中厚板层流冷却系统水流量的动态调节

内容需要下载文档才能查看

2008年6月?第25卷?第3期轧　　

　　　　　　钢

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?研究与开发?

中厚板层流冷却系统水流量的动态调节

栗　春,王丙兴,王　君,吴　迪

(东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,辽宁　沈阳　110004)

摘　要:因中厚板层流冷却区域短,且电动调节阀具有磁滞特性,故很难应用反馈控制方式。为此开发了一种新的基于PLC的流量数据采集和流量调节方式。测试表明,该方法流量控制精度95%以上在±2%以内。关键词:中厚板;层流冷却;水流量控制;动态调节

中图分类号:TG33313;TG33515　　文献标识码:A　　文章编号:1003-9996(2008)03-0001-03

DynamicRegulationofWaterFluxforLaminarCoolingLIChun,WANGBing2xingJunDi

(TheStateKeyLab1ofRollingandof110004,China)

Abstract:Thecoolingsystembecausethecoolingzoneisshortandelectric1methodoffluxcollectionandregulationbasedonPLCisputfor2ward,andtheprecisioncanbecontrolledwithin±2%1

Keywords:heavyandmediumplate;laminarcooling;waterfluxcontrol;dynamicregulation

1　控制问题描述通过调节阀的流量不仅取决于阀的开口度,

控制轧制和控制冷却工艺的成功应用是现代而且也决定于阀前后的压差和所在管路系统的工

钢铁工业最大的技术成就之一,ASTM和JIS已作情况。调节阀与工艺设备串联工作时,调节阀经把这一工艺收入标准之中,命名为TMCP上的压降只是管道系统总压降的一部分,为分析(Thermo2MechanicalControlProcess)[1-2]。层方便,只考虑阀的开口度对流量的影响。冷却设流冷却装置是热轧板带生产过程中普遍采用的控备结构及阀组分布如图1所示。手动和电动调节冷设备,其手动调节阀和电动调节阀的结构特性、阀与管路布置为串联管系形式。水箱水位、管路设计等因素都将影响冷却水的流

量和冷却质量,电动调节阀更是关键。

调节阀是一个局部阻力可变的节流元件[3]。

对于不可压缩流体,由能量守恒原理可得调节阀

流量方程:

Q=vρ(1)

式中,Q为流体体积流量;A为与单位制有关的常

数;F为调节阀流通截面积;p1、p2为调节阀前后

压力;ρ为流体密度;ε　　由于中厚板控制冷却区域短v为调节阀阻力系数。,且流量调节阀

式(1)表明,当(p1-p2)/ρ保持不变时,ε具有很大的磁滞特性v减,故很难应用反馈控制方式。小,流量Q增大;反之,εv增大,流量Q减小。调另外,流量调节阀的非线性特性,在调节阀精度偏节阀就是按照输入信号通过改变阀芯行程来改变差大时很容易导致超调。本文以某中厚板厂密集阻力系数,从而达到调节流量的目的[3]。管层流冷却系统为背景,针对多集管多流量计冷

收稿日期:2007-11-23

作者简介:栗　春(1984-),男(汉族),山西怀仁人,博士研究生。

内容需要下载文档才能查看 内容需要下载文档才能查看 内容需要下载文档才能查看

　　　　　　　　　　　　　　　　2008年6月出版

手动蝶阀打开到100%,零阻尼。高位水箱水位稳定在1600mm左右。电动调节阀初始状

态为关闭,每隔10s打开1%直到50%,同时记录上下集管流量实时数据到DB模块,相当于建立了一个开口度-实际流量表格,可以用于查找某流量设定值相对应的开口度,为进一步的数据处理做准备。根据实际数据绘制的调节阀工作流量特性曲线见图2

。

却系统,结合现场实际,分析得出调节阀开口度-流量曲线单调递增的特性,编制PLC程序实现了流量数据的自动采集,流量-开口度关系的自动建立,及权重系数的动态调整,从而显著提高了控制流量精度。这套冷却系统共设置24组集管、48个流量计,流量标定工作可在40min内全部完成。

2　流量数据的自动采集

PLC编程环境为Step72SCL。

图2　调节阀开口度-流量关系曲线

a)上集管;b)下集管

　　从图2可知,调节阀流量与开口度的关系为单调递增。据此关系可以直接采用线性插值或拟合流量曲线的方法来计算出开口度设定值。但是,由于调节阀工作状态的改变,其工作流量特性曲线会随时改变,因此根据原始数据得出的计算结果难以保证流量的控制精度。故提出采用动态调节控制方式来改进该传统控制模式。

α式中,α0为初始权重系数;1为第1次权重系数;

