一种用于硅钢连续退火炉隔离段炉压控制的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于硅钢热处理工艺中用于炉段气氛阻隔的控制方法领域，具体涉及一种 硅钢连续退火炉隔离段中炉压的控制方法。
【背景技术】
[0002] 根据硅钢热处理工艺，干气氛与湿气氛炉段，各种配比的氮氢混合气氛炉段，加热 段与冷却段都需要进行气氛隔离，气氛隔离通过调整两炉段与中间隔离段间的炉压差来实 现，因此需要设置用于炉压控制的密封装置。目前硅钢线上的用于炉段气氛阻隔的装置由 隔离挡板、放散管及放散调节阀组成，但控制方法单一，主要是将隔离段炉压与放散调节阀 组成闭环进行调节。但这种控制方法存在如下问题：其一、单一闭环调节，难以在任何情况 下都能确保良好的炉压差，也就难以实现气氛的良好隔离；其二、这种控制方法在调节自身 隔离段炉压的同时必然会引起周边炉段炉压波动，而当退火炉需要对多个炉段气氛配置隔 离段控制时，这种隔离段各自独立的控制方式难免会引发更大的炉段炉压波动，进而影响 了炉体炉压的梯度及稳定性。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是，针对目前硅钢连续退火炉隔离段炉压控制上的问 题，提供一种用于硅钢连续退火炉隔离段炉压控制的方法，在确保隔离段气流隔离作用及 隔离段微正压状态的情况下，减少启动氮气保护程序的频率用以减少对炉内压力及气氛的 干扰。
[0004] 本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
[0005] -种用于硅钢连续退火炉隔离段炉压控制的方法，该隔离段由1#隔离挡板、2#隔 离挡板、放散管、放散调节阀及放散隔离挡板组成，控制方法包括如下步骤：
[0006] S1、压力变送器测量1#炉区炉压P01、2#炉区炉压P02及1#隔离段炉气炉压P12， 并将各压力数据P〇l、P02和P12传送至PLC控制系统；
[0007] S2、PLC控制系统从获取的1#炉区炉压P01、2#炉区炉压P02中选取最小的那个 值作为Pmin ;计算Pmin与1#隔离段炉气炉压P12差值，作为Pm ;
[0008] S3、考虑PLC控制系统的扫描时间以及炉区炉压波动的变化速率，设定Pm的时间 周期t，计算Pm的时间变化APm = pm(t+l) - Pm(t)，以及时间变化率Epm = APm(t+l) -A Pm(t);由人工设定PID控制器的目标设定值Spm，而Pm为PID控制器的显示值，PLC控 制系统将A Pm及Epm进行模糊化处理，并执行PID参数模糊自整定程序，计算得到PID参 数；
[0009] S4、将步骤S3计算得到的PID参数代入PID控制器，PID控制器计算后将其输出 值MV传送给关联运算控制器；
[0010] S5、计算1#隔离段炉气炉压P12与1#报警设定值SV1的差值与隔离段炉气炉压 最大量程P12max的占比API，即A
[0011] 1#隔离段放散阀正态系数K12与占比API满足下式类正态分布函数的关系：
[0012] K12 = exp[-Ji ( APl-y)2]⑴
[0013] 式中，y为期望值、由人工根据经验设定，且y G (〇，1)，API G [0, y];
[0014] 将占比API代入公式（1)中，求得1#隔离段放散阀正态系数K12 ;
[0015] S6、按步骤S5同理，求得2#隔离段放散阀正态系数K23,具体如下：
[0016] 计算2#隔离段炉气炉压P23与2#报警设定值SV2的差值与隔离段炉气炉压最大 量程P23max的占比AP2,即力
[0017] 2#隔离段放散阀正态系数K23与占比A P2满足下式类正态分布函数的关系：
[0018] K23 = exp [-Jr ( A P2-y )2] (2)
[0019] 式中，y为期望值、由人工根据经验设定，且y G (〇, 1)，AP2 G [0, y];
[0020] 将占比A P2代入公式（2)中，求得2#隔离段放散阀正态系数K23 ;
[0021] S7、根据步骤S5~S6得到的K12、K23,设定1#隔离段放散阀修正系数为J12,根 据1#隔离段放散阀修正系数J12大小受到1#隔离段正态系数K12和2#隔离段正态系数 K23影响，计算1#隔离段放散阀修正系数J12 = K12XK23 ;
[0022] S8、根据步骤S4得到的模糊PID控制器输出MV和步骤S7得到的1#隔离段放散 阀修正系数J12,通过关联运算控制器计算1#隔离段放散阀输出开度MV12 = J12XMV，并 将MV12计算结果赋给1#隔离段放散阀用以调节隔离段炉气炉压。
