摘要　通過動態(tài)平衡原理，提出了帶鋼冷軋的冷卻、潤滑乳化液的一組狀態(tài)方程及一套可操作的確定方程內系數(shù)的實驗方法，從而提出了乳化液狀態(tài)穩(wěn)定的實時數(shù)?？刂品桨?。

關鍵詞　帶鋼冷軋　乳化液　狀態(tài)穩(wěn)定　數(shù)學模型　實時數(shù)?？刂?/p>

前　言

帶鋼冷軋采用噴淋乳化液來冷卻軋輥和所軋帶鋼，并潤滑軋輥和所軋帶鋼之接觸，以減輕軋輥和帶鋼表面的磨損及降低卷取阻力。雖然噴淋足量的乳化液，但由于乳化液濃度和溫度的變化，軋輥與帶鋼間的潤滑情況隨之變化。過潤滑時，發(fā)生堆鋼；欠潤滑時，發(fā)生拉鋼。從而導致帶鋼軋機的震動，使帶鋼表面出現(xiàn)橫向波紋。嚴重時還會發(fā)生斷輥或斷帶事故，及帶鋼表面浪型判廢。由于乳化液狀態(tài)（濃度 、溫度）的不穩(wěn)定，生產(chǎn)工藝上無法探索最佳潤滑條件，無法實現(xiàn)最佳潤滑條件下的高速優(yōu)質的連續(xù)軋制。為了減輕軋機的機震（這會加重軋鋼噪聲，并導致漏油和軸承等的損壞）和帶鋼的波紋，不得不降低帶鋼連續(xù)軋制的速度。

所以，如何穩(wěn)定軋鋼乳化液的狀態(tài)，成為近年來冷軋工程技術的重要研究課題。

現(xiàn)系統(tǒng)中，乳化液加熱蒸汽采用溫度偏差極限控制（達到設定溫度 T 時關閉加熱蒸汽，液溫降到設定極限 T0 +ΔT 時，打開加熱蒸汽閥）。由于乳化液系統(tǒng)是個大慣性系統(tǒng)，乳化液槽內乳液溫度變動范圍約為 T0 + 2℃～T0 – 5℃。另外，在泵將乳液輸往軋鋼噴淋處的管道中段設置強制冷卻裝置。但此裝置只能調控乳化液溫度的上限，而不能調控乳化液溫度的下限。而且，從強制冷卻段到噴淋處，管道尚有相當長度。所以，強制冷卻段的調控溫度并不等于噴淋處乳化液溫度（比噴淋溫度高些）。并且，室溫越低，溫差就越大。乳化液的濃度，早先采用人工取樣，化驗室采用水浴法分析，需八小時左右才能得到比較正確的濃度分析結果（總的體積比含油率）。因而，是無法及時校正乳化液濃度的。近期采用在線的濃度分析（例如，采用超聲波濃度分析儀），甚至根據(jù)實測濃度是否超過許可的上限（η1）或下限（η2），自動加水或加乳化母液（偏差極限控制）。即便如此，濃度的偏差仍在 + 0.1%～－ 0.2% （濃度分析儀精度差的話，偏差范圍還要大）之間。總之，乳化液狀態(tài)的穩(wěn)定控制仍不夠理想。

由于軋鋼乳化液系統(tǒng)是個開環(huán)系統(tǒng)，迄今工程技術界尚未有采用數(shù)?？刂浦桨浮?/p>

筆者通過動態(tài)平衡原理，提出了乳化液槽內乳液的一組狀態(tài)方程及一套可操作的確定方程內系數(shù)的實驗方法。從而，提出了乳化液狀態(tài)穩(wěn)定的實時數(shù)模控制方案。

由于對乳液溫度和濃度進行了在線實時測量和實時穩(wěn)態(tài)調節(jié)及偏差調整，對加熱蒸汽、添加水和加乳化母液實行數(shù)值調節(jié)而非開關調節(jié)，將使乳化液狀態(tài)的穩(wěn)定性極大地提高，并可除去效果不大的強迫冷卻裝置，直接以噴淋處乳化液溫度之穩(wěn)定來調控加熱蒸汽?？梢云谕橐簻囟炔▌訉⒃凇?℃ 之內，濃度的波動將在±0.1%，甚至±0.05%之內（視測量精度）。從而，為工藝上探索最佳潤滑條件準備好了基礎。并且，必然改善軋機的機震和帶鋼的表面質量（特別是波紋），為進一步提高軋制速度提供了可能。

盡管系統(tǒng)配置費用較為昂貴，系數(shù)測定比較麻煩，但與提高帶鋼的表面質量和提高機組生產(chǎn)能力相比，其價值是十分明顯的。

一、乳化液狀態(tài)穩(wěn)定控制的數(shù)學模型

1.狀態(tài)方程組（五個微分方程，d —— 微分符號）：

dT槽/dt=[K1q蒸(T蒸－T槽) － (C1Q槽+K2q出)(T槽－T室) －K2′q返(T槽－T返)－K水d水q水(T槽－T水)] /(a+kQ槽) （1 ? 1）

dQ槽 /dt=d水q水－d1q出+d′q返－ d1q乳蒸 　　（1 ? 2）

dV槽/dt=q水+q返－q出－q乳蒸 　?。? ? 3）

－ dη1/dt=dη1水/dt=[（1－η1水）d水q水－d槽水q水蒸+η1水 dq乳蒸+（d返水η水′－η1水d′）q返]/Q槽 ?。? ? 4）

－dη/dt= dη水/dt=[（q水－q水蒸）－η水（q水－q乳蒸）+（η水′－η水）q返]/V槽=[ηq水+（q乳蒸－q水蒸）－ηq乳蒸 － （η′－η）q返]/V槽 ?。? ? 5）

