[发明专利]一种冷轧轧制过程中电机功率的预测方法

权利要求书

1.一种冷轧轧制过程中电机功率的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、获取带钢参数、轧辊参数和轧制状态参数；

带钢参数包括：带钢钢种、带钢来料厚度、带钢成品厚度、带钢宽度；

轧辊参数包括：轧辊辊径、轧辊粗糙度；

轧制状态参数包括：各机架入口厚度、各机架出口厚度、各机架入口张应力、各机架出口张应力、轧制速度；

步骤2、通过简易有限元法计算轧制力矩和轧制功率；

步骤3、进行冷轧电机功率损耗测试，得到冷轧电机机械功率损耗与轧制力、轧制速度之间的关系，并计算冷轧电机机械功率损耗；

步骤4、将计算得到的轧制功率、电机机械功率损耗求和得到冷轧轧制过程中电机功率预测结果。

2.根据权利要求1所述的冷轧轧制过程中电机功率的预测方法，其特征在于，所述步骤2通过简易有限元法计算轧制力矩和轧制功率的具体步骤如下：

步骤2-1、设置带钢参数、轧辊参数和轧制状态参数；

步骤2-2、对轧件的塑性变形区进行微单元划分，建立简易有限元模型；

步骤2-3、设置轧制力的初始值F₀和轧辊压扁半径的初始值R′₀，开始执行轧制力和轧辊压扁半径的迭代解耦；

步骤2-4、通过给定的轧制力F₀、轧辊压扁半径R′₀，计算轧制变形区的几何参数和各微单元的几何参数；

所述几何参数包括塑性变形区咬入角、塑性变形区内各微单元的厚度、塑性变形区内各微单元的接触弧长、入口弹性变形区的变形量、出口弹性变形区的变形量、入口弹性区的接触弧长、出口弹性区的接触弧长、轧辊压扁半径；

步骤2-5、对各微单元进行受力分析，根据边界条件分别计算前滑区各微单元的垂直压应力和后滑区各微单元的垂直压应力；

步骤2-6、通过对每个微单元进行累计求和得到塑性变形区的轧制力矩和轧制力；

所述轧制力矩为轧件在水平方向上前后张力产生的力矩与所有微单元对轧辊产生的力矩之和；

步骤2-7、计算考虑弹性变形区的总轧制力F，通过总轧制力计算轧辊压扁半径R′；判断迭代前后轧制力偏差是否满足精度：若满足精度要求，则执行步骤2-8；否则，重新赋值F₀＝F，R′₀＝R′，返回步骤2-4继续迭代计算；

步骤2-8、计算考虑张力的轧制功率。

3.根据权利要求1所述的冷轧轧制过程中电机功率的预测方法，其特征在于，所述步骤3进行冷轧电机功率损耗测试的具体步骤如下：

步骤3-1、判断当前冷轧电机是否已进行冷轧电机功率损耗测试：是，则执行步骤3-4，否则执行步骤3-2；

步骤3-2、进行冷轧电机功率损耗测试，采集不同轧辊转速、不同轧制力以及相应状态下的冷轧电机输出功率，回归得到冷轧电机功率损耗与轧制力、轧制速度之间的函数关系；

步骤3-3、从配置文件中读取各机架的冷轧电机机械功率损耗回归模型参数；

步骤3-4、计算冷轧电机机械功率损耗。

4.根据权利要求3所述的冷轧轧制过程中电机功率的预测方法，其特征在于，所述步骤3-2按如下步骤进行：

步骤3-2-1、建立冷轧电机机械功率损耗回归模型：

P_L＝a_P+V_r·(b_P+c_P·F)

式中，P_L为冷轧电机机械功率损耗，kW；V_r为工作辊轧辊转速，rad/s；a_P为冷轧电机机械功率损耗回归模型中的常数项，kW；b_P为冷轧电机机械功率损耗回归模型参数，kW/rad/s；c_P为与轧制力相关的机械功率损耗系数，kW/(rad/s/kN)；F为轧制力，kN；

步骤3-2-2、分别按照不同的轧制速度进行空压靠，对不同轧制速度下的轧制力及冷轧轧机的电机输出功率进行采集，并对采集的数据进行处理；

步骤3-2-3、利用最小二乘法对采集的数据进行回归，获得冷轧电机机械功率损耗回归模型中的a_P、b_P和c_P；

步骤3-2-4、将回归得到的a_P、b_P和c_P保存到配置文件中，确定最终的冷轧电机机械功率损耗回归模型，即当前机架的冷轧电机机械功率损耗与工作辊轧辊转速、轧制力之间的函数关系。