АНОТАЦІЯ
Пояснювальна записка до дипломного проекту "Розробкаавтоматизованої системи управління збором, обробкою і відображеннямінформації на установці продувки стали азотом (аргоном)електросталеплавильного цеху № 2 товариства з обмеженою відповідальністю
"Сталь Кузнецького металургійного комбінату".
Дипломний проект по спеціальності "Технологія, математичнезабезпечення та автоматизація ливарних процесів (110403). - Новокузнецьк,
2002. - 113с. Табл.18, іл. 25, 36 джерел, додатків 1, креслень 6аркушів.
Ключові слова: автоматизована система, збирання, обробка івiдтворення iнформацiї, що алгоритм, модель, установка продувки стали азотом
(аргоном), технологія, подання інформації, хімічний склад,економічний ефект.
Об'єктом дослідження є процес обробки металу на установціпродувки стали азотом (аргоном) (УПСА).
У дипломному проекті проведено вивчення технології обробки сталі вковші стосовно ТОВ "Сталь КМК" з метою зниження економічних витратна здійснення вищевказаного процесу.
У роботі проведено ряд технологічних досліджень для створенняпідсистеми автоматизованої системи управління технологічним процесом
УПСА.
Виконавець
Карпінський А.В.
THE SUMMARY
ЗМІСТ
ВСТУП 6
1 ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАВОДУ, ПОТОКІВ сировини і готової продукції 8
1.1 Характеристика металургійного комплексу дочірніх підприємств ВАТ
"КМК" 8
1.2 Характеристика електросталеплавильного виробництва 13
1.3 Характеристики ДСП - 100І7 15
1.4 Характеристика УПСА 20
1.5 Постановка задачі 24
2 РОЗРОБКА автоматизована система збору, обробки і відображення
ІНФОРМАЦІЇ НА УПСА 25
2.1 Перевірка достовірності та відновлення первинної інформації на УПСА
25
2.2 Математичний опис 28
2.3 Аналіз роботи алгоритму оцінки достовірності та відновлення первинної інформації 34
2.4 Оцінка і контроль мас дозується матеріалів 40
2.5 Алгоритм розпізнавання свищів продувний фурми 48
3 ТЕХНІЧНА СТРУКТУРА автоматизована система збору, ОБРОБКИ ТА
Відображення інформації на УПСА 58
3.1 Загальна технічна структура АСУ ТП УПСА 58
3.1.1 Обгрунтування та коротка характеристика основних рішень з функціональної і забезпечує частин АСУ ТП УПСА 58
3.1. 2 Призначення АСУ ТП УПСА 62
3.1.3 Опис параметрів, що використовуються в АСУ ТП УПСА 63
4 Відображення інформації в АСУ ТП УПСА 69
5 ЕКОНОМІЧНА ЧАСТИНА 78
6 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА 85
6.1 Аналіз умов праці на об'єкті проектування 85
6.1.1 Аналіз умов праці на УПСА в ЕСПЦ-2 ТОВ "Сталь КМК" 85
6.2 Заходи з безпеки праці при експлуатації УПСА 93
6.3 Заходи щодо виробничої санітарії 97
6.4 Пожежна безпека 101
6.5 Охорона навколишнього середовища 103
ВИСНОВОК 107
Посібник/За ред ІНФОРМАЦІЇ 108
ДОДАТОК А 111
Заходи при надзвичайних ситуаціях 111
ВСТУП
Сформована в даний час економічна ситуація вимагає відпідприємств чорної металургії випуску продукції, конкурентоспроможної навнутрішньому і зовнішньому ринках. Конкурентоспроможність багато в чому визначаєтьсявартістю і якістю продукції, що в свою чергу обумовленозастосовуваної технологією, контролем за точністю її дотримання, а такожкількістю і вартістю використовуються в роботі матеріалів.
Сьогодні, як правило, технологія виробництва сталі припускаєвикористання позапічної обробки металу в тому чи іншому вигляді, віднайпростіших установок до агрегатів комплексної обробки сталі звакуумированием.
При використанні агрегатів позапічної обробки сталі здійснюєтьсядоведення металу за хімічним складом і коректування його температуришляхом подачі феросплавів і продувки інертним газом. При цьому ставитьсязавдання економного витрачання коригувальних добавок і більш точногопопадання у вузькі межі за хімічним складом, ніж на основномутехнологічному агрегаті.
У складі електросталеплавильного цеху № 2 ТОВ "Сталь КМК" працюють дваустановки продувки стали азотом (аргоном) - УПСА. Планується провестидемонтаж недобудованого агрегату комплексної обробки сталі (АКОС) ірозпочати будівництво нового АКОС, що задовольняє сучасним вимогам.
Аналіз технології, що застосовується при роботі агрегатів позапічноїобробки сталі, показав, що необхідно вести більш точний контроль зазбором і обробкою інформації про стан металу і оперативнопредставляти цю інформацію операторам у вигляді різного роду графіків ітаблиць з використанням передісторії процесу.
Тому в роботі було вибрано практичний напрямок - створенняпідсистеми автоматизованого збору, обробки і відображення інформації врамках загальної автоматизованої системи управління технологічнимУПСА процесом (АСУ ТП УПСА).
