CN104971950A - 一种冷连轧机自动减速控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种冷连轧机自动减速控制方法，在控制器中建立减速过程制动距离L1、轧机入口带尾剩余长度L_en及轧机出口带尾剩余长度L_ex计算模型，根据带钢运行速度直接计算带尾剩余长度，并采用焊缝检测仪对带尾剩余长度进行校正，保证带尾剩余长度计算的准确性。控制器自动减速功能实时监控带尾剩余长度，当L_ex≤L₁时，自动减速启动，轧机按照设定参数进行减速；当机组运行速度≤目标速度、并且带尾剩余长度小于设定的偏差范围时，自动减速结束。本发明可避免手动操作导致的机组长时间低速运行的弊端，保证带尾剩余长度计算的准确性，极大提高自动减速控制精度，加快机组生产节奏，提高机组作业率，其平均单卷生产时间可缩短10s。

Description

一种冷连轧机自动减速控制方法

技术领域

本发明属于轧钢工艺控制领域，特别涉及一种用于冷连轧机生产过程中自动减速控制的方法。

背景技术

自动减速控制是冷连轧机生产运行过程中的一项关键技术。焊缝轧制过程中为防止断带发生，机组需要低速运行。减速过程对于机组的作业率有较大影响，如果减速时间提前，将导致机组长时间低速段运行，造成机组作业率下降；相反，若减速时间过晚，将导致焊缝轧制时机组不能到达指定的速度，对于机组工艺控制不利，容易造成断带。依靠人工操作方式无法进行准确的减速控制，因此设计开发自动减速控制方法对于冷连轧机组生产率的提高具有重要意义。

目前，现有专利和文献中都是针对单机架轧机、平整机或处理线的自动减速控制方法，对于冷连轧机自动减速控制方法没有明确的说明。单机架轧机、平整机或处理线自动减速及停车控制方法，所采用的是先计算制动距离，再计算制动圈数，然后与开卷机剩余带钢圈数进行比较，当剩余带钢圈数小于制动圈数时发出自动减速停车命令。主要步骤如下：

1、计算制动距离L：其中v_m为机组最大线速度，t为最大制动时间，v为机组线速度。

2、计算制动圈数Wc：根据钢卷截面面积，有带钢每卷一圈带来的卷径变化：2H*Wc=D-D₀，可以计算出制动圈数Wc：其中D0为钢卷内径，D开卷机上钢卷实际卷径,H为开卷机上原料带钢厚度设定值。

3、开卷剩余圈数Wa:实际卷径D可以通过直接或测量获得。

4、当Wa<Wc时发出自动减速停车命令。

由于现有的自动减速控制技术，对于制动距离的计算仅考虑匀变速过程，而未考虑加速度变化过程的制动距离，因此减速制动距离计算存在一定误差；同时，其带尾剩余圈数的计算是通过开卷机卷径和带钢原料厚度间接获得的，带尾剩余圈数的计算精度受带钢来料厚度偏差和卷径测量误差的影响较大，因而直接影响了自动减速的控制精度。

发明内容

本发明旨在提供一种可消除原料厚度偏差对带钢剩余长度计算的影响。提高自动减速控制精度，从而加快机组生产节奏，提高机组作业率的冷连轧机自动减速控制方法。

为此，本发明所采取的解决方案是：

一种冷连轧机自动减速控制方法，其特征在于，在控制器中建立减速过程制动距离和轧机入、出口带尾剩余长度计算模型，根据带钢运行速度直接计算带尾剩余长度，并采用焊缝检测仪对带尾剩余长度进行校正，保证带尾剩余长度计算的准确性；其具体方法为：

1、减速过程制动距离L1

连轧机减速过程制动距离L1是指制动过程轧机出口带钢行程，根据轧机出口速度计算减速过程制动距离L1，减速过程制动距离L1包括匀变速段行程和非匀变速行程两部分，其计算模型为：

$L1=\frac{{v1}^2-{v2}^2}{2a}+\frac{(v1+v2)*\mathrm{JT}}{2}$

其中，V₁为减速初始速度；V₂为减速目标速度；a为匀减速段加速度；JT为变加速段时间常数。

2、轧机入、出口带尾剩余长度

根据轧机入口实际速度计算轧机入口带尾剩余长度L_en，焊缝进入轧机区域时，开始计算焊缝到一机架的距离，亦即轧机入口带尾剩余长度。其计算模型为：

$L_{\mathrm{en}}=D-\underset{0}{\overset{t}{\&Integral;}}{V}_{\mathrm{en}}\mathrm{dt}$

