難實現(xiàn)減小，此時只有將變頻電機的轉(zhuǎn)速降低，變頻電機的轉(zhuǎn)速設(shè)為60%額定轉(zhuǎn)速，才能有效減小系統(tǒng)壓力；當壓力調(diào)節(jié)閥開度< 5%時，說明乳液系統(tǒng)壓力較高，單獨利用壓力調(diào)節(jié)閥開度旁通調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力已經(jīng)很難實現(xiàn)增大，此時只有將變頻電機的轉(zhuǎn)速增大，設(shè)為100%額定轉(zhuǎn)速，才能有效增大系統(tǒng)壓力；當軋機速度為零時，為節(jié)省能源保持乳液系統(tǒng)基本自循環(huán)，將變頻電機的轉(zhuǎn)速設(shè)定為50%額定轉(zhuǎn)速輸出達到此能力即可。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的一種冷軋帶鋼乳液系統(tǒng)壓力精確控制方法，其特征在于，在系統(tǒng)正常工作過程，通過自動調(diào)節(jié)變頻電機轉(zhuǎn)速，來精確控制系統(tǒng)壓力；由于變頻調(diào)壓方式具有大滯后特點，所以采用PID控制結(jié)合Smith預估補償方式，其中PID方程如下:
全文摘要
本發(fā)明涉及一種軋鋼工藝控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種冷軋帶鋼乳液系統(tǒng)壓力精確控制方法，冷軋帶鋼乳液系統(tǒng)的乳液壓力控制采用壓力旁通閥與主泵變頻調(diào)節(jié)相結(jié)合的方式，通過調(diào)整變頻電機的轉(zhuǎn)速來保持乳液系統(tǒng)的壓力恒定；為實現(xiàn)系統(tǒng)精確調(diào)壓目的，系統(tǒng)針對不同過程采取兩種執(zhí)行方式1)啟動過程，當壓力旁通閥壓力調(diào)節(jié)超出工作范圍時，通過提高變頻電機轉(zhuǎn)速，增大主泵輸出系統(tǒng)乳液壓力，保證系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)能力；2)正常工作過程，考慮到乳液系統(tǒng)壓力檢測點距離變頻調(diào)壓執(zhí)行機構(gòu)液路較長，系統(tǒng)滯后較大，采用帶有Smith預估的PID控制算法。該方法對于冷軋潤滑和冷卻工藝的乳液系統(tǒng)壓力控制精確，大大提高了冷軋帶鋼的質(zhì)量，節(jié)能降耗，降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號B21B37/00GK103203376SQ20121001273
公開日2013年7月17日 申請日期2012年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月13日
發(fā)明者張巖, 劉寶權(quán), 王軍生, 吳曉寧, 吳鯤魁, 宋蕾, 費靜, 侯永剛, 秦大偉, 宋君, 王勇 申請人:鞍鋼股份有限公司