αn为第n次权重系数;ln为第n次调节后开口度设

1n-1定值;qn-qwset分别为第n-1次流量实际值和流wback、

量设定值;n为调节次数。

(4)如果偏差超过±2%,则把计算的权重系

3　数据处理及应用效果

在层流冷却设备中影响流量读数的因素很

多,如流量调节阀挡板的非工作动作、水位、水压分布、流量计误差等,因这些影响因素不确定,故将其忽略,仅把流量看作是流量调节阀开口度的一元函数y=f(l)。根据实际数据,按照以下步骤进行开口度设定值计算及权重系数动态调节:

(1)根据设定流量查找最近的流量区间对应的开口度l∈(x1,x2);

(2)l0=x1+α0(x2-x1)α0=110;(2)

000(3)α1=α0×(1-(qwback-qwset)/qwset)(3)

数应用于下次相应的流量调节中。

由于每一组集管的设备状况不尽相同,因此每一组集管每一个设定流量值都将会对应一个权重系数用于下次该流量的调节。

为了验证这种控制方式的精度和调节可靠性,选用了一组上集管进行测试。测试结果表明,只进行一次权重系数调整,流量偏差就可以达到允许偏差范围之内。具体测试参数见表1。

此外,由于流量调节阀具有很强的磁滞特性,故采用单向调节策略。即如果当前流量调节阀开口度设定值小于上次开口度设定值,则应把开口度先归零后再调节到设定值,以保证调节阀开口度从小到大的单向调节,从而消除磁滞特性的影响。

　　结果表明,该系统的流量控制精度95%以上可保证在±2%以内,且可保证长期稳定工作。

第n次调节系数αn和开口度计算值ln为:

n-1n-1n-1

αn=αn-1×(1-(qwback-qwset)/qwset)(4)ln=αn×ln-1

α017≤13n≤1

内容需要下载文档才能查看

2008年6月?第25卷?第3期轧　　钢

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　500MPa级海洋平台用钢热轧工艺及析出物研究

狄国标1,刘振宇1,麻庆申2,刘相华1

(1东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,辽宁　沈阳　110004;

2首钢总公司技术研究院,北京　100041)

摘　要:采用微合金化和控轧控冷工艺开发了500MPa级海洋平台用钢,分析了热轧工艺参数对其组织性能的影响,通过降低终轧温度,针状铁素体中M/A岛的数量减少,可以提高钢的低温韧性。利用透射电镜对析出物的形貌、尺寸、成分进行了分析,发现Nb、Ti复合添加时析出物的特点,即富Nb的(Nb、Ti)C以富Ti的方形(Ti,Nb)(C,N)为核心形成帽状物。

关键词:工艺参数;析出物;组织性能

中图分类号:TG142.4　　文献标识码:A　　()03-of500MPa

TiOffshorePlatformPlate

DIGuo2biao1,LIUZhen2yu1,MAQing2shen2,LIUXiang2hua1

(1.TheStateKeyLab.ofRolling&AutomationofNortheasternUniversity,Shenyang110004,China;

2.ShougangResearchInstituteofTechnology,Beijing100041,China)

Abstract:Thepaperresearchedtheeffectofrollingparameteronmicrostructureandmechanicalpropertyof500MPaoffshoreplatformplate.Whenthefinishrollingtemperatureislower,theamountofM/Aconstituentwouldbedecreasedandtoughnessofplateincreased.Themorphology,size,chemicalcompositionofprecipi2tateweregottenthroughTEManalysis.TheundissolovedTi2rich(Ti,Nb)(C,N)carbonitrideswastheher2erogeneousnucleationsitesforthe(Nb、Ti)Ccarbides.ThecorepartsofcubicshapewasTi2rich(Ti,Nb)(C,N)carbonitridesandthecappartsisNb2rich(Nb,Ti)(C,N)carbonitrides.

Keywords:processingparameters;precipitate;microstructureandproperties

表1　上集管流量控制测试结果统上成功应用,较传统线性插值调节方式大大节流量设定值初始实际流量调整后调整后流量约了人工调试时间,而且可以保证流量控制精度3-1权重3-1权重3-1

701107712569018963701372895%以上在±2%以内。由于系统的冷却能力和8011088136810189548115377控制精度均满足工艺要求,因此在轧件的组织性9011093105550196619019025

1001101001520801994810014730能控制方面发挥了重要作用。

……………

1401101411493101989314115730参考文献:

1601101671708301951815716653

1801101831506901980518211771[1]王国栋,刘相华1日本热轧带钢技术的发展和现状———随中国金属学会代表团访问日本观感之一[J].轧钢,2007,24(1):

1-6.

4　结论[2]王国栋,刘相华,吴迪.节约型钢铁材料及其减量化加工制造

[J].轧钢,2006,23(2):1-5.

上述控制方式已经在某中厚板厂层流冷却系[3]金以慧.过程控制[M].北京:清华大学出版社,1993167-82.收稿日期:2007-11-23

作者简介:狄国标(1980),男(汉族),河北沧州人,博士研究生。