其中：

（1 ? 1） 是槽內乳化液的熱流方程。

T槽—— 槽內液體溫度（℃）；

T蒸—— 加熱槽液的蒸汽溫度（℃）；

T室——乳化液槽所處室溫（℃）；

T返——泵回乳化液槽的回收乳化液溫度（℃）；

T水——注入乳化液槽的添加水溫度（℃）；

q蒸——加熱槽液的蒸汽秒流量（米3/秒）；

q出——泵出槽的乳化液秒流量（米3/秒）；

q返——泵回乳化液槽的回收乳化液秒流量（米3/秒）；

q水——注入乳化液槽的添加水秒流量（米3/秒）；

K1——加熱槽液的蒸汽的散熱系數(shù)（焦耳/米 ? ℃ ）；

K2——泵出槽的乳化液的流量比熱（焦耳/米 ? ℃ ）；

K2′——泵回液槽的回收乳化液的比熱（焦耳/米 ? ℃ ）；

K水——水的比熱（焦耳/公斤 ? ℃，理論值，可查）；

d水——水的比重，d水= d槽水=1000 /[1+γ水（T槽 － 4℃）]（公斤/米3） ；

γ水——水的體積膨脹系數(shù)（理論值，可查）；

C1——槽液的散熱（蒸發(fā)、輻射、熱傳導）系數(shù)（焦耳/公斤 ? ℃）； a= K鐵M鐵，K鐵為鐵的比熱（焦耳/公斤 ? ℃，理論值，可查）；M鐵為槽內鐵裝置的總質量，故a是個常量（焦耳/℃）。kQ槽=K母Q母+K水Q水= K母η1 Q槽+ K水（1－η1）Q槽，故 k= K水－η1（K水－K母） ，K母為乳化母液的比熱，可在實驗室內用絕熱法測定。η1= Q母/Q槽為乳化液的質量比濃度；Q槽= Q槽水+ Q母= d母ηV槽+ d水（1－η）V槽= d1V槽 ，d1= d水－η（d水－ d母） 為槽內乳化液的比重，d母為乳化液中母液（油）的比重，d母= d0 /[1 +γ母T槽]，γ母為乳化母液的體積膨脹系數(shù)，d0為乳化母液在 0℃ 時的比重，d0 和γ母可由供貨商提供或在實驗室中測定。Q槽 是槽內乳液總質量。

（1 ? 2）是槽內乳化液的質量流方程；

（1 ? 3）是槽內乳化液的體積變化方程。V槽為槽內乳化液的總體積（米3）；

（1 ? 4）是槽內乳化液含水率（重量比）變化方程；

（1 ? 5）是槽內乳化液含水率（體積比）變化方程；

η1水= 1 －η1 是槽內乳化液含水率（重量比）；

η= V母 /V槽為槽內乳化液的濃度（體積比），

η水=1－η為槽內乳化液的含水率（體積比）；

η1=ηd母 /d1 ；η1水= η水d水 /d1 ；

η′= 1 －η水′為泵回乳化液槽的回收乳化液（體積比）濃度，η水′為泵回乳化液槽的回收乳化液含水率（體積比）。K2=kd1=K水d1－ d母η（K水－K母）=（1－η）K水d水+ηK母d母，K2′=（1－η）K水d水+ηK母d母；d1=（1－η）d水+ηd母，d′=（1 －η′）d水+η′d母。

q水蒸= D水S （T槽－ T室）為槽中凈水的蒸發(fā)率（米3 /秒），D水為單位溫差下單位表面積水的蒸發(fā)率（米/度?秒）；q乳蒸= D乳S （T槽 － T室）為槽中凈水的蒸發(fā)率 （米3 /秒），D乳為單位溫差下單位表面積乳化液的蒸發(fā)率（米3/度?秒）；S 為槽液的蒸發(fā)表面積 。

2.乳化液在軋鋼噴淋處的乳化液溫度T軋 （軋制工藝要求的溫度） 與槽內乳化液溫度T槽的關系：

T軋= T槽－ [ K母d母q母(T槽－T母)－K3Q水(T槽－T3)－C2q出(T槽－T室)－C3(q出+q母)(T管－T室)] /(K2 q出+ K母d母q母)（2 ? 1）。

在實際系統(tǒng)中，乳化母液之添加不是直接注入槽中，而是注入輸往軋機的乳化液管道中。q母為注入母液之秒流量（米3/秒），T母為注入母液的溫度（℃），Q水為強迫冷卻系統(tǒng)內冷卻水的秒流量（米3/秒），K3為強迫冷卻系統(tǒng)的吸熱系數(shù)（焦耳/米3?℃），C2是從液槽泵出的乳化液輸送管道的散熱系數(shù)（焦耳/米3?℃ ）；C3 是從強迫冷卻系統(tǒng)到噴淋口的管道散熱系數(shù)（焦耳/米3?℃）；T管是從冷卻系統(tǒng)出來后乳化液的溫度。顯然，T槽 ＞ T管 ＞ T軋 。

在實際軋制時，槽內乳化液的溫度應定得比軋制溫度高（T槽＞ T軋） ，由調節(jié)強迫冷卻系統(tǒng)內冷卻水的秒流量來穩(wěn)定T管 ，以穩(wěn)定 T軋。但當 T槽≤T軋時，強迫冷卻系統(tǒng)的調控功能就失效了。

3.狀態(tài)方程組中系數(shù)的實驗測定：

在液槽泵出乳化液的管道內 （近槽處，在注入母液處的上游）安裝流量計（超聲波法）探頭、濃度計（超聲波法）探頭和測溫熱電偶，以測出 q出、η及T槽 （測量將不受母液注入的影響）；在泵回乳化液槽的乳化液回收管道內（近入槽處）也安裝流量計（超聲波法）探頭、濃度計（超聲波法）探頭和測溫熱電偶，以測出q返 、η′及T返；在向液槽注水的水管內安裝流量計 （可用超聲型、渦街型或發(fā)訊渦輪轉子型） 、溫度探頭，以及電子調節(jié)閥，以測量q水、T水及調節(jié)q水；在蒸汽管道內安裝渦街型流量計及測溫探頭（工作溫度100～200℃） 及電子調節(jié)閥，以測量 q蒸、T蒸及調節(jié)q蒸 。在乳化液槽底部安裝壓電效應的投入式液位計探頭（采用不銹鋼密封套，以耐腐蝕、耐 75℃以上高溫），安裝部位應遠離蒸汽管道，它用以測量液槽內液位H。在液槽所處廠房內安裝測室溫的熱電偶，以測T室。在調節(jié)閥和探頭安裝段的前后，均應安裝手動隔離閥，以便調節(jié)閥和探頭的安裝和更換。所有測量信息都通過模數(shù)轉換器，再輸入電腦；電腦輸出通過數(shù)模轉換器，去調控電子閥及開、停泵機。

（1） 在停產(chǎn)大修期間，清除乳化液槽內的乳化液及污垢，清洗干凈后，注入凈水。

注水過程中，槽內水的體積 Vi=∫0Ti q水dt （3 ? 1 ? 1），由控制電腦算出，并記錄之；對應的液位高度 H 由液位計給出，并由電腦記錄；對應的槽液表面積Si=(Vi－Vi－1) /(Hi－Hi－1)（3 ? 1 ? 2），由電腦算出，并記錄之。例如，每隔一分鐘記錄一次Hi，計算出對應的Vi和Si，直至液位高度高出生產(chǎn)時最高液位高度若干厘米即可。如此，在電腦硬盤中存儲了一個采樣值Hi和對應的Vi、Si的數(shù)據(jù)庫文件。

對于任一采樣液位高度H，Hi+1＞ H ＞ Hi，對應的液面面積 S= Si +(Si+1－Si)(H－Hi) /(Hi+1－Hi) （a） ，對應的槽液體積V= Vi+(Vi+1－Vi)(H－Hi) /(Hi+1－Hi) （b） ，可由電腦算出（由于乳化液槽內裝有攪拌機和除鐵屑的磁過濾器等等，故槽內液體表面積 Si 不是恒量，V ≠ HS）。

