無縫鋼管生產(chǎn)過程質(zhì)量預(yù)報(bào)及關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化控制

無縫鋼管被廣泛應(yīng)用于汽車、航空、石油、化工、建筑、鍋爐和軍工等各個(gè)部門,國民經(jīng)濟(jì)中具有很重要的地位,故被人們稱為工業(yè)的血管。

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,無縫鋼管的使用領(lǐng)域在不時(shí)擴(kuò)大,對聊城鋼管廠產(chǎn)品質(zhì)量的要求也越來越高。大多數(shù)鋼廠對產(chǎn)品質(zhì)量的檢測僅停留在廢品管上,但圓通無縫鋼管的產(chǎn)品質(zhì)量主要靠最后檢查來保證是靠不住的,這不僅因?yàn)槿魏螜z查技術(shù)和手段都有可能出錯(cuò),而且各生產(chǎn)工序都有可能出現(xiàn)缺陷或次品。

如果前一工序出現(xiàn)的缺陷或次品不能及時(shí)被檢查和糾正,后面工序繼續(xù)加工時(shí),局部缺陷很有可能被一直保留到最終廢品,從而嚴(yán)重影響最終的產(chǎn)品質(zhì)量。因此,無縫鋼管產(chǎn)品質(zhì)量的控制必需從原料開始,各工序環(huán)節(jié)都要加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量的檢測和控制,以保證后一工序生產(chǎn)出質(zhì)量合格的產(chǎn)品。

 本文以天津?qū)殠X無縫鋼管連軋生產(chǎn)線為研究背景,對無縫鋼管生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量預(yù)報(bào)和控制,本文主要工作如下：針對管坯加熱存在大滯后,使得管坯加熱的質(zhì)量難以預(yù)報(bào)和控制這一問題,提出了基于TLPCRTimeLagPrincipComponRegress軟測量方法,實(shí)現(xiàn)了管坯加熱質(zhì)量的準(zhǔn)確預(yù)報(bào),并采用溫度彌補(bǔ)控制使得管坯終點(diǎn)溫度堅(jiān)持在生產(chǎn)要求范圍內(nèi)。

對于無縫鋼管生產(chǎn)的第一道工序,該方法較好地解決了20#無縫鋼管管坯加熱質(zhì)量的控制問題,為后面的穿孔生產(chǎn)提供了可靠的原料保證。針對穿孔生產(chǎn)具有多時(shí)段間歇過程特性,并且生產(chǎn)數(shù)據(jù)具有非高斯分布的特殊性,提出適用于非高斯分布數(shù)據(jù)的步進(jìn)子時(shí)段MICRMultiwaiIndependComponRegress方法,建立了精確的毛管質(zhì)量預(yù)報(bào)模型聊城鋼管廠。

利用毛管質(zhì)量預(yù)報(bào)模型的預(yù)報(bào)結(jié)果,應(yīng)用迭代聊城無縫鋼管學(xué)習(xí)控制算法很好地實(shí)現(xiàn)了穿孔過程的橫縱向壁厚偏差控制,提高了毛管生產(chǎn)的質(zhì)量。基于生產(chǎn)數(shù)據(jù)的仿真結(jié)果和在天津?qū)殠X公司SWW斜軋穿孔機(jī)試驗(yàn)效果標(biāo)明了方法的有效性。針對連軋生產(chǎn)過程具有典型的多時(shí)段、動態(tài)多變量等間歇生產(chǎn)過程以及數(shù)據(jù)具有梯形分布等特性,提出步進(jìn)均值子時(shí)段MPLSMultiwaiPartialLeastSquar方法,建立了精確的荒管質(zhì)量預(yù)報(bào)模型。

然后借助于荒管質(zhì)量預(yù)報(bào)模型的預(yù)報(bào)結(jié)果,將迭代學(xué)習(xí)控制技術(shù)應(yīng)用于連軋過程的壁厚偏差控制系統(tǒng)中,提高了荒管生產(chǎn)的質(zhì)量。現(xiàn)場數(shù)據(jù)仿真和在天津?qū)殠X公司連軋生產(chǎn)試驗(yàn)效果標(biāo)明了方法的有效性。

 荒管的減徑生產(chǎn)涉及產(chǎn)品規(guī)格較多,且同一規(guī)格產(chǎn)品由于機(jī)架的調(diào)整也會引起模型的微小變化,同時(shí)減徑生產(chǎn)具有典型的多時(shí)段、動態(tài)多變量等間歇生產(chǎn)過程特性。針對上述問題,本文提出能解決模型漸變的多模型均值子時(shí)段RMPLSRecursMultiwaiPartialLeastSquar方法,建立了減徑管質(zhì)量預(yù)報(bào)模型。

利用減徑管質(zhì)量預(yù)報(bào)模型的預(yù)報(bào)結(jié)果,將迭代學(xué)習(xí)控制技術(shù)應(yīng)用于減徑生產(chǎn)過程的壁厚偏差控制系統(tǒng)中,提高了減徑管生產(chǎn)的質(zhì)量。現(xiàn)場數(shù)據(jù)仿真和在圓通公司減徑生產(chǎn)試驗(yàn)效果標(biāo)明了方法的有效性。

 針對穿孔機(jī)導(dǎo)盤轉(zhuǎn)速難以在線丈量與控制問題,建立了導(dǎo)盤轉(zhuǎn)速模型,提出了基于速度觀測器的間接丈量方法。采用ICR方法建立軟測量模型,實(shí)現(xiàn)對觀測器中難于測量的導(dǎo)盤負(fù)載轉(zhuǎn)矩,同時(shí)也是控制系統(tǒng)中主要擾動的實(shí)時(shí)預(yù)估。得到精確可用的導(dǎo)盤轉(zhuǎn)速后,利用前饋和推理結(jié)合的復(fù)合控制算法作為導(dǎo)盤轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的控制器,實(shí)現(xiàn)導(dǎo)盤轉(zhuǎn)速的精確控制。

 無縫鋼管生產(chǎn)中,產(chǎn)品質(zhì)量并不是廠家唯一關(guān)注的指標(biāo)。面對市場需求,廠家同樣關(guān)聊城無縫鋼管廠心生產(chǎn)效率和成本。針對這一問題,本文建立了均值子時(shí)段的MICR穿孔效率和能耗預(yù)報(bào)模型,并根據(jù)生產(chǎn)工藝約束和產(chǎn)品市場需求情況,對其進(jìn)行了綜合優(yōu)化求解,獲得了最優(yōu)穿孔效率和能耗所對應(yīng)的穿孔生產(chǎn)工藝參數(shù),用于指導(dǎo)生產(chǎn),保證廠家生產(chǎn)的利潤最大化。

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