[發明專利]一種層流冷卻的自學習方法及裝置

有效

• 申請號: 201810040503.X
• 申請日: 2018-01-16
• 公開（公告）號: CN107999547B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 王強;何茂松;馬濤;張偉;崔席勇
• 申請（專利權）人: 中冶賽迪電氣技術有限公司
• 主分類號: B21B37/76
• 分類號: B21B37/76;B21B38/00
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.一種層流冷卻的自學習裝置，其特征在于：該裝置包括層流冷卻區高溫計I、層流冷卻區高溫計II、基礎自動化系統和層流冷卻控制系統；

所述層流冷卻區高溫計I位于層流冷卻區下游出口處，層流冷卻區高溫計II位于層流冷卻區下游出口處至卷取機之間；在兩個高溫計之間構建一個空冷區域，基礎自動化系統將采集到的層流冷卻區高溫計I和層流冷卻區高溫計II的實測值上傳到層流冷卻控制系統，通過數值計算求解等效的輻射散熱系數，并用于層流冷卻區的空冷散熱量的計算。

2.根據權利要求1所述的一種層流冷卻的自學習裝置，其特征在于：所述層流冷卻區高溫計I與卷取機之間還包括若干個高溫計。

3.一種層流冷卻的自學習方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

S1：在層流冷卻區下游出口處的層流冷卻區高溫計I，與其相距若干米的位置上，安裝層流冷卻區高溫計II，并將兩個高溫計測量數據接入基礎自動化系統；

S2：過程自動化系統的網關進程負責接收新增高溫計的實測數據，并傳給層流冷卻控制系統進行處理，將處理后的數據將轉發給層流冷卻模型；

S3：層流冷卻模型在收到數據后，進行自學習處理，學習結果為等效輻射散熱系數；

S4：層流冷卻模型在執行設定計算時，將經過學習修正的輻射散熱系數，作為輸入參數用于設定計算，提升準確度。

4.根據權利要求3所述的一種層流冷卻的自學習方法，其特征在于：在步驟S1中，所述安裝層流冷卻區高溫計II的數量為若干，適當調整各個高溫計的間距，并將層流冷卻區下游出口處的與卷取機之間所有的高溫計的測量數據接入基礎自動化系統。

5.根據權利要求3所述的一種層流冷卻的自學習方法，其特征在于：所述步驟S3具體為：

S31：通過一維非穩態熱傳導方程來擬合帶鋼內部的熱傳導，

ρ c ( T ) ∂ T ∂ t = ∂ ∂ y ( λ ( T ) ∂ T ∂ y ) ]]>

其中，T＝T(t,l,y)表示在t時刻帶鋼在長度方向l處厚度方向y處的溫度分布，ρ表示帶鋼密度，c表示帶鋼的比熱容，λ(T)表示帶鋼的熱傳導系數；

S32：根據初始條件，T(t0,0,y)＝T0，分析邊界條件，

其中，表示在冷卻區x處，通過上表面的熱流密度，表示在冷卻區x處，通過下表面的熱流密度，t0表示初始時刻，T0表示初始溫度，

即，

- λ ( T l ( x , d ) ) · ∂ T l ∂ y ( x , d ) = φ t o p , l ( x , T l ( x , d ) ) l ∈ [ 0 , L ] , x ∈ [ x S , x E ] ]]>

λ ( T l ( x , - d ) ) · ∂ T l ∂ y ( x , - d ) = φ b o t , l ( x , T l ( x , - d ) ) l ∈ [ 0 , L ] , x ∈ [ x S , x E ] ]]>

其中，x表示帶鋼所處的冷卻區位置，d表示帶鋼厚度的一半，L表示帶鋼的總長度，φtop,l(x,Tl(x,d))表示水冷換熱時帶鋼上表面的熱流密度，φbot,l(x,Tl(x,-d))表示水冷換熱時帶鋼下表面的熱流密度，xs表示熱傳導方程計算開始位置，xE表示熱傳導方程計算結束位置；

S33：將帶鋼表面的熱流密度分為空氣熱流密度和水對流熱流密度兩部分，

φ i , l ( x , T ) = φ r a d i , l ( T ) + φ a i r i , l ( x , T ) φ r a d i , l ( T ) + φ l i q u i , l ( x , T ) i ∈ { t o p , b o t } ]]>

其中，φi,l(x,T)表示帶鋼在冷卻區x處，通過上下表面的熱流密度，表示帶鋼在冷卻區x處，通過上下表面的空氣熱流密度，表示帶鋼在冷卻區x處，通過上下表面的水對流熱流密度，表示帶鋼上下表面輻射散熱的熱流密度

φ r a d i , l ( T ) = ϵ σ · ( ( T + 273 , 15 ) 4 - ( T a m b + 273 , 15 ) 4 ) i ∈ { t o p , b o t } ]]>

其中，ε表示等效輻射系數，σ表示玻爾茲曼常數，Tamb表示環境溫度；

S34：對一維非穩態熱傳導方程進行化簡為，

ρ c ( T ) v ∂ T ∂ x = ∂ ∂ y ( λ ( T ) ∂ T ∂ y ) ]]>

其中，v為帶鋼運行速度；

S35：根據化簡后的一維非穩態熱傳導方程以及步驟S33，并根據層流冷卻區高溫計I和層流冷卻區高溫計II的實測溫度，采用數值方法求解出帶鋼上下表面輻射散熱的熱流密度，進而計算出等效熱輻射散熱系數。