若注入凈水的最終高度為H0，水的總體積為V0，對應的液面面積S0，忽略注水過程中水的蒸發(fā)損失，則 Q0= V0 /[1 +γ水（T0 － 4℃）] （噸） （3 ? 1 ? 3） ，T0= T水為這時測得的槽液溫度T槽。

（2） 完成上述工作后，關閉注水閥門，除了輸出槽液的管道閥門打開外（為了測T槽），關閉一切其它閥門及相應的泵。然后，打開蒸汽閥門，調節(jié)閥開到最大位置，使槽內水升溫，至T槽= 50℃后，控制蒸汽流量q蒸，使 T槽= 50℃保持恒定。攪拌機和除鐵屑的磁過濾器、刮油器等都不開動。

此時，q水=0=q出= q返，q乳蒸= q水蒸，η水=η1水= 1，η=η1=η1′= 0。而狀態(tài)方程組為：

T槽/dt=0=[K1′q蒸(T蒸－50℃)－C1′Q槽(50℃－T室)] /(a + K水Q槽) ?。? ? 2 ? 1）

dV槽/dt= －q水蒸= － D水S（50℃ － T室） 　（3 ? 2 ? 3）

由（3 ? 2 ? 1）式得：q蒸=C1′V槽(50℃ － T室) /K1′(T蒸－50℃)(1+ 46γ水) 　（3 ? 2 ? 1 ? 1）

顯然，槽液減少時（V槽降低），所需的蒸汽流量q蒸就減少。

K1′為槽液是凈水時蒸汽的散熱系數(shù)；C1′為槽液是凈水時槽液（水）的散熱（蒸發(fā)、輻射、熱傳導）系數(shù)。

以液面每降低1mm為一個測量時間間隔，可視該時間間隔內T室不變。由于ΔH= 0.001米，液位變化很小，可視S也不變。從而，由 （3 ? 2 ? 3）式解出：

Vi － Vi－1= － D水Si(50℃ － T室)(ti－ti－1)； （3 ? 2 ? 3 ? 1）

于是，D水= 0.001 /(50℃－T室)(ti－ti－1)（米/度?秒）。（3 ? 2 ? 3 ? 2）

測若干次ΔH= 0.001米，得一系列 （ti － ti－1）值，從而得若D水值，再取算術平均，可定D水值。

而蒸汽的控制為：q蒸i= q蒸i－1Vi /Vi－1。 ?。? ? 2 ? 3 ? 3）

（3） 關閉蒸汽，讓槽內之水自然冷卻。此時，q蒸= 0，狀態(tài)方程組為：

dT槽/dt= － C1′Q槽(T槽－T室) /(a+K水Q槽)； 　（3 ? 3 ? 1）

dQ槽/dt= － d水q水= － d水D水S(T槽－T室)； ?。? ? 3 ? 2）

合并上述二式得：K水d水D水S dT槽/C1′

= K水Q槽dQ槽 /(a + K水Q槽)；

而 d水= 1 /[1 +γ水(T槽－ 4℃)] （噸/米3），故(K水D水S/C1′)dT槽/[1+γ水(T槽 － 4℃)]= dQ槽－ adQ槽/(a + K水Q槽)；（3 ? 3 ? 12）

在溫度改變不太大，液位變化不大時，可視 S為常量，上式解得：(K水D水/γ水C1′)Siln(di－1/di)=diVi － di－1Vi－1－(a/K水) ln[(K水di Vi +a)/(K水di－1Vi－1+a)]； ?。? ? 3 ? 13）

Si+1ln(di /di+1)/Siln(di－1/di)={di+1Vi+1－diVi－(a/K水)ln[(K 水di+1Vi+1+a)/(K水diVi+a)]}/{diVi －di－1Vi－1 －(a/K水)ln[(K水diVi+a)/(K水di－1Vi－1+a)]}； ?。? ? 3 ?14）

其中 dj = 1/[1+γ水(Tj － 4℃)] （噸/米3），Vj為槽液溫度是Tj時的槽液體積（對應的液位高度為Hj），K水為水的比熱，γ水為水的體積膨脹系數(shù)。故 （3 ? 3 ? 14） 式可算出a值。

（4） 在上述測試完成后，根據(jù)當時的液溫Tn、液位高度Hn及對應的Vn，可知，對于要求的軋制濃度η=η0（ 實驗室水浴法分析的就是體積比濃度） ，所需配用的乳化母液的體積為：

V母= Vnη0 (1 +γ母T室) /(1 －η0)(1 +γ母T n) （c）（此時乳化母液的溫度為室溫） 。

將這些母液直接倒入槽中，開動攪拌機，使之成為濃度為η0（ 體積比）的乳化液

（因為η0 ＜＜ 1，這些母液倒入槽中攪拌時不計蒸發(fā)損耗，濃度計讀數(shù)也應趨于η0）。閥門的控制如前，繼續(xù)進行靜態(tài)測量。此時狀態(tài)方程組為：

顯然，（3 ? 4 ? 15 ? 1）～（3 ? 4 ? 15 ? 4） 在靜態(tài)條件下，無論是通蒸汽升溫，還是保持恒溫，還是關閉蒸汽自然降溫，都是成立的。故測得液位高度 H槽（就得V槽）和對應的濃度η，D乳就可算出。

（A） 開蒸汽閥，升溫至50℃，控制蒸汽的流q蒸，使 T 槽= 50℃保持恒定。在不太長的測量時間段內，可認為室溫不變，液面下降不大，S 可視為常量，于是由 （3 ? 4 ? 3）式得：

V2－V1= － D乳S(50℃－T室)(t2－t1)，故D乳=(H1－H2) /（50℃－T室）（t2－t1）。 　　（3 ? 4 ? 15 ? 5）

H2是時刻t2時的液位高度，H1是時刻t1時的液位高度。測若干個時間段（ti+1－ti），使每次Hi－Hi+1= 0.001米，得若干 個D乳值，平均之。將此值與（3 ? 4 ? 15 ? 3）的D乳值比較，由此可檢驗本理論的可信性。

由（3 ? 4 ? 1）式可得：

q蒸=C1（50℃－T室）Q槽/K1（T蒸－50℃）， ?。ˋ1）

K1/C1=（50℃－T室）Qi/（T蒸－ 50℃）q蒸， ?。ˋ2）

而 Qi=d1Vi=[d水－ηi（ d水－ d母）]Vi， ?。ˋ3）

q蒸i+1= q蒸iQi+1/Qi。 　（A4）

根據(jù)ti時刻的槽液體積Vi（對應于液位高度Hi），濃度ηi和蒸汽流量q蒸就可求出（K1 /C1）值。

（B） 關閉蒸汽，讓槽液自然冷卻。此時狀態(tài)方程組為：其中：Q槽=d1V槽，V槽=V0(η0－1+D水/D乳) /(η－1+ D水/D 乳)，d1= (1 －η)d水+ηd母 (噸/米3)，

k=K水－d母η(K水－ K母) /d1， 而K2=kd1=(1－η)

