一种中厚板在线冷却装置及控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种中厚板在线冷却装置及控制方法。该控制方法采集并绘制集管的流量和阀门开口度曲线；采集并绘制供水泵频率与冷却装置终端的总水量之间的关系；根据设定供水压力P0、设定集管流量F0以及预先采集到的集管流量与阀门开口度关系曲线，进行线性插值计算，快速设定阀门开口度U0；根据设定供水压力P0、设定总流量F以及预先采集到的供水量与供水泵频率之间的关系曲线，进行线性插值计算，快速设定供水泵频率V0；当集管阀门开口度和供水泵频率达到设定值，控制单元的集管流量和供水压力耦合闭环控制模块投入运行，实现对集管流量和供水压力的快速高精度耦合控制，满足供水系统压力精度的控制需求。
【专利说明】一种中厚板在线冷却装置及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及热轧中厚板冷却【技术领域】，尤其涉及一种中厚板在线冷却装置及控制方法。
【背景技术】
[0002]近年来，中厚板轧后控制冷却技术受到了人们越来越多的重视。钢铁企业为了生产高性能产品提出了更高的冷却速度及冷却均匀性需求，传统的层流冷却装置已不能满足钢铁企业日益提高的冷却性能需求。
[0003]TMCP 工艺(Thermo Mechanical Control Process,热机械控制工艺)对轧后钢板的金相组织和力学性能有着十分重要的影响。终冷温度、冷却速度等工艺参数的高精度控制是品种、规格多样的中厚板超快速冷却工艺严格执行的基本保障。超快速冷却系统采用带有一定压力的冷却水对高温钢板进行射流冲击冷却，从而获得比常规加速冷却更高的冷却强度。集管作为超快冷系统最基本的控制单元其流量是最为核心的控制参数。集管流量调整范围决定轧后产品冷却速度的控制能力；集管流量调节的响应速度、控制精度直接影响冷却速率、终冷温度等核心冷却工艺参数的控制精度，甚至影响产品冷却过程中的均匀性，进而影响产品的组织性能均匀性及成材率。
[0004]现有冷超快冷却设备，由于技术比较落后，没有结合更加精确的控制元件和检测元件，冷却控制精度达不到要求，本专利采用先进的元件进行设计，满足了现有的钢厂要求。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种中厚板在线冷却装置及控制方法，其能够实现对钢板冷却的精确控制。
[0006]上述目的是通过下述方案实现的:
一种中厚板在线冷却装置，其特征在于，所述冷却装置包括高压变频供水泵(I)、分流集水管(2)、旁通阀(4)、温度计(6)、水压计(7)、多个喷水集管(8)和控制单元(9)；
所述供水泵(I)的输出端连接到所述分流集水管(2 )的进水口 ；所述分流集水管(2 )的通过多条连接管路(10)连接到所述多个喷水集管(8)，在所述多条连接管路(10)上均安装有流量气动调节阀(3)和流量计(5)，在所述分流集水管(2)上还连接有旁通管路(11)，在该旁通管路(11)也安装有旁通阀(12 );并且，所述分流集水管(2 )上连接有所述温度计(6 )和水压计(7)，该温度计(6)和水压计(7)的信号输出连接到所述控制单元(9)，该控制单元(9 )的控制信号连接到供水泵以及各流量控制阀的控制端。
[0007]一种上述的冷却装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括:
(1)采集并绘制集管的流量和阀门开口度曲线；采集并绘制供水泵频率与冷却装置终端的总水量之间的关系；
(2)根据设定供水压力PO、设定集管流量H)以及预先采集到的集管流量与阀门开口度关系曲线，进行线性插值计算，快速设定阀门开口度UO ;
(3)根据设定供水压力PO、设定总流量F以及预先采集到的供水量与供水泵频率之间的关系曲线，进行线性插值计算，快速设定供水泵频率VO ;
(4 )当集管阀门开口度和供水泵频率达到设定值，所述控制单元(9 )的集管流量和供水压力耦合闭环控制模块投入运行；所述控制模块根据设定流量H)与流量计检测到集管实际流量Fl之间的偏差e=F0-Fl，设定阀门开口度补偿量U'，修正调节阀开口度，从而实现对流量闭环控制；所述控制模块根据设定供水压力PO与压力计检测到水系统实际压力Pl之间的偏差e=P0-Pl，基于PID算法设定供水泵频率补偿量V'，修正调节供水泵频率，从而实现对供水系统压力的闭环控制；在PID控制算法中，恒压变频供水系统主要分为变频器、供水电机和供水管路三个过程:
G(S) = G1 (S)G2 O) G3 ⑶(I)
其中，变频器的传递函数可设定为一个惯性环节，传递函数表示为:
【权利要求】
1.一种中厚板在线冷却装置，其特征在于，所述冷却装置包括高压变频供水泵(I)、分流集水管(2)、旁通阀(4)、温度计(6)、水压计(7)、多个喷水集管(8)和控制单元(9)； 所述供水泵(I)的输出端连接到所述分流集水管(2 )的进水口 ；所述分流集水管(2 )的通过多条连接管路(10)连接到所述多个喷水集管(8)，在所述多条连接管路(10)上均安装有流量气动调节阀(3)和流量计(5)，在所述分流集水管(2)上还连接有旁通管路(11)，在该旁通管路(11)也安装有旁通阀(12);并且，所述分流集水管(2)上连接有所述温度计(6)和水压计(7)，该温度计(6)和水压计(7)的信号输出连接到所述控制单元(9)，该控制单元(9 )的控制信号连接到供水泵以及各流量控制阀的控制端。
2.一种如权利要求1所述的冷却装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括: (1)采集并绘制集管的流量和阀门开口度曲线；采集并绘制供水泵频率与冷却装置终端的总水量之间的关系； (2)根据设定供水压力PO、设定集管流量H)以及预先采集到的集管流量与阀门开口度关系曲线，进行线性插值计算，快速设定阀门开口度UO ; (3)根据设定供水压力PO、设定总流量F以及预先采集到的供水量与供水泵频率之间的关系曲线，进行线性插值计算，快速设定供水泵频率VO ； (4 )当集管阀门开口度和供水泵频率达到设定值，所述控制单元(9 )的集管流量和供水压力耦合闭环控制模块投入运行；所述控制模块根据设定流量H)与流量计检测到集管实际流量Fl之间的偏差e=F0-Fl，设定阀门开口度补偿量U'，修正调节阀开口度，从而实现对流量闭环控制；所述控制模块根据设定供水压力PO与压力计检测到水系统实际压力Pl之间的偏差e=P0-Pl，基于PID算法设定供水泵频率补偿量V'，修正调节供水泵频率，从而实现对供水系统压力的闭环控制；在PID控制算法中，恒压变频供水系统主要分为变频器、供水电机和供水管路三个过程:
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，调节过程中供水系统压力变化将引起的集管流量波动F,，其将作为集管流量实测值的组成部分，在集管流量调节闭环中得到消除；同理，集管流量变化引起的供水系统压力变化P,也将作为压力实测值的组成部分，在供水压力调节闭环中得到消除。
【文档编号】B21B37/74GK103861879SQ201410121555
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月28日 优先权日:2014年3月28日
【发明者】王丙兴, 胡啸, 王昭东, 王国栋, 李勇, 韩毅, 田勇 申请人:东北大学