книги из ГПНТБ / Круашвили, З. Е. Автоматизированный нагрев стали

вании вероятностного принципа централизованного уп­ равления качество функционирования системы — удов­ летворительное, что можно объяснить осуществлением взаимосвязанного управления в рамках централизован­ ной системы. На диаграмме метками выделен участок

Рис. 81 Промышленная диаграмма температуры пятой зоны нагрева

работы централизованной системы. Остальная запись получена при работе систем стабилизации с индивиду­ альными средствами управления.

На одном из наиболее подверженных возмущениям участков горения, в частности в шестой зоне той же печи, было также испытано вероятностное управляющее уст­

участке серийный регулятор дает возможность управ­ лять с колебаниями ±20 —25 град (испытания проводи­ ли при включенной системе управления печью в функции темпа прокатки).

Исходя из материалов, накопленных за время испы­ таний, можно считать, что в централизованной системе управление отдельными объектами и выбор объекта уп­ равления по случайному закону при неполной информа­ ции о регулируемом процессе и случайных, заранее не прогнозируемых возмущений, является оптимальным не только по качественным показателям управления, но и по простоте реализации всех схемных решений.

5. СИСТЕМА СВЯЗИ ПЕЧИ — СТАН

Своевременная подача нагретого металла к клетям стана является одной из важных задач комплексной про­ блемы подготовки металла к прокатке. Организация да­ же самого качественного нагрева металла в нагрева­ тельных печах может потерять эффективность вследствие неправильной организации транспортировки нагретого металла от печей к клетям стана.

Для минимизации теплопотерь, улучшения ритмично­

систем управления процессом нагрева металла в нагре­ вательных печах разработана система связи печи — стан, позволяющая организовать принудительный ритм выда­ чи металла из печей [88]. Система связи печи — стан яв­ ляется примером замкнутой информационной системы. Эта система реализует следующие основные функции, связанные с обеспечением ритмичности подачи сля­ бов из методических печей на стан горячей прокатки (рис. 82):

а) сигнализирует операторам печей об оптимальном моменте выдачи очередного сляба;

б) сигнализирует оператору клети стана о моменте реальной выдачи сляба и моменте прихода сляба к клети;

в) регистрирует суммарное время пролеживания сля­ бов перед прокаткой и время задержки выдачи слябов из печей за смену.

Основная задача системы — согласование ритма вы­ дачи слябов из разных печей с ритмом работы стана —

заключается в том, чтобы выдача очередного с’-того сляба из /-той печи происходила в момент времени tj, опреде­

ляемый следующим выражением:

смещен относительно № на постоянный промежуток вре­ мени Дт32 = т3—Т2, а момент Дті;) — на постоянное Дтгі =

= т2—Ті от Т2 Каждый из этих трех сигналов гасится после выдачи

сляба из соответствующей печи или через некоторое вре­ мя после возникновения. Выдача сляба сигнализируется у оператора клети (с момента выдачи до поступления сляба в контрольную точку КТО). Оператор клети дол­ жен иметь возможность задержать выдачу очередного сляба. Кроме того, старший посадчик, находящийся у пе­ чи № 2, должен иметь возможность отменить выдачу сля­ ба из печи № 3.

Сляб перед подачей его в клеть находится в конт­ рольной точке перед клетью КТ1 (в случае преждевре­ менной выдачи или задержки в прокатке предыдущего сляба). Время нахождения сляба в этой точке (пролеживание) фиксируется у оператора клети (по слябам) и у диспетчера цеха (за смену). Информация, входящая в систему, позволяет получить еще один сигнал — время

тзк— время транспортировки сляба по рольгангу от печи № 3 до клети.

Для уменьшения минимального времени прокатки

Система на стане 2300 имеет две программы:

I 35 сек ^ т™іп < 44 сек\

Ит™іп>44се/с.

Система работает следующим образом:

I программа. При прохождении сляба через KJ\ дат­ чик Ді выдает импульс в блок 1 , в котором определяется время Дт3 по формуле

Дт3 — тн т3.