Для можливості створення автоматизованої системи було потрібнопровести ряд технологічних досліджень з використанням паспортнихданих, даних автоматизованого збору інформації та спеціальноїреєстрації при спостереженні за процесом обробки металу в ковші. Длядослідження розглядали температуру металу під час вступу на УПСА,угоревшіе маси матеріалів, час обробки в ковші та інше.
Після проведених досліджень з'явилася можливість проведення збору,обробки і відображення інформації на УПСА за певними алгоритмами,використовуваним в автоматизованій системі управління.
1 ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАВОДУ, ПОТОКІВ сировини і готової продукції
1.1 Характеристика металургійного комплексу дочірніх підприємств ВАТ
"КМК"
До складу металургійного заводу входять наступні підрозділи:коксохімічне, доменне, сталеплавильне, прокатне, цехи відділу головногомеханіка, цехи відділу головного енергетика, автотранспортний цех, ремонтно -будівельні цехи, цехи металовиробів.
коксохімвиробництва (КХП)
До складу КХП входять наступні цехи: вуглепідготовчий, коксовий,цехи уловлювання.
вуглепідготовчий цех має у своєму складі вугіллі приймальні ями,вагоноперекидач, два відділення остаточного дроблення вугілля, двадозувальних відділення, змішувальні відділення та чотири вугільні башти,конвеєри для транспортування вугілля та шихти з галереями і мостами.
Коксовий цех складається з восьми коксових батарей. Період коксування набатареях 1 ... 6 - 14,7 ч. На коксової встановлення дев'ять углезагрузочних вагонів,дев'ять коксовиталківателей, сім коксотушільних вагонів, вісімелектровозів, десять дверес'емних машин. Гасіння коксу здійснюється вчотирьох гасильних баштах автоматично за програмою. Фенольна вода післябіохімочісткі подається на гасіння коксу безпосередньо насосами. У цехутри коксосортіровкі, де кокс обробляється на наступні класи: 40мм, 25 -
40мм, 10-15мм, 0-10мм.
Цех управління № 1 складається з таких відділень: конденсація газу,машинного, аміачно-перідінного, сульфатного, обезводнення смоли,бустерної станції та обесфенолівающей установки. Продукцією цеху єаміак і сульфат амонію. Цех управління № 2 включає відділенняостаточного охолодження газу і уловлювання бензолу. У цеху є дванафталінопромивателя пластинчастого типу для промивання вод від нафталіну.
Продукцією цеху є бензол і кам'яновугільна смола.
Доменне виробництво
До складу доменного виробництва входять п'ять печей, у тому числі,об'ємом 1310м3 - чотири (в даний час піч № 1 законсервована),
1719м3 - одна. Загальний корисний об'єм доменних печей по цеху 6959м3.
Для транспортування чавуну і шлаку використовуються чугуновозні ковшіємністю до 100 т і шлаковозів ковші місткістю 11-16м3.
Сталеплавильний ВИРОБНИЦТВО
До складу сталеплавильного виробництва входять наступні цехи:мартенівський № 1, № 2 (у даний час обидва цеху об'єднані в одинсталеплавильний цех); електросталеплавильний № 1, № 2; копровий, цехпідготовки складів.
копровий цех складається з п'яти виробничих дільниць, дездійснюється обробка скрапу до габаритних розмірів.
Прокатне виробництво
Прокатне виробництво має у своєму цехи: обжимной з блюмінг 1100і послідовно розташованим заготовочних верстатом 900; рейкобалковий;цех рейкових скріплень; середньосортного з шаропрокатним станом;листопрокатний; сортопрокатного зі станами 750, 450, 360, 280 ітонколистовий стан 1000.
Обжимний цех. Для обробки товарної заготівлі, прокочується обтискнимцехом, є окремий проліт з двома мостовими кранами вантажопідйомністю
10т. кожен. Заготовки для всіх прокатних станів (за виняткомрейкобалкового) передаються з обтискного цеху на залізничних вагонах.
Рейкобалковий стан випускає рейки довжиною 25 і 12,5 м з загартованимикінцями. Загартування проводиться на гарячих стелажах водоструминноїапаратами, використовується тепло, яке залишилося після прокатки. Після гартурейки надходять в короби уповільненого охолодження. Завантаження та вивантаженнярейок проводиться мостовими кранами з електромагнітами вантажопідйомністю
15т. Для обробки довгомірних рейок та інших видів прокату євідділення обробки прокату, рейок з проектною продуктивністю 750000т/рік, в якому встановлено дві правильні машини, три вертикально -правильних преса, два горизонтально-правильних цеху, чотири поточнихавтоматичних лінії з шістнадцятьма свердлильно-фрезерні верстати, пилахолодної різання. Для збирання і вантаження прокатної продукції є чотириелектромостових крана. Крім того, для обробки рейок та інших видівпрокату є рельсоотделочная майстерня, в якій встановлено двіправильні машини, чотири штемпельні преса і чотирнадцять свердлильно -фрезерних верстатів.