其中，D为轧机区域起点到一机架的距离；v_en为轧机入口速度；

在焊缝距离轧机前安装焊缝检测仪，利用焊缝检测仪对焊缝到一机架间的距离进行校正，以提高带尾剩余长度计算精度；焊缝楔形轧制启动前，要求带尾自动减速过程完成；楔形头部到达一机架时启动楔形轧制，考虑到楔形头部到焊缝的距离，设置剩余长度减少量△L，取值0.5-1.0米；考虑减速过程安全域量，设置减速提前量d，取值5-10米。

则 $L_{\mathrm{en}}=D-\underset{0}{\overset{t}{\&Integral;}}{V}_{\mathrm{en}}\mathrm{dt}-d-\mathrm{\&Delta;L}$

根据冷轧轧制过程金属流量相同原理，将轧机入口带尾剩余长度L_en折算到轧机出口，通过轧机入出口速度比值计算轧机出口带尾剩余长度L_ex，消除原料厚度偏差对带钢剩余长度计算的影响。其轧机出口带尾剩余长度L_ex计算模型为：

$L_{\mathrm{ex}}=L_{\mathrm{en}}*\frac{v_{\mathrm{ex}}}{v_{\mathrm{en}}}$

v_ex为轧机出口速度。

3、自动减速启停控制

控制器自动减速功能实时监控带尾剩余长度，当L_ex＞L₁时，机组高速运行，当L_ex≤L₁时，自动减速启动，轧机按照设定参数进行减速，机组速度目标值范围为1.8-2.5m/s，加速度取值范围为0.5-1.0m/s²，变加速时间0.5-1s。当机组运行速度≤目标速度、并且轧机入口带尾剩余长度L_en小于设定的偏差范围时，自动减速结束。

所述设定的偏差范围为±0.1～0.2m。

本发明的有益效果为：

本发明自动减速功能投入后，避免了由于手动操作导致的机组长时间低速运行的弊端，保证了带尾剩余长度计算的准确性，极大提高了自动减速控制精度，使机组生产节奏明显加快，机组作业率显著提高。长期生产运行表明，平均单卷生产时间缩短约10秒钟。

附图说明

图1是减速过程速度曲线图；

图2是带钢位置修正原理图。

具体实施方式

本发明冷连轧机自动减速控制方法，是在德国西门子TDC控制器中建立了一套减速过程制动距离和轧机入、出口带尾剩余长度计算模型，根据带钢运行速度直接计算带尾剩余长度，并采用焊缝检测仪对带尾剩余长度进行校正，保证带尾剩余长度计算的准确性。

1、减速过程制动距离L1计算

连轧机减速过程制动距离L1是指制动过程轧机出口带钢行程，根据轧机出口速度计算减速过程制动距离L1，减速过程制动距离L1包括匀变速段行程和非匀变速行程两部分。其计算模型为：

$L1=\frac{{v1}^2-{v2}^2}{2a}+\frac{(v1+v2)*\mathrm{JT}}{2}$

减速初始速度V₁≤20米/秒；减速目标速度V₂=2米/秒；减速最小加速度a=0.5米/秒²；变加速段时间常数JT=1秒。

由图1可见，t2-t5段为匀变速段，t1-t2，t5-t6为非匀变速段，制动距离可以进行上式等效计算。

2、轧机入、出口带尾剩余长度计算

轧机入口实际速度计算轧机入口带尾剩余长度L_en计算模型为：

$L_{\mathrm{en}}=D-\underset{0}{\overset{t}{\&Integral;}}{V}_{\mathrm{en}}\mathrm{dt}$

轧机出口带尾剩余长度L_ex计算模型为：

$L_{\mathrm{ex}}=L_{\mathrm{en}}*\frac{v_{\mathrm{ex}}}{v_{\mathrm{en}}}$

焊缝经过轧机区域起始点时，开始计算带尾到一机架的距离。轧机区域起始点到一机架距离D=220米。

焊缝楔形轧制启动前，要求带尾自动减速过程完成。楔形头部到达机架时启动焊缝轧制，考虑到楔形头部到焊缝的距离，设置楔形影响量△L=1米。考虑减速过程定位误差，为确保安全，设置减速提前量d=9米。