[0023] 按上述方案，计算其他隔离段放散阀修正系数时考虑相邻两侧隔离段正态系数的 影响，与步骤S5~S7同理，2#放散阀修正系数为1#隔离段正态系数K12、2#隔离段正态系 数K23及3#隔离段正态系数K34的乘积，其他放散阀修正系数以此类推。
[0024] 本发明的有益效果：
[0025] 1、利用模糊PID控制技术提高隔离段炉气炉压差闭环控制的响应速度以及控制 精度，大大提高了硅钢连续退火炉的隔离段对炉内气氛的分段隔离效果；
[0026] 2、利用类正态分布函数和对相邻隔离段修正系数关联性的建立，将隔离段和相邻 隔离段的炉压波动状况用以对放散阀开度进行修正，减少启动氮气保护程序的频率，因而 减少对炉内压力及气氛产生干扰的概率，进而提高硅钢连续退火炉的生产效率和质量。
【附图说明】
[0027] 图1是本发明实施例隔离段的结构示意图；
[0028] 图2是本发明实施例隔离段组的控制原理图；
[0029] 图3是本发明实施例隔离段组的控制流程图；
[0030] 图中，1-1#隔离挡板，2-2#隔离挡板，3-放散管，4-放散调节阀，5-放散隔离挡板， 6-1#炉区炉气，7-2#炉区炉气，8-隔离段炉气，9-1#炉区取压孔，10-2#炉区取压孔，11-隔 离段取压孔。
【具体实施方式】
[0031] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，该实施例并非对本发明的范围进行限定，本领 域技术人员对本发明的技术方案做出的各种变换和改进，均应落入本发明确定的保护范围 内。
[0032] 如图1所示，以1#隔离段区域为例，本发明所涉及的隔离段由1#隔离挡板1、2# 隔离挡板2、放散管3、放散调节阀4及放散隔离挡板5组成，1#隔离挡板1及2#隔离挡板 2从机械结构方面阻隔出1#炉区炉气6、2#炉区炉气7及隔离段炉气8三种气氛，用以隔 离1#炉区炉气6及2#炉区炉气7,避免1#炉区炉气6及2#炉区炉气7互串，但单从机械 方面不能完全达到隔离效果，需要从气流方面给予补充，因此隔离段采用放散方式，使在任 何情况下隔离段炉气8炉压均小于1#炉区炉压及2#炉区炉压，这样1#隔离挡板1及2# 隔离挡板2泄露过来的气体均能从隔离段流动到放散管3放散出去，以实现气氛的完好隔 离。同时为防止外部空气等串入炉内产生危险，隔离段需要确保微正压状态；为防止隔离段 炉气8炉压过低，设置氮气保护程序，通过打开氮气切断阀向隔离段通入氮气以确保隔离 段的正压状态。
[0033] 结合图2所示，压力变送器PT-F0UPT-F02和PT-F12通过1#、2#炉区及隔离段取 压孔获取1#、2#炉区及隔离段炉内压力后，送给PLC控制系统运算处理并最终计算得到放 散调节阀PCV-F12的输出开度，用于控制放散调节阀，进而稳定1#、2#炉区及隔离段炉内压 力。
[0034] 为了防止外部空气等串入炉内产生危险，隔离段需要确保微正压状态，所以隔离 段炉气炉压P12也不能过低，如果过低，PLC系统会启动氮气保护程序，打开氮气切断阀 S0V-F12向隔离段通入氮气以确保隔离段炉气炉压。
[0035] 但是保护氮气的通入会造成一定时间内炉内压力及气氛的混乱，会对正常生产产 生严重影响，所以本发明给予的控制方法主要目的就是在确保隔离段微正压状态的情况 下，避免启动氮气保护程序，以维持正常的炉压及炉内气氛。
[0036] 如图1~图3所示，以1#隔离段炉气炉压控制为例，本发明所述的用于硅钢连续 退火炉隔离段炉压控制的方法，包括如下步骤：
[0037] S1、压力变送器分别在1#炉区取压孔9、2#炉区取压孔10、隔离段取压孔11处测 量1#炉区炉压P〇l、2#炉区炉压P02及1#隔离段炉气炉压P12,并将各压力数据P01、P02 和P12传送至PLC控制系统；PLC控制系统获取压力数据后，将执行两路流程：其一是1#隔 离段自身的模糊PID控制运算流程，其二是1#隔离段放散阀开度修正系数的求解过程，最 后两路流程汇聚在一起，计算出1#隔离段放散阀开度并给予控制。接下来按两路流程进行 介绍：
[0038] 流程一 ：1#隔离段自身的模糊PID控制运算流程，此流程由该段的模糊PID控制 器完成；
[0039] S2、PLC控制系统从获取的1#炉区炉压P01、2#炉区炉压P02中选取最小的那个 值作为Pmin，并计算Pmin与1#隔离段炉气炉压P12差值，作为Pm ;
[0040] S3、综合考虑PLC控制系统的扫描时间以及炉区炉压波动的变化速率，设定Pm的 时间周期t (通常可设定为0. 2s)，计算Pm的时间变化A Pm = Pm(t+1) - Pm(t)，以及时间 变化率Epm= APm(t+l)