листопрокатного цех. Склад слябів займає частину сусіднього зі станомпрольоту. Склад обслуговується двома мостовими кранами. В прольоті станувстановлені: а) правильна одіннадцатівалковая машина для правки листівтовщиною 5-12мм; б) дискові ножиці; максимальна товщина разрезаемыхлистів на дискових ножицях - 25мм, на гільйотинних ножицях-25мм. В прольотіскладу готової продукції, суміжних з становим, є два магнітних кранавантажопідйомністю 15т. Є термічне відділення з чотирма камернимипечами з витяжним черенем, з трьома мостовими кранами вантажопідйомність 10т.
Травлення листів проводиться в травильним відділенні, який має чотирикислотних ванни, одну промивальну ванну і три мостових кранавантажопідйомністю по 5т. Тут же розташована майданчик для зачисткиповерхні листів ручними машинками.
цехи управління головного механіка (УГМ)
У УГМ входять наступні цехи: ливарний, ремонтно-механічний,зварювальна лабораторія. Ливарний цех включає наступні ділянки: ділянкавиробництва изложниц, ділянка чавунного фасонного і машинного лиття,ділянка сталевого фасонного і машинного лиття, дільниця кольорового литва,ділянка виробництва прокатних валків, ділянка виливки пробок для изложниц,ділянка мартенівського виробництва, підготовки та зберігання шихтовихматеріалів, рубки изложниц, чавунного. Для забезпечення виробництва рідкимметалом в цеху є: два вагранки продуктивністю 14т/ч, одинвагранка продуктивністю 57т/ч, дві електропечі "Детройт" ємністю по
500 кг, електросталеплавильна піч, мартенівська піч ємністю 30 т,електросталеплавильна піч ДСП-10 ємністю 10 т. В цеху 33 мостових крана.
Є модельне відділення.
цехи управління головного енергетика (УГЕ)
До складу УГЕ входять наступні цехи: теплоелектроцентраль, газовий, цехводопостачання, електроремонтних, технологічної диспетчеризації.
УПРАВЛІННЯ ЗАЛІЗНИЧНОГО ТРАНСПОРТУ
Залізничний транспорт заводу примикає до станцій Новокузнецькпасажирська і Новокузнецьк сортувальна Західно-Сибірської залізниці.
автотранспортний цех
Використовує автотранспорт для внутрішніх перевезень, для забезпеченняцехів різними матеріалами, обладнанням, запчастинами, а так самоматеріалами для виконання будівельних робіт.
цехи ВИРОБНИЦТВА ТОВАРІВ НАРОДНОГО СПОЖИВАННЯ
Цех емальованої посуду випускає залізну емальований посуд:бідони, відра з кришками, каструлі, кавники, гуртки питні, миски,горнята, тарілки, чайники і пр. Проектна потужність цеху 10000т. на рік.
Є цех сложнобитовой техніки.
1.2 Характеристика електросталеплавильного виробництва
електросталеплавильний цех - 2 (ЕСПЦ - 2) ТОВ "Сталь КМК" представляєсобою складний технологічний комплекс, що складається з ряду взаємопов'язанихагрегатів. Цех має у своєму складі дві електропечі по 100т кожна. Крімтого, цех оснащений двома сортовим машинами безперервного лиття заготовок
(МБЛЗ), кожна з яких має чотири струмка. Перед відправкою на МБЛЗметал обробляється на установках продувки стали азотом/аргоном (УПСА). Уданий час будується агрегат комплексної обробки сталі (АКОС),який дозволить на додаток до УПСА підігрівати метал і здійснюватибільшу кількість операцій з доведення стали до необхідної якості вковші. Зв'язки агрегатів, основні технологічні потоки показані на рис.1.
Опис діючої і проектованої технології в ЕСПЦ - 2 далінаводиться за агрегатів.
Рисунок 1 - Технологічна схема ЕСПЦ-2
1.3 Характеристики ДСП - 100І7
Дугова електропіч ДСП - 100І7 використовується у складіелектросталеплавильного комплексу (ДСП - 100, УПСА, АКОС - 100, МНЛЗ) (див.малюнок 1), де використані технологічні і організаційні рішення,спрямовані на досягнення стійкої граничної продуктивності всієїтехнологічного ланцюжка в цілому, а саме - виплавка сталі, здійснюєтьсяу двох взаємопов'язаних технологічних агрегатах: дугового сталеплавильноїпечі і агрегаті позапічної обробки сталі.
У ДСП виплавляють швидкорізальні, інструментальні, конструкційні,нержавіючі, трансформаторні, жароміцні, шарикопідшипникових та іншісталі.
У ДСП здійснюється розплавлення скрапу і киснева продування рідкоїванни з наступною короткої доведенням (або взагалі без доведення) металу захімічному складу і температурі. Пічний шлак не бере участі в рафінуванністалі і скачується з печі перед зливом металу. По закінченніокисного періоду плавки отриманий напівпродукт випускається з печі втигель-ківш, де і здійснюється остаточне доведення сталі до заданоїмарки.
Використання ДСП - 100 для процесів плавлення шихти та окисленнядомішок рідкої ванни забезпечує випуск стандартного напівпродукту длярізних марок сталі, при цьому скорочується час витримки рідкого металув печі, зменшується знос футеровки і підвищується продуктивність печі.