K水d水+ηK母d母，d水=1 /[1+γ水(T槽－ 4℃)]，

d母= d0 /(1+γ母T槽)，d0是乳化母液在0℃時的比重（公斤/米3）。

由（3 ? 4 ? B ? 1）和（3 ? 4 ? B ? 5） 并考慮到上述關系式得：－ dη/(η－1+D水/D乳)2=AD乳S * dT槽/C1V02 (η0－

1+D水/D乳)2，（3 ? 4 ? B ? 15 ? 1）

其中：A={a(η－1+D水/D乳)+V0(η0－1+D水/D乳)[(1－η) K水d水+ηK母d母]}/[(1 －η)d水+ηd1]

≈a(D水－ D乳)/D乳d水+ K水V0(η0 －1+ D水/D乳)。

這是因為：η＜＜ 1，1 －η≈1，K水 ＞ K母，所以：

ηd母/(1 －η)＜＜d水，ηd母(K水－ K母) /K水 ＜ηd母＜＜d水 。于是 （3 ? 4 ? B ? 15 ? 1）式可化為 （3 ? 4 ? B ? 15 ? 2） ：

－ C1d(η－1+ D水/D乳)/S(η－1+ D水/D乳)2=a(D水－D乳)γ水(T槽－4℃)dT槽+[K水D乳/V0(η0－1+ D水/D乳)+a(D水－ D 乳)/V0

2(η0－1+D水/D乳)2]dT槽 ；

當自然降溫時間不太長時，液面下降不太多時，可視 S 為常量，從而有解：

C1 [1/Si(ηi－1+ D水/D乳)－1/Si－1(ηi－1 －1+ D水/D乳)]={a (Ti－Ti－1) (D水－D乳)[γ水V02(η0－1+D水/D乳)2+1]+ K水D乳V0(η0 －1+ D水/D乳)}/V02 (η0－1+D水/D乳)2； ?。˙1）

C1={a(Ti－Ti－1)(D水－D乳)[γ水V02(η0－1+D水/D 乳)2+1]+K水D乳V0(η0－1+D水/D乳)}*Si(ηi－1+D水/D乳)*Si－1(ηi－1－1+D水/D乳)/[ Si－1(ηi－1－1+D水/D乳)－ Si(ηi－1+D水/D乳)] V0

2 (η0－1+D水/D乳)2； 　（B2）式中：Ti－1 ＞ Ti ，ηi ＞ ηi－1 ，D水 ＞ D乳 。

測若干個溫度變化段（Ti－1，Ti），則可得若干個C1值，最后取算術平均值作為C1之值。再根據(jù)（A2）、（A3）式求得K1之值。由此，乳化液狀態(tài)方程組中的所有系數(shù)都已能確定（ K2′= (1 －η′)K水d水+η′K母d母 ，d′= (1 －η′)d水+η′d母，η′是泵回乳化液槽的回收乳化液的濃度）。

4.穩(wěn)態(tài)控制和偏差控制 ：

（1） 穩(wěn)態(tài)條件為：T槽= T0 ，η=η0，dT槽/dt= 0 ，

dη/dt= 0。于是，有：

Q蒸t=q蒸0=[(C1Q槽+K2q出)(T0－T室)+K2′(T0－ T返)q返+ K水d水(T0－T水)q水t]/K1(T蒸－ T0)； ?。? ? 1 ? 1）

q水t=q水0=[D乳+(D水－D乳)/η0 ]S(T0 －T室)+(η′－η0)q返/η0； ?。? ? 1 ? 2）

式中：Q槽= d1V槽={(1 －η0)/[1 +γ水(T0－4℃)]+d0η0/(1+γ母T0)}V槽； ?。? ? 1 ? 3）

K2=kd1=K水(1 －η0)/[1 +γ水(T0 －4℃)]+K母d0η0 /(1+γ母T0)； ?。? ? 1 ? 4）

K2′=K水(1－η′)/[1+γ水(T返－4℃)] + K母d0η′/(1 +γ母T返)； ?。? ? 1 ? 5）

d水= 1/[1+γ水(T水－ 4℃)]。 　（4 ? 1 ? 6）

K水是水的比熱，γ水為水的體積膨脹系數(shù)，γ母為乳化母液的體積膨脹系數(shù)，d0為母液在0℃時之比重，K母為母液的比熱。C1、K1、D水、D乳即為前述實驗測定值的各個平均值。

T0為軋制工藝要求穩(wěn)定的槽液溫度，η0為軋制工藝要求穩(wěn)定的槽內乳化液的濃度；T室、T返、T蒸、T水分別是t時刻的液槽所在廠房的室溫、回收乳化液的液溫、蒸汽溫度、添加水水溫的實測值；q出、q返為軋制乳化液泵出及回收的實時秒流量；S、V槽為t時刻對應于液位實時高度 H 的槽液表面積和體積；η′為t時刻泵回液槽的回收乳化液的實時濃度，這些都由相關儀表實時測得。

于是，由 （4 ? 1 ? 1）和 （4 ? 1 ? 2）算出的q蒸t、q水t就是t時刻蒸汽流量和添加水流量的穩(wěn)態(tài)控制值。

（2） 偏差控制：

A.方法之一為：

q蒸t′= q蒸0T0/T= {[(C1Q槽+K2q出)(T0－T室) +K2′(T0－T返) q返]+K水d水(T0－T水)q水t′}T0 /TK1 (T蒸－ T0)； （4 ? 2 ? A ? 1）

q水t′=q水0η/η0={[ D乳+(D水－ D乳)/η0]S(T0－T室)+ (η′－η0)q返/η0}η/η0。 ?。? ? 2 ? A ? 2）

B.方法之二為：

Q槽= d1V槽= {(1 －η)/[1+γ水(T槽－ 4℃)] +d0η/(1+γ母T槽)} V槽； 　（4 ? 2 ? B ? 1）

K2= kd1=K水(1－η)/[1+γ水(T槽－ 4℃)] + K母d0η/(1+γ母T槽)； 　（4 ? 2 ? B ? 2）

K2′=K水(1－η′)/[1+γ水(T返－4℃)] + K母d0η′/(1+γ母T返)； ?。? ? 2 ? B ? 3）

d水=1/[1+γ水(T水－4℃)]； ?。? ? 2 ? B ? 4）

q水t′=[D乳η/η0+(D水－D乳)/η0]S(T槽－T室) +(η′－η)q返

/η0； ?。? ? 2 ? B ? 5）

q蒸t′={[(C1Q槽+K2q出)(T槽－T室)+K2′(T槽－T返)q返] +K水d水(T槽－T水)q水t′}T0/K1T槽(T蒸－T槽)； ?。? ? 2 ? B ? 6）

