一种镀锌机组能量流能耗优化建模的方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108038319A(43)申请公布日2018.05.15(21)申请号201711384333.9(22)申请日2017.12.20(71)申请人中国地质大学（武汉）地址430074湖北省武汉市洪山区鲁磨路388号(72)发明人杨杰许昊李志健胡琦肖亭(74)专利代理机构武汉知产时代知识产权代理有限公司42238代理人冯必发(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书3页说明书10页附图1页(54)发明名称一种镀锌机组能量流能耗优化建模的方法及系统(57)摘要本发明公开了一种镀锌机组能量流能耗优化建模的方法及系统，在本发明中，主要针对连续热镀锌产线的重要能耗部分建立了能量模型。本发明利用能量流理论，以能量守恒为基础，分析了镀锌机组产线中加热炉和锌锅两个部分电能和热能转化过程中的能耗组成，着重探究其能量流构成及特点，其后根据输出功率与各项工艺参数的内在关系及映射机理，分别建立了能量输入与输出平衡方程，解决使整个镀锌产线外部输入能量最小的方法。本发明所建立的能量模型意义明显、合理、简单而准确，解决了镀锌机组的能耗计算问题，为后续探讨能量效率的工艺参数优化及完成多目标的排序优化研究提供了基础，也可进行加工能耗评估与预测。CN108038319ACN108038319A权利要求书1/3页1.一种镀锌机组能量流能耗优化建模方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、分别建立加热炉能耗模型以及锌锅能耗模型；S2、将加热炉能耗模型以及锌锅能耗模型进行叠加，得到镀锌机组总的输入输出方程Qjr+Qxr1＝Qjc1+Qjc2+Qjc3+Qjc4+Qjc5+Qxc1+Qxc1+Qxc2+Qxc3+Qxc4+Qxc5+Qxc6+Qxc7-Qxr2；式中，Qjr为燃气供给加热炉的热量、Qxr1为感应加热炉供给锌锅的热量、Qjc1为带钢带走的热量、Qjc2为废气带走的热量、Qjc3为炉壁表面对流散失的热量、Qjc4为炉壁辐射换热量、Qjc5为保护气体带走的热量、Qxc1为锌液表面对流散失的热量、Qxc2为锌液表面辐射换热量、Qxc3为锌锅四周对流换热量、Qxc4为锌锅四周外壁辐射换热量、Qxc5为锌锅底部的对流换热量、Qxc6为锌锅底部的辐射换热量、Qxc7为熔化锌锭支出的热量、Qxr2为带钢代入锌锅的热量；其中建立加热炉能耗模型包括如下步骤：S11、获取加热炉训练数据，获取的加热炉训练数据包括如下各个类别下的数据：镀锌工艺过程中，加热炉热收入与通入燃气量、带钢钢种、带钢带速、带宽、带厚和工艺参数、加热炉热支出；S12、利用所述训练数据进行训练，建立包括所述加热炉热收入以及通入燃气量、带钢钢种、带钢带速、带宽、带厚和工艺参数中各个类别与加热炉热支出之间的模型；建立锌锅能耗模型包括如下步骤：S21、获取锌锅训练数据，获取的锌锅训练数据包括如下各个类别下的数据：镀锌工艺过程中，锌锅中带钢带入热量、感应加热热量与带钢钢种、带钢带速、带宽、带厚和工艺参数、锌锅热支出；S22、利用所述训练数据进行训练，建立包括所述锌锅中带钢带入热量、感应加热热量与以及带钢钢种、带钢带速、带宽、带厚和工艺参数中各个类别与锌锅热支出之间的模型。2.根据权利要求1所述的镀锌机组能量流能耗优化建模方法，其特征在于，步骤S11中所述加热炉热收入Qjr是根据如下步骤得到：获取步骤S11热收入类别下数据中通入的燃气量Vrq；根据公式Qjr＝Vrqhrq计算出加热炉热收入Qjr；式中，hrq为燃气的热值且为预设值。3.如权利要求2所述的镀锌机组能量流能耗优化建模方法，其特征在于，A:加热炉第一热支出Qjc1为镀锌产线带钢加热带走能量，是根据如下步骤得到：获取步骤S11类别下数据中带钢出口温度Tck、带钢的瞬时温度Ti、带钢入口温度Trk、带钢的宽度b、带钢的厚度hg、带钢的速度ν；根据公式计算出加热炉第一热支出Qjc1；式中，ρ2为带钢的密度为且为预设值、Cs为钢的质热容量且为预设值；B:加热炉第二热支出Qjc2为镀锌产线废气最终散失的能量，是根据如下步骤得到：获取步骤S11中废气温度Tf、环境温度Th、废气的总量Vfq；根据公式Qjc2＝VfqCfq(Tf-Th)计算出加热炉第二热支出Qjc2；式中，Cfq为废气热容且为设定值；C:加热炉第三热支出Qjc3为镀锌产线加热炉炉壁对流换热量，是根据如下步骤得到的：获取步骤S11中炉壁散热面积Sl、炉壁温度Tl、环境温度Th；2CN108038319A权利要求书2/3页根据公式Qjc3＝α1(Tl-Th)Sl计算出加热炉第三热支出Qjc3；式中：α1为炉壁表面对流换热系数且为预设值。D:加热炉第四热支出Qjc4为镀锌产线炉壁辐射换热量，是根据如下步骤得到的