Піч ДСП - 100 має такі основні параметри:
| ємність номінальна, т | 100 |
| потужність трансформатора, МВ | 7.5 |
| межі вторинної напруги, В | (761-654) -250 |
| діаметр електрода, мм | 610 |
| час розплавлення під струмом, хв | Z (2)> ...> Z (N).
Алгоритм релейно-експоненціального згладжування в формульної записумає вигляд:
(3)
(4)
де Z (i) - значення контрольованої величини в поточний (i - ий) момент часу;
(i) - згладжені значення Z (i);
(- конфігураційні коефіцієнт згладжування;
(- функція «зрізання»; sgn - знакова функція (функція освіти знака).
Алгоритм контролю інформації представлений на малюнку 3.
Робота алгоритму оцінки достовірності та відновлення первинноїінформації полягає в наступному. При надходженні вихідної інформаціїпроводиться розпізнавання параметра, тобто призначення вимірюваної величини --температура, хімічний аналіз, і т.п. (блок 2), після чого проводитьсяобчислення діапазону, в якому в якому може змінюватися вимірянавеличина (блок 3). Вибір базового значення - це відповідальнаробота, що надає великий вплив оцінку достовірності інформації. Післяконтролю наявності вимірюваної величини (блок 4), за її наявності, провадитьсяобчислення згладженому значення (блок 7). Значення коефіцієнта l2jвибирається для кожного параметра індивідуально і впливає на ступіньзгладжування сигналу - чим менше значення l2j, тим більше гладкоївиявляється крива згладженому сигналу. У блоці 8 даного алгоритмуздійснюється фільтрація грубих викидів вимірюваного параметра на основі
"коридору", розрахованого в блоці 3. У разі непотрапляння надійшовпараметра в діапазон (блок 3), видається повідомлення про невірність отриманогозначення (блок 9) і видається запит на повторне введення (блок 10). Якщоотримані дані не задовольняють умовам блоку 11, то видається повідомленняпро недостовірність отриманого значення (блок12) і відбуваєтьсявідновлення первинної інформації, тобто поточним згладженому значеннямприсвоюється значення попереднього згладженому значення (блок 16), і розрахунокпереходить до блоку 6. У разі задовільного проходження обмірюваноївеличини через блок 8 проводиться перевірка "гладкості" згладженому сигналу
(блоки 14 і 15). Значення коефіцієнтів l1j і l3j також вибираються длякожного параметра індивідуально. У разі незадоволення даних умовблоків 14 і 15 видається відповідне повідомлення оператору (блок 13),після чого проводиться відновлення первинної інформації (блок 16).
При відсутності вимірюваного параметра (блок 4) відбувається присвоєнняпоточному вимірюваному параметру значення попереднього згладженому значення
(блок 5), після чого відбувається перехід до блоку 6.
У блоці 6 проводиться перевірка кількості параметрів, що контролюютьсязаданому числу, і, у випадку контролю всіх параметрів, робиться записданих у масив (блок 17), інакше робота алгоритму починається заново.
Малюнок 3 - Алгоритм оцінки достовірності та відновлення первинної інформації
2.3 Аналіз роботи алгоритму оцінки достовірності та відновлення первинної інформації
Для перевірки роботи алгоритму скористаємося даними, що містяться впаспорті обробки плавки на УПСА. Чисельні значення даних, що містятьсяв оброблюваних масивах, представлені в таблиці 1.
Таблиця 1 - Вхідні дані, в опрацюванні алгоритмом
| | З | Mn | Si |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 0 | 0.697 | 23 | 1.2 |
| 1 | 0.749 | 24 | 1.17 |
| 2 | 0.810 | 25 | 1.2 |
| 3 | 0.855 | 26 | 1.751 |
| 4 | 0.910 | 27 | 0.99 |
| 5 | 0.951 | 28 | 0.946 |
| 6 | 1.015 | 29 | 0.905 |
| 7 | 1.08 | 30 | 0.851 |
| 8 | 1.03 | 31 | 0.825 |
| 9 | 1.09 | 32 | 0.77 |
| 10 | 1.14 | 33 | 0.72 |
| 11 | 1.21 | 34 | 0.66 |
| 12 | 1.17 | 35 | 0.68 |
| 13 | 1.27 | 36 | 0.665 |
| 14 | 1.165 | 37 | 0.69 |
| 15 | 1.12 | 38 | 0.705 |
| 16 | 1.169 | 39 | 0.73 |
| 17 | 1.215 | 40 | 0.72 |
| 18 | 1.26 | 41 | 0.7 |
| 19 | 1.33 | 42 | 0.72 |
| 20 | 1.28 | 43 | 0.74 |