如图2所示，在焊缝距离轧机前45米的置安装焊缝检测仪，对带尾到轧机的距离值进行校正，从而保证带尾剩余长度计算的准确性。

根据轧机入口实际速度，实时计算轧机入口带尾剩余长度L_en。然后利用轧机入口速度与轧机出口速度比值计算轧机出口带尾剩余长度L_ex。直接采用速度来计算带钢行程，通过速度比值将轧机入口带尾剩余长度折算到轧机出口，这种方法可以消除原料厚度偏差对带钢剩余长度计算的影响。

3、自动减速启停控制

TDC控制器自动减速功能实时监控带尾剩余长度，当L_ex＞L₁时，机组高速运行。当L_ex≤L₁时，自动减速启动，轧机按照设定减速斜坡进行减速，减速目标速度V₂=2.18米/秒，加速度a=0.5米/秒²，变加速段时间常数JT=1秒，定位误差范围S设置为0.1米。当速度小于等于目标速度时，同时轧机入口带尾剩余长度L_en小于设定的控制偏差范围，认为自动减速结束。不论是高速轧制还是低速轧制，本发明设定的控制偏差范围为0.1米，因此其自动减速定位控制精度亦在0.1米以内，运行稳定可靠。

Claims (2)

1.一种冷连轧机自动减速控制方法，其特征在于，在控制器中建立减速过程制动距离和轧机入、出口带尾剩余长度计算模型，根据带钢运行速度直接计算带尾剩余长度，并采用焊缝检测仪对带尾剩余长度进行校正，保证带尾剩余长度计算的准确性；其具体方法为：

（1）减速过程制动距离L1

连轧机减速过程制动距离L1是指制动过程轧机出口带钢行程，根据轧机出口速度计算减速过程制动距离L1，减速过程制动距离L1包括匀变速段行程和非匀变速行程两部分，其计算模型为：

$L1=\frac{{v1}^2-{v2}^2}{2a}+\frac{(v1+v2)*\mathrm{JT}}{2}$

其中，V₁为减速初始速度；V₂为减速目标速度；a为匀减速段加速度；JT为变加速段时间常数；

（2）轧机入、出口带尾剩余长度

根据轧机入口实际速度计算轧机入口带尾剩余长度L_en，焊缝进入轧机区域时，开始计算焊缝到一机架的距离，亦即轧机入口带尾剩余长度，其计算模型为：

$L_{\mathrm{en}}=D-\underset{0}{\overset{t}{\&Integral;}}{V}_{\mathrm{en}}\mathrm{dt}$

其中，D为轧机区域起点到一机架的距离；v_en为轧机入口速度；

在焊缝距离轧机前安装焊缝检测仪，利用焊缝检测仪对焊缝到一机架间的距离进行校正，以提高带尾剩余长度计算精度；

焊缝楔形轧制启动前，要求带尾自动减速过程完成；楔形头部到达一机架时启动楔形轧制，考虑到楔形头部到焊缝的距离，设置剩余长度减少量△L，取值0.5-1.0米；考虑减速过程安全域量，设置减速提前量d，取值5-10米；

则 $L_{\mathrm{en}}=D-\underset{0}{\overset{t}{\&Integral;}}{V}_{\mathrm{en}}\mathrm{dt}-d-\mathrm{\&Delta;L}$

根据冷轧轧制过程金属流量相同原理，将轧机入口带尾剩余长度L_en折算到轧机出口，通过轧机入出口速度比值计算轧机出口带尾剩余长度L_ex，消除原料厚度偏差对带钢剩余长度计算的影响，其轧机出口带尾剩余长度L_ex计算模型为：

$L_{\mathrm{ex}}=L_{\mathrm{en}}*\frac{v_{\mathrm{ex}}}{v_{\mathrm{en}}}$

v_ex为轧机出口速度；

（3）自动减速启停控制

控制器自动减速功能实时监控带尾剩余长度，当L_ex＞L₁时，机组高速运行，当L_ex≤L₁时，自动减速启动，轧机按照设定参数进行减速，机组速度目标值范围为1.8-2.5m/s，加速度取值范围为0.5-1.0m/s²，变加速时间0.5-1s。当机组运行速度≤目标速度、并且轧机入口带尾剩余长度L_en小于设定的偏差范围时，自动减速结束。

2.根据权利要求1所述的冷连轧机自动减速控制方法，其特征在于，所述设定的偏差范围为±0.1～0.2m。