C.當η＜η′＜η0，且η0－η′≥[D乳+(D水－D乳)/η0]S(T槽－T室)η0/q返時，q水t′=0； ?。? ? 2 ? C ? 1）

而?。咎枙r，還要添加乳化液：

當 (η0－η)V槽 ＞ q母Max *5秒時，q母t=q母Max； （4 ? 2 ? C ? 2）

q母Max是添加乳化母液所能達到的最大秒流量，也即注油電子閥完全打開。

當 (η0 －η)V槽≤q母Max*5秒時，q母t=q母Max(η0－η)/η0；

（4 ? 2? C ? 3）

5.動態(tài)修正：

上述穩(wěn)態(tài)控制和偏差控制中，q水蒸、q乳蒸、C1、K1值都是在靜態(tài)條件下測定的，即槽液表面是平靜的（q水= q出= q返= 0，且攪拌機和除鐵屑的磁過濾器、刮油器等都不開動）。實際生產(chǎn)時，槽液表面是不平靜的（q水 、q出 、q返 ＞0，且攪拌機和除鐵屑的磁過濾器、刮油器等全都開動）。 故實際的蒸發(fā)和散熱的表面積要大于靜態(tài)表面積。為此，應尋求一個動態(tài)修正： α= S動/S靜 ＞ 1 。

在穩(wěn)態(tài)控制條件下，定 T= 50℃。由于室溫只是晝夜緩慢地變化，在實驗測定的時間段內，可視其為常量。在生產(chǎn)穩(wěn)定時，可視 q水 、q出、q返 也為穩(wěn)定值 （常量） 。

由dV槽/dt= q水+ q出－ q返－ D乳S動(T0 － T室) ，

可得：

Vi+1－Vi=(q水+q出－q返)(ti+1－ti)－D乳S動(T0 －T室)(ti+1－ ti)；

（5 ? 1）

從而，S動=[(Vi+1－Vi)/(ti+1－ti)－(q水+q返－q出)]/D乳(T0－T室)；（5 ? 2）

于是，α=S動/S靜=[(Hi+1－Hi)/(ti+1－ti) － ( q水+ q返－ q出)]/D乳Si(T0－T室)。 ?。? ? 3）

測若干個時間段 (ti+1－ti) ，得若干個αi值，由算術平均得α值。

顯然，C1、K1的動態(tài)修正值是原先的靜態(tài)測量(平均)值乘以α。而式（4 ? 1 ? 2）和（4 ? 2 ? B ? 5）中的S應以αS（S是對應于H的槽液靜態(tài)表面積）替代之。

二、乳化液狀態(tài)穩(wěn)定之實施

1.系統(tǒng)設備配置：

一只液槽的系統(tǒng)配置圖示如圖1。

其中多通道智能化超聲波流量、濃度分析儀本身是個微機系統(tǒng)。它具有超聲波發(fā)生器，回波接收及分析電路，溫度與超聲波回波的聲時曲線族存儲器，流量、濃度、溫度與超聲波回波的聲時曲線族存儲器，分析軟件存儲器，CPU，流量、濃度、溫度多路測量分配器，流量、濃度、溫度數(shù)據(jù)串行輸出信號電路，數(shù)據(jù)顯示電路，穩(wěn)壓電源等部分。

溫度的顯示精度為±0.01℃，分析精度為±0.005℃，溫度標定范圍為 0～60℃；濃度的測試范圍為 0～10%，分析精度為±0.1%，分辨率為±0.05% （含油率）；濃度的分析值不受鐵微粒、泡沫和流速的影響，并有溫度自動補償；流速的測定有溫度與濃度的自動補償，精度為±0.001米/秒，分辨率為±0.0005米/秒，信號的傳輸不受電磁干擾。

一只液槽使用一臺12通道的智能化超聲波流量、濃度分析儀，實際使用6個通道，另6個通道為備用。多個槽需配置多臺這樣的分析儀。并需要增加一個多路串行傳輸分配器。

蒸汽流量的測量采用壓電式旋渦（渦街）流量計。因為超聲波探頭在高溫環(huán)境壽命不長，故不用它。儀器對渦街流量分析進行自動溫度補償，并有流量和溫度的顯示和數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)訊電路。一只液槽使用一臺，多個槽需配置多臺這樣的流量計。多路脈沖轉換板可供多路傳輸信號使用，并通過光電隔離轉換而輸入工業(yè)控制計算機（工控機）。

液位計采用壓電型直接投入式液位計，不采用超聲波或浮筒式液位計，是考慮到液面波動大，還是采用靜壓原理測量來得可靠。

電子伺服閥接收到20mA 輸入信號時，打開到最大位置，并輸出一個20mA 的全開位置信號；當接收到4mA輸入信號時，關閉伺服閥，并輸出一個4mA的全閉位置信號；當接收到一個4mA ＜ I ＜ 20mA 輸入信號時，伺服閥開啟到相應程度，并輸出一個I值的位置信號電流。開啟（或關閉）信號由工控機通過D/A板轉換給出，而位置信號通過A/D板轉換反饋給工控機。

液位信號H、噴淋溫度T軋、室溫T室、也都經(jīng)A/D板輸入工控機。工控機將液位實時高度H、實時濃度η、η′、流量q出、q返、q水、q蒸、q母及相關的溫度T槽、T軋、T室、T水、T返、T蒸、T母 顯示在屏幕上。屏幕上甚至可顯示出蒸汽、注水、注油電子伺服閥的開啟和關閉，水泵、油泵的運轉和停轉。工控機通過計算算出相應的 S（靜態(tài)值）、V槽及 q水t 和q蒸t，以進行實時調節(jié)。工控機每隔5分鐘 （此值可隨意設定）將采樣 H、η、 η′、q出、q返、q水、q蒸、q母、T槽、T軋、T室、T水、T返、T蒸、T母的實時值存入硬盤，并存入此5分鐘內已注入的水量、母液量。打印機可打印出所需查看的記錄（每天三個班形成一個記錄文件）及液位、槽溫、濃度的波動曲線。當槽液的濃度或溫度偏離出許可范圍，液位超過最高警戒液位或低于最低警戒液位時，閥、泵系統(tǒng)故障時（需加水或加油時，工控機發(fā)出開泵和閥信號后 5秒鐘，泵未開動或閥未打開；不需加水或加油，工控機發(fā)出關泵和閥信號后 5秒鐘，泵仍開動或閥未關閉時），工控機發(fā)出警示信號，音響器發(fā)出報警聲。工控機將超值或故障類型實時存入硬盤。

2.工控軟件：

（1） 預置值：K水、K母、d0 、γ水、γ母、D水、A、D乳、a 、C1 、K1、α之值。

（2） 熱電偶I——T 曲線，以供溫度測定使用。

（3） Hi、Si、Vi對照值表格文件；

（4） 預輸入量：初加水體積總量 V0=∫qdt （米3） ，初加乳化母液體積總量R0=∫q母dt（米3） ；

乳化液設定控制濃度η0（%），濃度偏差上限η1（例如，η1=η0 + 0.1% 或η0 + 0.05%），

濃度偏差下限η2（例如，η2=η0－0.1% 或η0－ 0.05%） ；

軋鋼噴淋乳化液控制溫度T0，溫度警戒上限T1（例如，T1= T0 + 1℃），

溫度警戒下限T （例如，T2= T0－ 1℃）；

液位警戒上限H1 （米），液位警戒下限H2 （米），液位計探頭安裝高度h （0.×××米） ——探頭離池底距離；液位計最大量程HM （最好 HM= 5米，因為池深小于 5米）；