| 21 | 1.32 | 44 | 0.755 |
| 22 | 1.26 | 45 | 0.753 |
Таблиця 5 - Результати обробки ваговій кривий за методом поточного середнього
| (, Хв | Значення маси m при | Значення маси m при |
| | N = 5 | n = 7 |
| 1 | 2 | 3 |
| 0 | 0.647 | 0.677 |
| 1 | 0.710 | 0.694 |
| 2 | 0.754 | 0.696 |
| 3 | 0.804 | 0.693 |
| 4 | 0.855 | 0.680 |
| 5 | 0.908 | 0.677 |
| 6 | 0.962 | 0.669 |
| 7 | 0.997 | 0.661 |
| 8 | 1.033 | 0.667 |
| 9 | 1.071 | 0.689 |
| 10 | 1.110 | 0.719 |
| 11 | 1.130 | 0.759 |
| 12 | 1.196 | 0.805 |
| 13 | 1.211 | 0.855 |
| 14 | 1.207 | 0.910 |
| 15 | 1.199 | 0.950 |
| 16 | 1.208 | 0.99 |
| 17 | 1.186 | 1.031 |
| 18 | 1.219 | 1.074 |
| 19 | 1.251 | 1.105 |
| 20 | 1.281 | 1.156 |
| 21 | 1.290 | 1.168 |
| 22 | 1.278 | 1.186 |
| 23 | 1.246 | 1.192 |
| 24 | 1.214 | 1.203 |
| 25 | 1.160 | 1.210 |
| 26 | 1.106 | 1.233 |
| 27 | 1.055 | 1.220 |
| 28 | 1.002 | 1.246 |
| 29 | 0.949 | 1.262 |
| 30 | 0.903 | 1.260 |
| 31 | 0.859 | 1.240 |
| 1 | 2 | 3 |
| 32 | 0.814 | 1.200 |
| 33 | 0.765 | 1.159 |
| 34 | 0.731 | 1.105 |
| 35 | 0.699 | 1.055 |
| 36 | 0.683 | 1.005 |
| 37 | 0.680 | 0.955 |
| 38 | 0.698 | 0.905 |
| 39 | 0.708 | 0.858 |
| 40 | 0.719 | 0.811 |
| 41 | 0.721 | 0.773 |
| 42 | 0.725 | 0.739 |
| 43 | 0.723 | 0.716 |
| 44 | 0.728 | 0.699 |
| 45 | 0.735 | 0.696 |
Таблиця 6 - Результати обробки ваговій кривий робастних алгоритмом
| (, Хв | Швидкість зміни | Значення маси m |
| | Показань, кг/с | |
| 1 | 2 | 3 |
| 0 | 4.00 | 0.57 |
| 1 | 5.00 | 0.66 |
| 2 | 6.00 | 0.76 |
| 3 | 6.4 | 0.84 |
| 4 | 6.46 | 0.90 |
| 5 | 6.24 | 0.96 |
| 6 | 6.21 | 1.02 |
| 7 | 6.17 | 1.08 |
| 8 | 5.17 | 1.09 |
| 9 | 4.62 | 1.11 |
| 10 | 4.38 | 1.15 |
| 11 | 4.52 | 1.20 |
| 12 | 3.74 | 1.21 |
| 13 | 4.74 | 1.30 |
| 14 | 3.74 | 1.29 |
| 15 | 2.74 | 1.28 |
| 16 | 1.74 | 1.26 |
| 17 | 1.18 | 1.25 |
| 18 | 1.18 | 1.26 |
| 19 | 1.76 | 1.30 |
| 20 | 1.38 | 1.30 |
| 21 | 1.45 | 1.32 |
Малюнок 7 - Результати обробки кривої методом поточного середнього
Малюнок 8 - Результати обробки ваговій кривий методом робастної фільтрації
2.5 Алгоритм розпізнавання свищів продувний фурми
У процесі продування розплаву відбувається заметалліваніе сопла фурми, тоє наморажіваніе своєрідної металевої діафрагми на кінці труби зпоступово зменшуваним отвором в міру продовження продувки.
Заметалліваніе утворюється і руйнується безперервно протягом всієї продувки.
У міру зростання заметалліванія тиск перед фурм зростає, тому щогідравлічний опір сопла збільшується. При частковому руйнуванні
(розмивання розплавом) заметалліванія тиск падає. Повне руйнуваннязаметалліванія має місце, як правило, лише за вкороченні фурми, количастина фурми разом з заметалліваніем на кінці відокремлюється від рештичастини. При відділенні частини фурми тиск швидко знижується, так яквкорочення фурми при її закріпленому положенні в ковші веде до зниженняметаллостатіческого напору. Перед відділенням ковша в фурм обов'язкововиникають одна або кілька нориць.
При частковому руйнуванні заметалліванія або при утворенні невеликихсвищів газового тракту (при їх зародження) розпізнавання останніхускладнене. Це пов'язано з тим, що їх зародження має близьке за характеромвідгук на кривій тиску до появи ефекту часткового руйнуваннязаметалліванія. В обох випадках спостерігається зниження тиску не нижчеглобального мінімуму тиску Рmin.
Завдання розпізнавання зароджуються свищів газового тракту привідсутності стабілізатора тиску може бути вирішена за допомогоюпробних дій по положенню фурми. При значному зниженні тискуФурма підводиться на розрахункове значення (Нм і аналізується дискретнийаналог похідною тиску за величиною переміщення:
(Нм = Vn * (t (5)
де Vn - швидкість підведення фурми; Vn (const;
( t - час підведення фурми;
Свищ розташовується обов'язково вище сопла фурми. Металлостатіческійнапір для свища НМС виявляється менше, ніж для сопла фурми Нмф.
