Сравнение моделей статического управления

	tм, ºС	см, 
Балансовый (ф-хим.)	23,6	0,083
Статистический	21,2	0,078
Эмпирический	19,7	0,072
Ручное управление	25,9	0,093

Анализ статических моделей кислородно-конвертерного процесса показывает, что преимущество следует отдать сравнительно простым балансово - статистическим моделям вида:

Uі = ∑ a_j х + а_о ; где:

i € Gч, Gв, Gпш, Gв-к, Vд, Iд, Gл, Hф;

j € Cч, Mnч, Siч, Pч, tч, Cм, Mnм, Sм, Bшл, (FeО)шл, Nплавки;

Uі - величина управляющего воздействия;

Х - параметры (начальные, заданные, дутья);

a_j - коэффициенты (балансовые, статистические, эмпирические);

а_о - свободный член.

Для повышения точности расчетов целесообразно использовать элементы адаптации модели. Лучшие результаты получают при нахождении новых значений свободных членов уравнений а_о по результатам проведенных плавок (не больше 5 предыдущих плавок) и периодической адаптации других коэффициентов путем статистического анализа большого количества проведенных плавок.

Анализ колебаний свободных членов уравнений относительно линии дрейфа показывает, что эти колебания в основном вызваны изменениями неконтролируемых параметров плавок: количества миксерного шлака, который попадает в конвертер, течи фурмы (кессона), загрязнения лома, колебания давления кислорода и т.п.

Поэтому при проведении адаптации предлагается определить причину, которая вызвала колебание коэффициентов модели, найденных путем обратных расчетов по фактическим результатам плавок, а потом решать вопрос о целесообразности проведения адаптации свободных членов моделей.

В алгоритмах управления в ККЦ объединение «Северсталь» предусмотрена возможность использования разных моделей управления в зависимости от качества лома (6 сортов) и массы миксерного шлака.

В этих алгоритмах статического управления задействовано 50 вариантов «масок» в режиме управления от УВК в зависимости от изменений контролируемых переменных процесса.

5.4. Метрологическая оценка информации, используемой в статических подсистемах АСУТП в кислородных конвертерах

Точность расчета управляющих влияний или конечных параметров конвертерной плавки определяется, кроме адекватности принятого алгоритма, также ошибками измерений отдельных сменных процесса.

Расчет возможных ошибок определения t_м и С_м при существующих в это время погрешностях измерительных приборов наведений в таблице.

Входной параметр	Среднее значение	измерения	tм, ºС	sСм, 
Масса, т
чугуна	100	0,17	0,88	0,01
лома	30	0,17	1,6	0,00005
руды	2	0,05	1,9	0,01
извести	8	0,05	0,85	-
плавикового шпата	0,3	0,015	0,26	-
Содержание в чугуне, %
углерода	4,5	0,06	3,68	0,07
кремния	0,7	0,02	4,3	0,02
марганца	0,8	0,02	0,7	0,005
фосфора	0,1	0,005	1,1	0,005
Температура чугуна, ºС	1300	9	5,6	-
Количество дутья, м3	5800	67	5,2	0,08
Чистота кислорода, %	99	0,17	-	0,01

Анализ этой таблицы показывает, что ожидаемая ошибка tм довольно мала (8,5С), тогда как ошибка в расчетах См недопустимо большая (0,11). Наибольший взнос в ошибку прогнозирования tм вносят ошибки измерения температуры чугуна (43,3), содержания в нем кремния (25) и углерода (18,5), количества дутья на процесс.

Что же касается ошибки в прогнозировании содержания углерода в металле, то она почти целиком определяется ошибками измерения количества кислорода (54,3%) и содержания углерода в чугуне (38,7 %).

Значительное влияние точности измерения содержания углерода в чугуне требует серьезного улучшения приборов для экспрессного анализа состава чугуна, который характеризуется большими колебаниями.

Содержание углерода в передельном чугуне, как правило, не определяется и даже не предусмотрено стандартами. Только в последнее время на ряде заводов установлены спектральные автоматы - квантометры.

Точность квантометра «Поливак» по данным ЦНИИЧМ

Элемент	С	Si	Mn	S	P
Концентрация в эталоне, %	3,8	0,8	1,0	0,04	0,09
с относительная,	1,5	1,0	1,0	1,5	1,5

При работе с миксерными пробами в заводских условиях точность анализа заметно ухудшается из-за выделения углерода в виде графита при остывании пробы чугуна. Необходимо принимать меры, которые подавляют выделение графита.

Особого внимания требует повышения точности измерения расхода кислорода и его чистоты.

Существующие измерители расхода кислорода с коррекцией по температуре и давлению дают суммарную предельную ошибку до 2,5%, что эквивалентно среднеквадратическому отклонению _Vд = 67 м³.

Как видно из таблицы, это приводит к ошибке прогнозирования См с величиной sс » 0,08%. Точность измерения расхода и суммарного количества кислорода должна быть увеличена в несколько раз.

Практика показывает, что эффективность статического управления в значительной степени зависит от стандартизации шихты. Чем выше уровень стандартизации шихты, тем выше эффективность автоматизированного статического управления по сравнению с обычным ручным управлением без применения математических моделей и УВК.

Это объясняется тем, что опытный оператор, в отличие от УВК, имеет возможность в какой-то степени оценить и скорректировать влияние помех, наблюдая за ходом процесса.

Подбивая итог анализу моделей и систем статического управления кислородно-конвертерным процессом, можно сказать, что такое управление с точки зрения ТАУ является управлением по возмущениям.

Для эффективной реализации этого способа необходимо контролировать с высокой степенью точности все возмущения, которые действуют на процесс, что в принципе невозможно. Во-вторых, необходимо иметь адекватные алгоритмы отработки этих возмущений. Построение такого алгоритма также представляется невозможным из-за чрезвычайной сложности физико-химических и тепловых процессов в конвертере.

В этих условиях статическое управление можно, очевидно, рассматривать как средство, которое позволяет избежать грубых просчетов в шихтовке (основное управляющее воздействие) с тем, чтобы вывести плавку на необходимую траекторию и минимизировать количество «горячих» и особенно нежелательных «холодных» плавок.

Для получения стали с заданными параметрами статическое управление нужно дополнить управлением динамическим.

В реальных условиях ККЦ динамическое управление реализуется оператором без автоматики по результатам некоторых измерений и главным образом, по косвенными признакам (вид пламени, вид искр, шум конвертера, выбросы) а так же на основании собственного опыта.