渦街流量計脈沖當量B= 0.××××米/脈沖；注水閥全開時最大水流量q水Max= 0.××××米/秒，加油閥全開時最大油流量q母Max= 0.××××米/秒，蒸汽閥全開時最大蒸汽流量q蒸Max= 0.××××米/秒 。

輸入：操作者姓名，班次，開機日期、時間。

（5） 計算公式：

d1=(1 －η) /[1+γ水)T槽－4℃)]+d0η /(+γ母T槽)（噸/米3），（1）

H=h0+ (I－4)HM/16d1（米），I為液位計探頭電流值， （2）

S=Si+(Si+1－Si)(H－Hi) /(Hi+1 － Hi)（米2），

其中 Hi ＜ H ＜ Hi+1， ?。?）

V=Vi+(Vi+1－Vi)(H －Hi ) /(Hi+1－H)（米3）， ?。?）

Q= d1V（噸）， ?。?）

K2= K水(1－η0) /[1+γ水(T0－3℃)]+K母d0η0/[1+γ母(T0+ 1℃)]（焦耳/米3?℃）， ?。?）

K2′=K水（1－η′）/[1+γ水（T返－4℃）] +K母d0η′/[1+γ母T返]（焦耳/米3?℃ ）， ?。?）

d水= 1/[1+γ水(T水－4℃)]（噸/米3）， 　（8）

A=αK1(T蒸－T0－1℃)（焦耳/米3）， ?。?）

q水t={[D乳+(D水－D乳)/η0]αS(T0+1℃－T室) + (η′－η0) q返/η0}η/η0（米3/秒）， ?。?0）q蒸t= [(αC1Q+K2 q出)(T0+1℃－T室)+K2′(T0+1℃－T返)

q返=T0/AT槽+K水d水(T0+1℃ －T水)q水tT0/AT槽（米3/秒）， ?。?1）

這里將槽內乳化液的穩(wěn)定溫度定為 T0 + 1℃ （比要求穩(wěn)定的軋鋼噴淋溫度高出 1℃） 。

I水t= 4 + 16 * q水t/q水Max（mA）； ?。?2）I水t為注水電磁閥的輸入控制電流。

I蒸t= 4 + 16 * q蒸t /q蒸Max（mA）； 　（13）I蒸t為蒸汽電磁閥的輸入控制電流。

q水=(I水－ 4)q水Max/16（米3/秒）； 　（14）I水為注水電磁閥的位置信號電流。

q蒸=(I蒸－ 4)q蒸Max/16（米3 /秒）； 　（15）I蒸為蒸汽電磁閥的位置信號電流。

q母= (I母－ 4)q母Max/16（米3 /秒）； ?。?6）

I母為加油電磁閥的位置信號電流。

（6） 屏顯要求：

以棒狀圖顯示：實時濃度η（0.××%）、η′（0.××%），η的濃度標尺上表明η0、η1、η2位置。實時溫度T槽（××.××℃），T軋（××.××℃），T室（××.××℃）；T軋的溫度標尺上表明 T0、T1、T2之位置；實時水溫T水（××.××℃），實時油溫T母（××.××℃）。

槽內液位的實時高度 H（×.××米），并標明警戒液位H1、H2 之位置。

加水、加油的實時流量q水′（×.××××米3/秒）、q母′（×.××××米3/秒）；最大流量q水Max （×.××××米3/秒）、q母Max（×.××××米3/秒）；蒸汽實時流量 q蒸′（×.×××× 米/秒） 和最大流量 q蒸Max（×.××××米3/秒） 。

蒸汽閥、注水閥、加油閥開關的位置狀態(tài)顯示（I蒸 、I水 、I母數(shù)值(×.××mA)顯示）；加水泵、加油泵開關狀態(tài)顯示（ON 或OFF）。

報警文字顯示（乳化液濃度超上限或下限，雜油比例超限，液位超警戒液位（上或下限），電磁閥（加水、加油或蒸汽閥）故障，加水泵或加油泵故障）。 報警顯示時不應遮蓋其它顯示畫面。

日期、時間顯示（年、月、日、時、分、秒），班次顯示。

屏顯每 5 秒鐘更新一次。

（7） 加水控制：

H ＞ H1－0.01（米）或η0 －η′≥[D乳+(D水－ D乳)/η0] αS(T槽－ T室)η0 /q返時， 　（17）

禁止加水：I水t= 4mA，注水閥和水泵（WP）關閉（OFF），q水t= 0。否則q水t按（10） 式，I水t 按（12）式計算，水泵開（ON）。當按（10） 式計算出的 q水t＞q水Max時，I水t= 20mA，而取 q水t= q水′= q水Max。

（8） 加油控制：

H≤H1－0.01（米），且η0 －η′＞[ D乳+ (D水－ D乳)/ η0 ]αS（T槽－ T室）η0 /q返時， ?。?8）

要加注乳化母液，油泵（OP）開（ON）；當 (η0 －η) V ＞q母Max*5秒時，I母t= 20mA，q母t= q母Max；

當（η0－η）V ≤q母Max*5秒時，I母t= 4+16(η0－η) /η0 （mA），q母t= q母Max(η0 －η) /η0。 ?。?9）

當 H＞H1－0.01（米） 或η0－η′≤[D乳+(D水－ D乳) /η0]αS(T槽－ T室)η0 /q返時，禁止加油： ?。?0）

I母t= 4 mA，加油閥和油泵（OP）關閉（OFF），q母t= 0。

（9） 蒸汽控制：當按 （11） 式算出的q蒸t ≥q蒸Max 時，取I蒸t= 20 mA，q蒸t= q蒸Max；否則 q蒸t 按 （11）式算，I蒸t 按 （13）式算。

（10） 報警：

槽液液位過高（H≥H1時） ； 槽液液位過低（H≤H2 時）； 槽液濃度過高（η≥η1 時） ； 槽液濃度過低（η≤η2 時）； 槽液溫度過高（T軋≥T1 時） ；槽液溫度過低（T軋≤T2 時） ；

η＞η1，但實測 q水= 0，水泵（WP）開（ON），而I水=4mA，則是：注水閥故障；I水t＞4mA，

而水泵（WP）關閉（OFF），則是：水泵故障；若水泵（WP）關閉（OFF），I水=4mA，是：加水控制故障；若水泵（WP）開（ON），I水t＞ 4mA，液位上升而實測q水= 0，則水管中的測流量的探頭或對應的流量分析通道存在故障（報警：加水流量測量故障 1）；