Сумарне гідравлічний опір газового тракту для нориць:
R (з = R1 + RС + Rмс, (6)
де R1 - середнє гідравлічний опір на ділянці газового тракту від місця реєстрації тиску до нориць;
RС - гідравлічний опір нориць;
Rмс - середнє гідравлічний опір стовпа розплаву над норицями.
Сумарне гідравлічний опір газового тракту для сопла:
R (з = R1 + R2 + Rф + Rмф, (7)
де R2-середнє гідравлічне опір на ділянці газового тракту від свищів до сопла;
Rф - гідравлічний опір сопла фурми;
Rмф - гідравлічний опір стовпа розплаву над соплом.
З огляду на тривалість пробного впливу, можна взяти дочас впливу R1, R2, Rф, RС постійними:
R (з = KС + Rмс;
R (ф = Kф + Rмф;
де -- Kc = R1 + Rc = const;
Kф = R1 + R2 + Rф = const.
На основі вирази зміна R (ф при пробному впливі складе:
(R (ф = (Rмф. (9)
При появі нориць, що знаходяться при накладенні пробного впливу врозплаві, зміна гідравлічного опору (R (буде менше, ніжзміна гідравлічного опору (R (Ф без нориць. На залежностітиску Р по часу t при накладенні пробного впливу це відображається вменшому куті нахилу (падіння) прямий зміни тиску Р по відношенню доосі часу при наявності нориць, ніж за відсутності останніх.
Чим більше свищі, тим зменшення тиску Р до накладення пробноговпливу більше. Таке ж початкове падіння тиску Р може відбуватисяне внаслідок появи нориць, а за рахунок зменшення заметалліванія сопла.
У цьому разі тиску до накладення пробного впливу співпадуть. Однакза підсумками накладення пробного впливу - аналізується кут нахилупрямого тиску від початкової точки Р1 до накладення впливу до кінцевоїточки Р2 після накладення впливу - можна виявити причину падіннятиску Р.
Для цього зміряне зміна тиску (Р = Р1 - Р2 під впливомпідняття фурми за час (t зі швидкістю Vn на величину (Нм = Vn * (tпорівнюємо з розрахунковим:
(Ррасч = (мс * g * (Нм, (10)
де - (мс - щільність рідкого металу в ковші; g - прискорення вільного падіння.
Для уникнення помилки аналізу через коливання заметалліванія під часнакладення пробного впливу, неточностей контрольно-вимірювальної тапускорегулюючої апаратури, випадкових коливань тиску Р та іншевстановлюється певний поріг (Рпор відхилення (Р відносно (Ррасч.
Причиною зміни тиску (Р, відхилився від (Ррасч на величину (Р (,більшу, ніж (Рпор, вважається наявність нориць. Якщо ж (Р при накладенніпробного впливу відхиляється на величину (Р (, що не перевищує (Рпор, товважається, що нориць немає, і відхилення (Р (носить псевдовипадковий характер.
Інакше кажучи, в останньому випадку причиною падіння тиску до накладенняпробного впливу вважається зниження заметалліванія сопла.
Якщо свищі виходять над поверхнею розплаву як під час нанесення,так і до нього, то справедливість висновків на основі даного способурозпізнавання зароджуються свищів зберігається. Спосіб визначення наявностісвищів в цьому випадку також працездатний.
Час нанесення пробного впливу становить кілька секунд.
Тому зростання заметалліванія при одночасному зростанні нориць, зкомпенсують один одного ефектами і не проявляються тому на кривій
Р (t), малоймовірний. Крім того, незабаром після укорочення фурми і, такимчином, зниження заметалліванія ймовірність швидкого освіти свищівмала, тому що з падінням тиску Р знижується величина механічногозусилля на елементи газового тракту.
Таким чином, знову введені операції у зазначеній зв'язку з іншимиопераціями дають можливість визначити наявність нориць газового тракту припродувці розплаву в ковші. Процедура визначення наявності нориць запускаєтьсяв дію за інформацією про локальне зниження тиску перед фурм.
Розпізнавання наявність нориць здійснюється з використанням активногоексперименту шляхом накладення пробного сигналу на робочі управління. Уяк інформаційний ознаки наявності нориць прийнятий знижений кутнахилу до осі часу по відношенню до розраховується куті нахилу,оцінюваний при відомих (t і (Р.
З точки зору реалізації цього підходу в промислових умовах зручнопоєднувати операцію активної ідентифікації стану газового тракту зпродувкою металу в автоматичному режимі (режим "хитання" фурми).
Перевірка працездатності алгоритму проводилася в ході експлуатації.
При розпізнаванні ситуації появи свищів продувний фурми Фурмавиймати і обстежилася візуально. Алгоритм в 80% випадків правильнорозпізнавав поява нориць.
Алгоритм розпізнавання свищів продувний фурми показаний на малюнку 9.
Малюнок 9 - Алгоритм розпізнавання свищів продувний фурми
Результати роботи алгоритмів розпізнавання стану фурми наведеніна малюнках 10-13.
