中板厂加热炉板坯数值模拟及二级模型.ppt

中板厂加热炉板坯数值模拟及二级模型 1、研究目的和意义 2、数学模型建立的内容 3、数学模型求解的方法 4、数学模型数值模拟 5、二级模型 研究现状 模拟与二级的意义： 加热精确控制提高质量 优化控制节能降耗 三级计算机生产管理 数值模拟： 东北大学、北京工业大学和安徽工业大学 二级模型： 斯泰因、三菱、宝兴、塞迪等公司以及上述高校 研究数值模拟的目的和意义 1、模拟了钢坯内部温度场 2、提供最优控制策略 3、为在线二级模型应用提供基础，有效提高质量，降低能耗，节约能源 数学模型建立的内容 物理模型的建立 a、炉型炉况：长41.400m，宽6.200m，高1.45mm b、生产状况: 主要生产造船板、桥梁板等 c、板坯状况：(150 mm,180 mm,220 mm,260 mm)×(1000-2080 mm)×(2100-2650 mm) 数学模型的建立 a、 b、初始条件：t=f(y) c、边界条件: 第三类边界条件 数学模型求解的方法 方程的离散和边界的处理 有限容积法 块迭代 TDMA法 程序框图 数值模拟的内容 1、黑匣子试验，验证模型 2、板坯炉温度对加热时间的变化规律 3、板坯厚度对加热时间的变化规律 4、总结加热炉单耗随热装温度的变化规律 5、导热系数对断面温差的变化规律 数值模拟和黑匣子试验对比图 实测表面：1227.2℃，计算：1230.5℃ 绝对温差3.3℃，相对温差0.27%， 在加热过程中中心温度相对误差仅为1.6％ 钢坯入炉温度200℃厚度150mm 加热时间104分钟时满足出炉要求，出炉温度1202.3℃，断面温差25.4℃ 钢坯入炉400℃厚度150mm模拟图 加热时间98分钟时满足出炉要求，出炉温度1204.8℃，断面温差20.6℃ 板坯入炉温度对加热时间的影响 热装温度每增加100℃，时间约减少6min。 板坯厚度对加热时间的影响 厚度平均每增加10mm，加热时间增加11min。 加热炉单耗随热装温度变化规律 热装温度平均每升高100 ℃，单耗降低0.1GJ/t 最大温差和最大热应力随导热系数变化 随着导热系数的增大，在钢坯加热过程中最大温差和最大热应力逐渐减小 结论 （1） 相对误差不超过1.6%，证明所建立的模型假设合理，建模准确； （2）通过不同的入炉温度进行对比分析，入口温度对加热制度影响比较大。温度在600℃时，加热时间相对冷装明显缩短，时间减少了1/4，能耗降低约30%； （3）厚度每增加10mm，加热时间增加11min； （4）为加热炉二级模型进行控制提供依据 所开发的中板厂二级加热炉模型 1、板坯温度跟踪(热工)功能(THE)； 2、生产节奏功能(RRT)； 3、主动生产节奏功能(ACT)； 4、优化加热曲线功能(0Hc)； 5、设定值控制功能(CTL)； 6、轧机反馈功能(MFB)； 7、加热炉及换热器热平衡计算功能(FBL) 谢谢大家 * * 安徽工业大学 能源研究所 陈光 问题：优化控制策略，解决混装和停机待轧问题 *