一种冷轧机组功率建模方法技术

一种冷轧机组功率建模方法。本发明专利技术针对酸洗‑连轧机组功率特点，提供了一种酸洗‑连轧产线机组功率建模的方法，对酸洗‑连轧产线中由变频电机控制的大功率机组建立了电功率模型，对酸洗槽建立了热功率模型，并将电功率模型和热功率模型耦合成为统一的功率模型。本发明专利技术所述基于电功率的机组以轧机机架、矫直机、卷曲机为例，其他机组的建模方法与之类似；热功率建模方法与电功率建模方法类似。本发明专利技术所建立的功率模型可以为后续冷轧工艺能量效率研究提供基础，也可以进行加工能耗评估和预测。建立的功率模型物理意义明确，合理、简单而准确，解决了酸洗‑连轧产线机组能效评估的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供了一种酸洗-连轧机组的功率建模方法，属于冷轧机组的能耗优化领域。
技术介绍
2010年中国钢铁业工序能耗(吨钢可比综合能耗差7.47％，焦化工序差4.96％，炼铁差17.45％，轧钢差49.85％)中轧制工艺能耗落后于国际先进水平49.85％，是各种工序能耗差距最大的，节能降耗潜力很大。因此，提高冷轧工序机组能源消耗的效率，具有重要的意义。建立酸洗-连轧产线机组输出功率的模型，不仅可以描述和评估酸洗-连轧产线机组的能源使用情况，也可以指导后续能量效率优化的研究。在当前的能效评估的研究中，“能量流(Energy Flow)”已经成为一种评估制造业能效的有效方法，并且在机床领域的研究已经达到比较成熟的层次，黄拯滔提出的一种基于能量守恒原理的数控车削能耗模型的精度已经达到99％以上(HUANG Zhengtao,ZHANG Chaoyong,LUO Min.An Assessment Model of Energy Consumption for NC Turning Process Based on Principle of Conservation ofEnergy[J].Chinese Mechanical Engineer,2015,18(26):2419-2421)。冷轧工序作为多源能耗生产流程与传统机床能耗构成完全不同，将机床的能量流模型运用到冷轧机组，从电、热等多能量源进行综合能量流分析，对于冷轧工序的能耗控制和能效优化具有实际意义和广阔的应用前景。目前钢铁冶金的功率模型的分析研究一般都集中在炼钢以及连铸等工序。赵业清(Zhao Yeqing.Research on Energy Flow Network Model in Iron and Steel Enterprises Based on Hybird Petri Net[J].Metallurgical IndustryAutomation,2014,38(5):27-28)应用能量流和物质流的方法对钢铁行业从原料到热轧的过程进行了分析。朱里红和王俊飞(Zhu Lihong,Wang Junfei,Zhang Feng.Development of Energy Monitoring System Reheating Furnace in Hot Rolling Process[J].Engineering Control Computer,2011,24(5):72-72)提出了一种在热轧过程的能耗监测加热炉实时能耗的系统。李姗姗(Li Shanshan.Research on Energy Efficiency Assessment Method ofIron and Steel Production Process Based on Exergy Analysis[D].Jinan:Shandong University,2013)提出了一种基于分析的能耗分析方法，主要针对钢铁生产的炼钢工序。而关于冷轧(Cold Rolling)工序，尤其是生产流程复杂，涉及到的机组、参数众多的酸洗-连轧产线，机组的功率模型未见有文献报道。冷轧作为钢铁生产的高能耗工序，节能潜力巨大。由于产线机组和工艺参数众多，生产过程复杂，关于冷轧能效优化的研究比较少，也缺少一个精确的冷轧机组功率模型，来分析冷轧机组功率与工艺参数之间关系。