η＜η2，但實測 q水t＞0，H＞H2時，水泵（WP）開（ON），I水 ＞ 4mA，為：加水系統(tǒng)故障（從輸出接口、D/A轉換板到水泵（WP）、注水閥的系統(tǒng)內存在故障）；

η＜η2，η0－η′＞ [D乳+ （D水－ D乳）/η0 ]αS（T槽－T室）η0/q返，但 q母= 0，油泵（OP）開（ON），I母= 4mA，則是：加油閥故障；I母＞ 4mA，而油泵（OP）關閉（OFF），則是：油泵故障；若油泵（OP）關閉（OFF）， I母= 4mA，則是：加油控制故障；若油泵（OP）開（ON），I母＞ 4mA，但 q母t= 0，則油管中的測流量的探頭或對應的流量分析通道存在故障（報警：加油流量測量故障 1）；

η＞η1，但實測 q母 ＞ 0 ，油泵（OP）開（ON），

I母t＞ 4mA，為：加油系統(tǒng)故障（從輸出接口、D/A轉換板到油泵（OP）、加油閥的系統(tǒng)內存在故障）；若 ΔH= Σn

i=1 q水t′×5秒/diSi ≥0.002米（n 為每隔5秒的測量次數(shù)），但液位計讀數(shù)無變化，則是：液位計故障（液位計精度優(yōu)于 ± 0.001米）；

正常情況下，q水t ≥q水≈q水t′，q母t ≥q母≈q母t′，q蒸t ≥q蒸≈q蒸t′（計算值≥實測值≈控制值），q水t≥q水Max時，q水= q水′= q水Max，若q水≠q水Max而 q水′= q水Max，則是：注水流量測量故障 2；若q水′≠q水Max，而 q水= q水Max，則是：注水閥位置測量故障；

若q水=q水′＜ q水Max，則是：注水閥位置控制故障。q水t＜q水Max 時，若q水= q水′=q水Max，則是：注水閥控制故障；若q水t ≈q水，q水≠q水′，則是：注水流量測量故障3；q水t≈q水，q水≠q水′，則是：注水閥控制或位置故障。

q母t≥q母Max 時，q母= q母′=q母Max，若q母≠q母Max，而q母′=q 母Max，則是：加油流量測量故障 2；

若q母′≠q母Max 而 q母= q母Max，則是：加油閥位置測量故障；

若q母= q母′＜ q母Max ，則是：加油閥位置控制故障。

q母t＜q母Max時，若q母=q母′=q母Max，則是：加油閥控制故障；若q母t≈q母′，q母≠q母′，則是：加油流量測量故障3；q母t≈q母，q母≠q母′，則是：加油閥控制或位置故障。

q蒸t≥q蒸Max時，q蒸= q蒸′= q蒸Max，若q蒸≠q蒸Max而q蒸′= q蒸Max，則是：蒸汽流量測量故障1；

若q蒸′≠q蒸Max而q蒸= q蒸Max，則是：蒸汽閥位置測量故障；

若q蒸= q蒸′＜ q蒸Max，則是：蒸汽閥位置控制故障。

q蒸t ＜ q蒸Max 時，若 q蒸= q蒸′= q蒸Max，則是：蒸汽閥控制故障；若 q蒸t ≈q蒸′，q蒸≠q蒸′，則是：蒸汽流量測量故障2； q蒸t ≈q蒸，q蒸≠q蒸′，則是：蒸汽閥控制或位置故障。

正常情況下，T槽＞ T軋＞ T返＞ T室≥T母≥T水，故 T軋＞T槽是：測T軋熱電偶通道故障 1；T返＞T軋≥T2，是：測T返熱電偶通道故障1； T返＞T軋但 T槽＞T返＞T室，是：測T軋熱電偶通道故障2；T2＞T室但 T室＜T返，是：測T返熱電偶通道故障2；T室＞T2，是：測T室熱電偶通道故障1；T母＞T室，是：測T母熱電偶通道故障1；T水＞T室，是：測T水熱電偶通道故障1；T槽為 0.000℃ 或99.999℃，是：測T槽熱電偶通道故障1；T軋為 0.000℃ 或99.999℃，是：測T軋熱電偶通道故障3；T返為 0.000℃或99.999℃，是：測T返熱電偶通道故障 3；T室為 0.000℃或99.999℃，是：測T室熱電偶通道故障2；T母為0.000℃或99.999℃，是：測 T母熱電偶通道故障2；T水為0.000℃或99.999℃，是：測T水熱電偶通道故障2；T蒸＜100℃是：測T蒸熱電偶通道故障 1；T蒸＞150℃是：測 T蒸熱電偶通道故障2。

加水時η≤η′，若η＞η′，是：測η的超聲波濃度分析通道故障 1；若η為 0.00% 或99.99% ，是：測η的超聲波濃度分析通道故障 2；

加油時η≤η′，若η＞η′，是：測η′的超聲波濃度分析通道故障 1；若η′為0.00% 或99.99% ，是：測η′的超聲波濃度分析通道故障 2。

（11） 存盤要求：

每隔 5分鐘將實時時間 （年、月、日、時、分），溫度T槽、T軋、T返、T室、T母、T水、T蒸，濃度η和η′，液位高度H， 5分鐘內加水量

ΔQ= Σ60

i=1q水t′×5秒， ?。?1） 5分鐘內加油量ΔR= Σ60

i=1q母t′×5秒 　（22）

存盤；故障報警實時存盤（報警內容和時間）；停機停產(chǎn)實時存盤。

（12） 修改預輸入，需停止程序運行，也即需停機停產(chǎn)。再鍵入所修改的預輸入量，并打入作此修改的操作者的姓名、修改的日期和時間。電腦將修改內容、作此修改的操作者的姓名、修改的日期和時間存盤，并在交接班時打印。修改公式和軟件也如此。

（13） 停機：

修改預輸入、修改公式和軟件，工控機將自動停止工作程序運行，轉入保溫程序運行，關閉加水泵、閥，關閉加油泵、閥，關閉槽液輸出泵、閥，停止軋機運行；完成這些后，關閉乳化液回收泵、閥。故障報警時，采用人工停止工作程序運行，轉入保溫程序運行，停機停產(chǎn)。軋鋼機組發(fā)生故障而停機停產(chǎn)時，采用人工停止工作程序運行，轉入保溫程序運行，關閉加水泵、閥，關閉加油泵、閥，關閉槽液輸出泵、閥，關閉乳化液回收泵、閥。故障排除后，軋鋼機組要恢復生產(chǎn)，先檢查注水、加油、槽液輸出管道和回收液管道的人工截止閥是否打開，它們均應處完全打開狀態(tài)；人工啟動乳化液控制程序運行，開啟槽液輸出泵、閥，開啟乳化液回收泵、閥；加水泵、閥，加油泵、閥，蒸汽閥的啟閉由工控機程序控制。待T軋、η達到設定值后，啟動軋鋼機組，恢復生產(chǎn)。保溫時，q蒸t=C1Q（T0－T室+1℃）T0/AT槽（23） ，聯(lián)合（1） 、（2） 和 （4） ，（13）和（15）就是保溫程序。