Час продувки хв: сек
Малюнок 10 (а) - Виміряні параметри продувки
Час продувки хв: сек
Малюнок 10 (б) - Розрахункові параметри стану фурми
Час продувки хв: сек
Малюнок 11 (а) - Виміряні параметри продувки
Час продувки хв: сек
Малюнок 11 (б) - Виміряні параметри стану фурми
Час продувки хв: сек
Малюнок 12 (а) - Виміряні параметри продувки
Час продувки хв: сек
Малюнок 12 (б) - Розрахункові параметри стану фурми
Час продувки хв: сек
Малюнок 13 (а) - Виміряні параметри продувки
Час продувки хв: сек
Малюнок 13 (б) - Розрахункові параметри стану фурми
3 ТЕХНІЧНА СТРУКТУРА автоматизована система збору, ОБРОБКИ ТА < p> відображення інформації на УПСА
3.1 Загальна технічна структура АСУ ТП УПСА
3.1.1 Обгрунтування та коротка характеристика основних рішень з функціональної і забезпечує частин АСУ ТП УПСА
3.1.1.1 АСУ ТП УПСА розробляється з метою забезпечення оперативногоконтролю за ходом процесу обробки сталі в ковші інертним газом,оперативного надання інформації технологічному персоналу на постахуправління УПСА, архівування інформації про процес обробки сталі на
УПСА, формування звітних документів і підготовки інформації дляретроспективного аналізу ходу процесу обробки сталі в ковші на УПСА.
Технічно АСУ ТП має дворівневу ієрархічну структуру (рисунок
14). До складу нижнього рівня ієрархії входить підсистема "Параметри",реалізована на базі програмованого контролера КТС ЛІУС-2 іпризначена для збору інформації про хід процесу обробки сталі на
УПСА (миттєву витрату газу на продування, тиск на фурм, станклапана подачі газу та контрольне положення фурми (реперні точки), сигнализливу на печах, стан вагового обладнання (живильники, затвори) іпоточний вага сипких за ваго-дозатором, поточний стан фурми, ознакарозливання і маса розлитої на МБЛЗ № № 1 і 2 сталі), попередньоїобробки та передачі інформації на верхній рівень.
До складу верхнього рівня входять підсистеми "Диспетчер" та "Обробка",реалізовані на базі персонального комп'ютера типу IBM PC 486DX.
Малюнок 14 - Існуюча структура технічних засобів АСУ ТП УПСА
Підсистема "Диспетчер" призначена для прийому інформації від підсистеми
"Параметри", клавіатур ВТА-2000 на постах управління УПСА № № 1 і 2,обробки отриманої інформації, формування і видачі на екрани ВТА-2000на постах управління УПСА № № 1 і 2 відеограм, архівування прийнятоїінформації.
Підсистема "Обробка" призначена для ретроспективної обробкиархівної інформації, формування звітних документів, поданняінформації про хід обробки сталі на УПСА в графічному вигляді.
Технічна зв'язок між рівнями - асинхронна послідовна поперериваннях.
3.1.1.2 Опис загальних принципів функціонування АСУ ТП УПСА
Робота АСУ ТП УПСА спільно з технологічним устаткуванням даєможливість реалізувати в реальному часі функції оперативного контролютехнологічних параметрів процесу та стану, їх відображення на постахуправління УПСА, видачі рекомендацій оперативного персоналу.
АСУ ТП УПСА функціонує в інформаційно-радна режимі, зоперативним поданням інформації та попереджувальних повідомлень наекранах ВТА-2000, при мінімумі операцій ручного введення.
Підсистема нижнього рівня "Параметри" забезпечує:
. збір інформації про хід процесу на УПСА, первинну обробку, пересилання на верхній рівень;
. прийом із зовнішнього (по відношенню до АСУ ТП УПСА) підсистеми
"Електрика" інформації про зливі на печах № 1 і № 2 і пересилання на верхній рівень;
. прийом із зовнішнього (по відношенню до АСУ ТП УПСА) підсистеми "МБЛЗ" інформації про масу розлитої сталі і пересилання на верхній рівень;
. прийом із зовнішнього (по відношенню до АСУ ТП УПСА) підсистеми "Сталь" інформації про хімічний склад і температурі сталі в ковші, пересилання на верхній рівень.
Підсистема верхнього рівня "Диспетчер" забезпечує: < p>. прийом інформації з підсистеми "Параметри", обробку, обчислення розрахункових параметрів;
. прийом інформації з клавіатур ВТА-2000 на постах управління УПСА, обробку отриманої інформації;
. формування відеограм та виведення їх на екрани ВТА-2000 на постах управління УПСА, а також на вимогу і на екран ПК, на якому реалізований верхній рівень.
Підсистема верхнього рівня "Обробка" забезпечує: < p>. виділення необхідної інформації з файлу бази даних;
. формування документів: паспорт, протокол, графічний протокол, графіки параметрів продувки для заданої обробки;
. формування довідок по витраті феросплавів та інертного газу на
УПСА за заданий проміжок часу.
3.1.1.3 Користувачами системи зокрема оперативного контролю ходупроцесу обробки сталі в ковші є оперативний персонал УПСА. Участині формування документів та аналізу ходу обробки сталі на УСПА --інженер із супроводу АСУ ТП УПСА, майстер УПСА.