技术实现思路
本专利技术提供了一种酸洗-连轧机组功率建模方法，用于评估和预测机组的能耗，解决了现有技术中的不足。实现本专利技术上述目的所采用的技术方案为：一种冷轧机组功率建模方法，包括以下步骤：(1)、对酸洗-连轧产线中由变频电机控制的大功率机组建立电功率模型，所述电功率模型包括轧机机架输入功率Pi、矫直机输入功率Pin、卷取机输入功率Pim；轧机机架输入功率Pi＝Pz+Pf1+Pf2，其中Pz为轧制工艺所需功率，Pf1为辊颈与轴承摩擦损失的功率，Pf2为轧辊与带钢摩擦损失的功率；矫直机输入功率Pin＝Pj+Pm，其中Pj为用于矫直工艺的功率，Pm为矫直辊与带钢摩擦损失的功率；卷取机输入功率Pim＝Pq+Pqm，其中Pq为用于带钢卷取工艺的功率，Pqm为卷筒轴颈与轴承之间摩擦损失的功率；(2)、对酸洗-连轧产线中的酸洗槽建立热功率模型，所述酸洗槽的输入功率为Qin＝Q1+Q2+Q3+Q4；其中Q1为用于带钢加热功率，Q2为新酸加热功率，Q3为酸液蒸发散失功率，Q4为设备散热散失功率；(3)、将电功率模型和热功率模型耦合成为统一的功率模型。步骤(1)中Pz的计算公式如下： P z = 2 p ‾ b ‾ ψ ( R Δ h + ( c p R ‾ ) 2 + c p ‾ R ) 2 × n 0 h 0 h i η , ]]>其中为轧制单位压力，为轧制前后带钢的平均宽度，ψ为轧制力臂系数，Δh为压下量，R为轧辊的半径，c为与工艺有关的系数，n0为机架轧辊转速，hi为带钢出i轧机时的厚度，η为电机到轧机的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷轧机组功率建模方法，其特征在于包括以下步骤：(1)、对酸洗‑连轧产线中由变频电机控制的大功率机组建立电功率模型，所述电功率模型包括轧机机架输入功率Pi、矫直机输入功率Pin、卷取机输入功率Pim；轧机机架输入功率Pi＝Pz+Pf1+Pf2，其中Pz为轧制工艺所需功率，Pf1为辊颈与轴承摩擦损失的功率，Pf2为轧辊与带钢摩擦损失的功率；矫直机输入功率Pin＝Pj+Pm，其中Pj为用于矫直工艺的功率，Pm为矫直辊与带钢摩擦损失的功率；卷取机输入功率Pim＝Pq+Pqm，其中Pq为用于带钢卷取工艺的功率，Pqm为卷筒轴颈与轴承之间摩擦损失的功率；(2)、对酸洗‑连轧产线中的酸洗槽建立热功率模型，所述酸洗槽的输入功率为Qin＝Q1+Q2+Q3+Q4；其中Q1为用于带钢加热功率，Q2为新酸加热功率，Q3为酸液蒸发散失功率，Q4为设备散热散失功率；(3)、将电功率模型和热功率模型耦合成为统一的功率模型。

【技术特征摘要】
1.一种冷轧机组功率建模方法，其特征在于包括以下步骤：(1)、对酸洗-连轧产线中由变频电机控制的大功率机组建立电功率模型，所述电功率模型包括轧机机架输入功率Pi、矫直机输入功率Pin、卷取机输入功率Pim；轧机机架输入功率Pi＝Pz+Pf1+Pf2，其中Pz为轧制工艺所需功率，Pf1为辊颈与轴承摩擦损失的功率，Pf2为轧辊与带钢摩擦损失的功率；矫直机输入功率Pin＝Pj+Pm，其中Pj为用于矫直工艺的功率，Pm为矫直辊与带钢摩擦损失的功率；卷取机输入功率Pim＝Pq+Pqm，其中Pq为用于带钢卷取工艺的功率，Pqm为卷筒轴颈与轴承之间摩擦损失的功率；(2)、对酸洗-连轧产线中的酸洗槽建立热功率模型，所述酸洗槽的输入功率为Qin＝Q1+Q2+Q3+Q4；其中Q1为用于带钢加热功率，Q2为新酸加热功率，Q3为酸液蒸发散失功率，Q4为设备散热散失功率；(3)、将电功率模型和热功率模型耦合成为统一的功率模型。2.根据权利要求1所述的冷轧机组功率建模方法，其特征在于：步骤(1)中Pz的计算公式如下： P z = 2 p ‾ b ‾ ψ ( R Δ h + ( c p R ‾ ) 2 + c ...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨杰，宋健，胡琦，许昊，赵琨，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北;42