停產(chǎn)更換槽液時，工控機不僅停止工作程序運行，也停止保溫程序運行，工控機停機；關閉加水泵、閥，關閉加油泵、閥，關閉乳化液回收泵、閥，關閉槽液輸出泵、閥，關閉加油、槽液輸出管道和回收液管道的人工截止閥；人工開啟槽液排放閥，放完后再用清水沖刷槽壁、磁過濾器、攪拌機、刮油器、投入式液位計和槽底；完成清潔后，關閉槽液排放閥。在這過程中完成工控機、智能化超聲波流量、濃度分析儀，超聲波流量、濃度分析探頭，測溫探頭， 渦街流量計、電子伺服閥、投入式液位計的檢測、校正，損壞件更換。排凈回收液管道和中間儲槽中的乳化液，并清洗這些設備。設備、器件、系統(tǒng)正常后，重放凈水，加水泵、閥全開，q水t= q水Max；開放蒸汽加溫，q蒸t= q蒸Max；液位達H2；關閉加水泵、閥；Q= q水Max（t－t0） （23），t0是開加水泵、閥的時刻，t 是關加水泵、閥的時刻； T槽達T0+1℃后，蒸汽閥控制按保溫程序運行。加油管道、槽液輸出管道和回收液管道的人工截止閥全開；加油泵、閥全開，加乳化母液，q母t= q母Max；開動攪拌機，η達η0后，關閉加油泵、閥；R0= q母Max（t－t0） （24） ，t0是開加油泵、閥的時刻，t是關加油泵、閥的時刻；工控機轉入工作程序運行。η達η0，T槽達 T0+1℃后，開動乳化液輸出電動閥與泵和回收液電動閥與泵，開動軋鋼機組，恢復生產(chǎn)。

（14） 查詢記錄及打印拷貝時,不影響采樣和控制程序的運行?？梢源蛴ˇ恰?t、η′—— t 、T槽—— t 、H—— t、T軋—— t 、T室—— t 曲線。

三、雜油的影響

1.如果軋鋼機組經(jīng)常漏油（主要是油膜軸承油），則回收的乳化液中混有“雜油”。于是，乳化液槽中雜油濃度越來越高。測出的乳化液濃度：

η=η母+η雜， ?。?5）

η′=η母′+η雜′。 ?。?6）

狀態(tài)方程的形式及解均如前，但計算公式中應有所修正：

d1=（1－η）/[1+γ水（T槽－4℃）]+d0η母/（1+γ母T槽）+d雜η雜/（1+γ雜T槽）（噸/米3）， ?。?a）

K2=K水（1－η′）/[1+γ水（T返－ 4℃）]+K母d0η母′/[1+γ母T返]+K雜d雜η雜′/[1+γ雜T返]（焦耳/米3 ?℃）， （7a）

q水t={[D乳+（D水－ D乳）/η0]αS（ T0 + 1℃－T室）+ （η′－η0）q返/η0}η母/η0（米3 /秒）， ?。?0a）

其余各計算公式如前。

D水、D乳、a 、C1、K1等均為靜態(tài)測試值，與雜油的混入無關；動態(tài)修正值α與雜油的混入也無關。

2.針對漏油的油品，實驗室測定其 d雜（ 0℃時的比重）、K雜（比熱）、γ雜（體積膨脹系數(shù)） 。并在系統(tǒng)中安裝高精度在線酸度計（測量精度至少為 0.01 PH） ；其探頭就安裝于超聲濃度計探頭安裝處附近。酸度計的溫度校正曲線由產(chǎn)品生產(chǎn)廠家測定，并存儲在此酸度計內，自動進行溫度補償。在實驗室測定不同濃度（η）的乳化液中含不同百分比濃度（β）的雜油時的酸度（pH）——溫度（T） 曲線族。

根據(jù)我做的實驗，

（1） 軟水呈微酸性（6.2～6.3 PH），隨溫度升高PH值升高（70℃ 時接近 6.5 PH ）；

（2） 乳化液也呈微酸性，但低溫時 PH 值卻較軟水高（η= 1% ，20℃時PH 值高于6.5），隨溫度升高PH 值則下降（酸度增加），在50℃左右后，酸度超過軟水；

（3） 雜油含量越高，酸性越強，但在同η、同溫度下，PH值的差異在小數(shù)點后第二、三位，故精度低的探頭不可能用于在線分析；

在45～58℃范圍內，雜油含量對PH 值的影響較明顯，故高精度的探頭可用于在線分析。

3.由于軋制是在特定的乳化液濃度η下進行的，根據(jù)該濃度η下不同百分比濃度（β）的雜油時的酸度（PH）——溫度（T） 曲線族，作出 PH 的Δη和ΔT插補公式；在這濃度η的上下的不同濃度的乳化液中含不同百分比濃度（β）的雜油時的酸度（PH）——溫度（T） 曲線族，分別作出 PH 的Δη 和ΔT插補公式，存入電腦。電腦根據(jù)此文件，根據(jù)測得的η值、T值和PH值，經(jīng)插補運算，定出雜油的百分比濃度（β） ，η雜= βη，η母=η（1 － β） ，η雜′=β′η′，η母=η′（1 － β′） 。

于是，（1a）、（7a）、（10 a） 可算。

4.設定一個雜油的百分比濃度 N ，當 β≥ N 時，電腦發(fā)出報警訊號。操作者可以考慮停止軋制，更換乳化液；并修理設備，以減少軋機的漏油。

附注

注1：這是個技術發(fā)明專利，

國際專利號 ：B21B 37/00 － 99100836，現(xiàn)已過保護期。

專利權人：寶山鋼鐵（集團）公司；

專利發(fā)明人：呂錦華。

注2：與此專利相關聯(lián)的專利有：

（1） 帶鋼冷軋乳化液狀態(tài)偏差極限自動控制系統(tǒng)

國內專利號：CN98111775.9，此專利現(xiàn)已過保護期。

專利權人：寶山鋼鐵（集團）公司；

專利發(fā)明人：呂錦華，徐耀寰，王康健，董宏偉。

（2） 帶鋼冷軋乳化液內雜油含量的在線實時自動分析

國內專利號：CN98111776.7，此專利現(xiàn)已過保護期。

專利權人：寶山鋼鐵（集團）公司；

專利發(fā)明人：呂錦華，徐耀寰，王康健。

（3） 超聲波乳化液在線濃度計，這是個實用新型的技術專利， 國內專利號：ZL 97 2 02740.8

專利權人：寶山鋼鐵（集團）公司；同濟大學

設計人：王康健，朱士明，徐耀寰，盧杰，呂錦華，梁軍汀，董宏偉。

附注：該儀器的發(fā)明、設計、制作人是同濟大學物理系聲學專業(yè)朱士明教授，盧杰，梁軍汀當時是其助手。其余人是寶鋼冷軋廠項目實施者。