В блоке 1 находится счетчик, на котором из системы ввода нормативного времени прокатки одного сляба СВН устанавливается число Дтз, сек. При поступлении импульса с Ді счетчик отсчитывает установленное время и выдает импульс в блок 2. В блок 2 с поста старшего сварщика поступает разрешение пли запрещение на вы­ дачу сляба из печи № 3. Если имеется такое разрешение, то с блока 2 подается сигнал на пост посадчика печи № 3, который осуществляет выдачу сляба. В данном слу­

чае т/ определяется по формуле

Если блок 2 не имеет разрешения на выдачу сляба из печи № 3, то он задерживает дальнейшее прохожде­ ние импульса. Описываемый сляб, продолжая двигаться от КТ\ к клети, проходит КТ3. При прохождении сляба­ ми КТ3 датчик Д подает импульс в блок 1. Через время Дтз импульс через блок 2 поступает на пост посадчика печи № 2 и в блок 4. Если из печи № 2 сляб не выдается, то через время Дтгі блок 4 выдает сигнал на пост посад­ чика печи № 1, который осуществляет выгрузку сляба.

II программа. При работе по II программе то‘-1)ДЛЯ всех трех печей определяется контрольной точкой КТ3. При выдаче сляба из печи 1 импульс последовательно проходит блоки 1—4 и подается на пост посадчика печи № 1. При прохождении блоков 1—4 импульс задержива­ ется соответственно на время Дтз, Дтзг, Дтгь При выдаче сляба из печей № 3 или 2 сигнал на выдачу приходит для печи № 3 с блока 2, а для печи № 2 — с блока 3. При выдаче сляба одной из печей дальнейшее прохождение

импульса прекращается. /<У2 служит для определения времени простоя сляба перед клетью. Импульс с Д2 по­ дается в блок 5, который отсчитывает время простоя сля­ ба. Это время передается на цифровой индикатор и счет­ чик. Импульс с датчика Д3 сбрасывает счет в блоке 5 и гасит цифровой индикатор. Счетчик показывает время простоя слябов перед клетью за смену.

Г л а в а VII

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РЕАЛИЗАЦИИ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

ВПРОМЫШЛЕННЫХ УСЛОВИЯХ

Вглаве рассмотрены проблемы определения экономи­ ческой эффективности автоматизированного нагрева ста­ ли как с позиции общей, так и конкретной методологии. Эта проблема является инженерно-экономической зада­ чей, которая может быть решена лишь иа основе уста­ новления как теоретических, так и фактических зависи­ мостей, связывающих технико-экономические показатели (ТЭП), характеристики, структуры объекта управления, управляющей системы, методов и процессов управления, технических средств управления и др.

Отмечено, что природу исходных данных можно рас­ сматривать с точки зрения критерия колебательных по­ терь или с позиции, что получение экономического эф­ фекта есть процесс уменьшения погрешностей технологи­ ческого процесса.

Предложен критерий качества использования автома­ тики. Рассмотрена методология подхода к сбору данных как при наличии требуемых для расчетов показателей, так и в их отсутствие. Предлагается последнюю задачу решать с использованием методов экспертных оценок, общая характеристика которых приводится ниже. Отме­ чены основные источники экономической эффективности автоматизированного нагрева стали. Приведены два кон­ кретных примера расчетов экономической эффективно­ сти: один — методом экспертных оценок, другой — с при­ менением несложных эмпирических формул.

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО НАГРЕВА СТАЛИ

В этом разделе делается попытка дать основные ме­ тодологические особенности экономики автоматизиро­ ванного нагрева стали.

Достоверность расчетов экономической эффективности автоматизации

Структура расчета. При современном состоянии тех­ ники любая деятельность, поддающаяся алгоритмированню, в принципе может быть переведена на автоматиче­ ское исполнение. Но в производстве прогрессивно лишь то, что экономически целесообразно. Целесообразность определяется разнообразными расчетами экономической эффективности, характер, порядок и объем которых за­ висят от этапов разработки, проектирования, внедрения и эксплуатации автоматизированных систем управления.

Процесс составления всех расчетов должен проходить через две стадии: получение и обоснование исходных данных и собственно расчет экономической эффективно­ сти.

Если на первой стадии основным руководящим и ме­ тодологическим материалом является методика, разра­ ботанная в Институте экономики АН СССР, то для вы­ полнения второй стадии единая методология отсутствует. Известно только, что при сборе исходных данных долж­ но быть дано точное, не допускающее двусмысленного толкования определение каждого из показателей, кото­ рые должны быть приведены в сопоставимый вид. Такое положение можно объяснить тем, что многие экономисты считают определение экономической эффективности ав­ томатизации экономической задачей, в то время как это есть инженерно-экономическая задача со всеми вытека­ ющими отсюда последствиями. Она может быть правиль­ но решена лишь при установлении как теоретических, так и фактических зависимостей, связывающих технико­ экономические показатели с характеристиками, структу­ рой объекта управления и управляющей системы, мето­ дами управления, с техническими средствами управления и др.

