[发明专利]一种用于硅钢退火的加湿混合控制系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于在线监控技术领域，尤其是涉及一种用于硅钢退火的加湿混合控制系统及其控制方法。

背景技术

在硅钢连续退火生产线上，氮氢混合加湿系统是硅钢退火不可或缺的设备。硅钢板带对于退火炉炉内气氛要求严格，既要满足脱碳需要，又要防止板带表面氧化，因而需要采用湿的氮氢混合气作为保护气体。

现有的氮氢混合加湿系统是将干的氮氢混合气鼓入一定温度的脱盐水中，然后于水面上方收集湿润的混合气再送入炉内。整个系统是通过电加热器控制水温进而控制混合气的湿度。但这种加湿的方式不仅设备较多，对电能和脱盐水的消耗很大，经济性差，而且加热和加湿效率很低，对混合气目标露点控制的响应速度也慢，进而影响炉内露点控制，特别是炉段露点的自动控制。

由于不同规格硅钢的退火，特别是取向硅钢退火对炉段露点的要求差异很大，所以国内生产线在进行板带规格切换时，常常需要花费很长时间对炉段露点进行调整，且完全通过人工完成，其调整精度和响应速度均不理想，因而造成了能源和资源的大量浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有的氮氢混合加湿系统所存在的问题和弊端，提供一种用于硅钢退火的加湿混合控制系统及其控制方法，利用最小二乘支持向量机的模型预测和串级控制实现对炉内露点的前馈和串级控制，实现硅钢退火炉炉内露点的自动闭环控制。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种用于硅钢退火的加湿混合控制系统，包括加湿混合系统和控制模块两大部分：

所述的加湿混合系统，至少包括氮氢混合系统、干混合气流通通道、湿混合气流通通道、干湿混合流通通道、湿混合气加湿系统、加湿罐和退火炉，所述氮氢混合系统的输出端分别与干混合气流通通道的一端、湿混合气流通通道的一端连接，湿混合气流通通道经加湿罐后与干混合气流通通道的另一端共同接至干湿混合流通通道后再与退火炉连接；

所述氮氢混合系统包括由纯氮气和纯氢气组成的混合室；所述干混合气流通通道设置有干混合气流量计、干气流量调节阀，所述湿混合气流通通道依次设置有湿混合气流量计、湿气流量调节阀、混合气喷入口、填料、湿混合气输出管、湿混合气输出温度计和电加热器，混合气喷入口设置在加湿罐的侧壁，填料设置在加湿罐内部，湿混合气输出管一端伸入加湿罐内、另一端与湿混合气输出温度计连接，湿混合气流量计、湿气流量调节阀用于控制湿混合气流量；混合室内的混合气通过混合气喷入口进入加湿罐内，加湿罐用于对混合气进行蒸汽加湿，并通过湿混合气输出温度计测量湿混合气输出温度，进而监测湿混合气输出露点，电加热器用于防止湿混合气在流通管道中结露而影响炉内加湿效果；所述湿混合气加湿系统包括蒸汽调节阀、蒸汽喷入管，蒸汽调节阀通过蒸汽喷入管通入加湿罐，蒸汽调节阀用于通过控制蒸汽通入量来控制湿混合气的露点；所述退火炉内设置有露点分析仪，露点分析仪用于测量得到退火炉内的露点；

所述的控制模块包括数据处理单元与工业PLC控制单元，数据处理单元包括数据预处理模块和LS-SVM预测模型模块；工业PLC控制单元至少包括露点PID控制器、串级逻辑运算器、蒸汽加热PID控制器、湿气流量PID控制器和干气流量PID控制器，干混合气流量计、湿混合气流量计、湿混合气输出温度计与数据预处理模块的输入端连接，数据预处理模块的输出端依次与LS-SVM预测模型模块、露点PID控制器、串级逻辑运算器连接，串级逻辑运算器的输出端分别与蒸汽加热PID控制器、湿气流量PID控制器和干气流量PID控制器连接，蒸汽加热PID控制器、湿气流量PID控制器和干气流量PID控制器，蒸汽加热PID控制器、湿气流量PID控制器和干气流量PID控制器分别与蒸汽调节阀、湿气流量调节阀和干气流量调节阀连接。

本发明还提供了一种上述用于硅钢退火的加湿混合控制系统的控制方法，包括如下步骤：

S1、通过加湿混合系统和控制模块建立干湿混合气流量的闭环调节回路，建立加湿混合系统的蒸汽加热加湿调节回路，向退火炉通入干湿混合气，并启动露点分析仪实时分析炉内露点；在人工干预下进行混合气的加湿及干湿混合控制，并记录数据；

S2、人工设定LS-SVM预测模型模块的惩罚系数和核宽度，数据预处理模块将炉内的露点DP、通入炉内的干湿混合气的流量比Kf、湿混合气输出温度Ts和带钢运行的线速度Vf数据进行归一化预处理，并由人工选定训练集和测试集；

S3、由LS-SVM预测模型模块建立预测模型，并利用最小二乘支持向量机对预测模型进行训练；