板坯连铸二次冷却系统控制模型中的生命周期模型.doc

板坯连铸二次冷却系统控制模型中的生命周期模型徐永军1，卢立铭1，吕 钢2(1上海宝信软件股份有限公司，上海201203；2宝山钢铁股份有限公司，上海201900)摘要：介绍板坯连铸三电控制系统中控制功能核心之一的二次冷却系统的控制框架以及控制原理，描述二次冷却系统的控制方式，在自动控制方式下拉速流量关联函数、生命周期模型、凝固模型的相互关系，重点说明生命周期模型的原理及实现方法，对切片的全生命周期进行跟踪，从而得到冷却区较精确的冷却水量需求。简要介绍速度流量关联函数以及生命周期模型投入后与拉速流量关联模式的不同冷却效果比较。关键词：喷淋冷却；控制框架；生命周期模型；液芯控制模型；速度流量关联函数；温差补偿冷却中图分类号：TF3416文献标志码：B文章编号：10080716(2009)010008030前言板坯连铸三电控制系统中，其核心的控制功能有：结晶器液位控制、结晶器液压振动、二次冷却控制、扇形段辊缝调节(轻压下)、长度跟踪等。二次冷却控制系统为连铸自动化系统的核心，其控制模型有生命周期模型与凝固模型两种形式。本文将重点描述二次冷却控制系统的控制结构、控制框架、生命周期模型，以及生命周期模型模式与拉速流量关联模式冷却效果比较。1控制结构二冷控制模式对冷却回路的控制方式可分为手动、半自动、自动控制三种。手动控制即通过人机界面设定回路调节阀的开度来控制回路冷却水的流量；半自动控制通过人机界面设定回路冷却水的目标流量保证回路冷却水量；自动模式可分为如下四种方式：拉速流量关联模式(SPEEDTIE)、生命周期模型模式(LFT)、凝固模型模式(LPC)、生命周期模型与凝固模型优化补偿模式。拉速流量关联模式通过铸机拉速与流量关联函数来确定每个回路的目标流量；生命周期模型模式计算每个二次冷却分区的实际速度，通过拉速与流量的关联函数来计算每个回路的目标流量；凝固模型模式通过板坯目标温度与实际温度(数学模型计算)的差值来调整各回路的目标流量。生命周期模式与凝固模型优化补偿模式，是将生命周期模型目标水量与凝固模型的补偿调整水量的叠加作为各回路的最终目标流量的一种优化控制模式，即采用温度与目标温度偏差去补偿每一冷却段的目标流量。二冷控制结构图如图1所示。 &IM;Yl 2生命周期模型21冷却区切片生命周期模型从冶金工艺与传热学角度，将铸机分为特定的冷却区域(Zone)，以宝钢股份中厚板分公司2#连铸为例，表述连铸的冷却分区。将铸机分为10个冷却区，每区的长度如图2所示。 ziR 每个冷却区又分为若干长度为100mm的切片，每个切片从结晶器浇注出来时的时间存储在时间队列数据块中，本时间随着切片往前移动(因为浇注的关系)，一直到该切片出铸机为止。所谓切片的生命周期就是指切片从出结晶器开始到切片出尾端扇形段为止的这一段时间，见图3。 zlZ$t, 当切片到达某一个冷却区时，储存在时间队列的与切片相对应的时间通过如下公式转换为速度：切片速度=切片距结晶器出口侧的距离切片时问差(本切片与刚出结晶器切片的时间差)每个冷却区由若干切片组成，冷却区的所有切片平均速度代表本冷却区的速度，由速度流量函数可直接计算出本冷却区的目标流量值。当然，为了精确地计算出每切片的速度，对于不同的喷淋区尤其是临近结晶器的喷淋区，通过设定不同的权重，来优化切片速度。精确切片速度=切片拉速(100一K)+实际拉速K100式中：K为实际拉速的权重系数。22拉速流量关联函数拉速流量函数为冷却区拉速与冷却区相对于板坯单位宽度流量的对应关系，该函数实际是冷却区拉速与冷却区流量的离散曲线对应关系，冶金工程师可根据模型计算的冷却区实际温度并通过人机界面来在线优化该曲线。图4以冷却回路1为例，说明冷却区拉速与冷却区流量对应曲线。3生命周期模型投入后与拉速关联模式效果比较数学模型可以计算出各冷却回路的实际温度，通过数据采集与分析工具，我们记录了拉速流量关联模式与生命周期模式两种模式下各冷却区的目标温度与实际温度的偏差，以冷却区l5为例，见图5。 9D+SU2 : 由图可以看出，在拉速关联模式下，冷却区15的实际温度偏差在80左右；在生命周期模式下，冷却区15的实际温度偏差在10左右。生命周期模式较拉速流量关联模式冷却效果好，对目标温度的控制明显精确。 6Yebc_, R 4结束语二冷生命周期模型的诀窍在于：(1)通过生命周期模型计算每一冷却段切片的加权速度，基于冷却区不同的