Следует заметить, что при наличии математической модели системы управления потребность в специальной

методике оценки эффективности отпадает: оценка дается на основе сравнения вариантов (по стоимостному крите­ рию или другому показателю). В предлагаемой книге этот способ не рассматривается, так как в практической деятельности экономистов редко встречаются объекты, имеющие соответствующие математические описания.

Сложившаяся практика проведения расчетов эконо­ мической эффективности автоматизации характеризуется недооценкой первой стадии, хотя ясно, что уровень, опре­ деляющий достоверность расчетов, в основном зависит от качества решения задачи именно на этой стадии. Для улучшения сложившегося положения в первую очередь необходимо определить природу исходных данных. За­ тем необходимо остановиться на методике подхода к сбо­ ру исходных данных. В такой последовательности и бу­ дет изложен последующий материал.

Критерий колебательных потерь. Этот критерий пред­ ложил Б. И. Мордкович [89] для непрерывных химиче­ ских производств, хотя он (критерий) вполне пригоден не только для непрерывных производств.

В непрерывных производствах многие потери носят колебательный характер. Причиной возникновения коле­ бательных потерь является прохождение через рассмат­ риваемый объект возмущений сравнительно высокой ча­ стоты. Все потери можно разделить на статические и динамические. Статические потери—те, которые наблюда­ ются при постоянном значении параметров технологиче­ ского режима. Величина минимальных статических по­ терь выбирается при проектировании объекта по техно­ логическим и экономическим критериям и определяется степенью незавершенности технологического процесса. Величина дополнительных статических потерь определя­ ется несовершенством статики систем управления.

Динамические потери-—те, которые возникают при переходных режимах. Их частным случаем и являются колебательные потери, возникающие лишь в тех случаях, когда выполняются одновременно два условия [89] :

1) параметры технологического процесса непрерывно колеблются;

2) статические характеристики потерь какого-либо из технологических объектов существенно нелинейны в зоне действия колебаний параметров.

Если одно из условий не выполняется, то колебатель­ ные потерн возникнуть не могут. Например, если стати­

ческие характеристики потерь в технологических объек­ тах линейны, то несмотря на наличие колебаний пара­ метров колебательные потери возникнуть не могут, и средняя величина потерь при колебаниях параметров процесса равна величине статических потерь.

Величина колебательных потерь интересна тем, что она тесно связана с тремя факторами: во-первых, со ста­ тическими и динамическим^ характеристиками техноло­ гического процесса; во-вторых, с технико-экономически­ ми показателями производственного процесса; в третьих, со статическими и динамическими характеристиками и настроечными коэффициентами систем автоматического управления.

Сравнивая уровни колебательных потерь при одина­ ковых возмущениях, но при различных степенях и систе­ мах автоматизации, и оценивая величину колебательных потерь для каждого уровня, можно получить объектив­ ные данные для оценки одной из составляющих экономи­ ческой эффективности этих систем автоматизации. Уров­ ни колебательных потерь можно классифицировать сле­ дующим образом:

А — без управления; Б — ручное регулирование обыч­ ное; В — ручное регулирование «идеальное»; Г — авто­ матическое регулирование обычное; Д — автоматическое управление «идеальное».

Наибольшую величину (уровень А) колебательные потери имеют в производствах без управления при усло­ вии, что частота непрерывных возмущающих воздействий лежит выше диапазона частот, в пределах которых мож­ но управлять процессом (этот диапазон ограничен вели­ чиной транспортного запаздывания). При такой частоте возмущений персонал ограничивается лишь редкими пе­ риодическими коррекциями средней величины регулиру­ емого параметра.

Если транспортное запаздывание не слишком велико, то регулирование вручную приводит к снижению колеба­ тельных потерь до уровня Б. При управлении процессом вручную обычно используется лишь часть тех возможно­ стей, которыми располагает персонал. Если бы персонал использовал все имеющиеся возможности, то качество управления вручную достигало бы уровня В. Этот уро­ вень соответствует «идеальному ручному управлению». Обычное автоматическое регулирование большей частью ограничивает колебательные потери уровнем Г более