3.1.1.4 Сумісність АСУ ТП УПСА з АСУ інших рівнів та іншихфункціональних призначень. АСУ ТП УПСА односторонньо пов'язана з підсистемою
"Сталь" для прийому температури і хімічного аналізу, що відносяться до УПСА, зпідсистемою "МБЛЗ" для отримання даних про ознаку розливання і вазі розлитоїстали на МБЛЗ № № 1 і 2 і підсистема "Електрика" для прийому інформації прозливі на печі № № 1 і 2.
3.1.2 Призначення АСУ ТП УПСА
АСУ ТП призначена для автоматизації функцій оперативного контролю іуправління технологічним процесом обробки сталі в ковші на УПСА зметою підвищення якості обробки на установці, що дає зниження шлюбу заповерхневим дефектів при розливанні на МБЛЗ, зниження витрат на фурмпродувку.
АСУ ТП УПСА реалізує наступні функції:
. інформаційні функції:
. контроль технологічних параметрів;
. контроль стану обладнання;
. подання інформації технологічному персоналу;
. формування та друк облікових документів;
. керуючі функції:
. видача оперативного технологічного персоналу рекомендацій з управління (станом фурми).
3.1.3 Опис параметрів, що використовуються в АСУ ТП УПСА
1. Номер УПСА - класифікується за номером повідомлення з підсистеми
"Параметри", або за номером порту, з якого надійшла інформація.
Формат: #
2. Номер печі - з підсистеми "Параметри", або береться з параметра 8.
Формат: #
3. ?? омер плавки - з підсистеми "Параметри", або береться з параметра
8. Формат: # # # #
4. Код марки сталі - з ВТА-2000 на постах управління УПСА.
Формат: # #
5. Марка стали - читається з файлу-Марочник для введеного параметра
"Код марки". Формат: # # # # # # # # # #
6. Маса Al - з ВТА-2000 на постах управління УПСА. Формат: # # #
7. Маса коксу - з ВТА-2000 на постах управління УПСА.
Формат: # # #
8. Номер плавки у форматі XXXXX: старша цифра - номер печі (п.2), інші чотири - номер плавки (п.3) - з ВТА-2000 на постах управління УПСА, або формується за значеннями параметрів 2 і 3.
Формат: # # # # #
9. Дата обробки плавки (початок обробки плавки).
Формат: # #/# #/# #
10. поточна дата - внутрішній параметр. Формат: # #/# #/# #
11. Сьогодні - внутрішній параметр. Формат: # #: # #
12. Час початку обробки плавки - внутрішній параметр, формується при виникненні ситуації "початок обробки плавки".
Формат: # #: # #
13. Час закінчення обробки плавки - внутрішній параметр, формується по ходу процесу обробки плавки. Формат: # #: # #
14. Тривалість обробки плавки - внутрішній параметр.
Формат: # #: # #
15. загальна тривалість продувки плавки (сумарний час всіх продувок) - внутрішній параметр. Формат: # #: # #
16. Поточне положення фурми - з підсистеми "Параметри".
Формат: #. #
17. Контрольне положення фурми (поза ковша, верх, низ ковша) - з підсистеми "Параметри". Формат: #
18. Резерв.
19. Стан клапана подачі газу (відкритий - закритий) - з підсистеми
"Параметри". Формат: #
20. тиск перед фурм - з підсистеми "Параметри". Формат: #. #
21. Миттєвий витрати газу - з підсистеми "Параметри".
Формат: # #. #
22. Інтегральний витрати газу на продування (сума інтграьних раходов по всіх продування). Формат: # #. #
23. Середній миттєву витрату газу за всю продувку - розрахунковий параметр.
Формат: # #. #
24. Резерв.
25. Табельний номер оператора - з ВТА-2000 на постах управління УПСА.
Формат: # # # #
26. Номер бригади - з ВТА-2000 на постах управління УПСА. Формат: #
27. Ознака початку продувки (по факту) - розрахунковий (1 - продування, 0 - немає продування). Формат: #
28. Час початку поточного продувки - розрахунковий параметр, формується при отриманні сигналу "клапан подачі газу відкритий".
Формат: # #: # #
29. тривалість поточної продувки - розрахунковий параметр.
Формат: # #: # #
30. Інтегральний витрата газу на поточному продувці - розрахунковий параметр.
Формат: # #. #
31. Середній миттєвий витрати газу за поточну продувку - розрахунковий параметр. Формат: # #. #
32. Ознака розливання на МБЛЗ № 1 - надходить з підсистеми "Параметри".
Формат: #
33. Резерв.
34. Маса розлитого на МБЛЗ № 1 металу - з підсистеми "Параметри".
Формат: # # #. #
35. Тривалість розливання на МБЛЗ № 1 - розрахунковий параметр.
Формат: # #: # #
36. Маса розлитого на МБЛЗ № 2 металу - з підсистеми "Параметри".
Формат: # # #. #
37. Тривалість розливання на МБЛЗ № 2 - розрахунковий параметр. Формат:
# #: # #
38. Призначення плавки (МНЛЗ - 0, склад -1) - з ВТА-20
