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

Подставив в формулу (ѴІІ-2) значение нормативного срока окупаемости (Ток), величину Ас и значения а, р, э по нормам Госплана СССР и отраслевых инструкций, по­ лучим величину kR— максимально допустимую (т. е. це­ лесообразную) при данном сроке окупаемости и при оп­ ределенной величине экономии Ас.

Экономический эффект автоматизации как результат уменьшения погрешностей технологического процесса

Любой технологический процесс протекает с погреш­ ностями, вызванными вполне реальными обстоятельства­ ми. С этих позиций получение экономического эффекта автоматизации — процесс уменьшения этих погрешно­ стей, вызываемых [90] :

1) отклонениями от расчетного (теоретического) про-, цесса, что является следствием ограниченных возможно­ стей выбранной схемы автоматизации (методическая ошибка) ;

2)отклонениями в параметрах исходных материалов (входная ошибка);

3)отклонениями от значений, зафиксированных в схе­

ме автоматизации (рабочая ошибка).

Методическая ошибка (Дхм) — проявление неупоря­ доченности производства, присущей всем объектам-ана­ логам, т. е. она (неупорядоченность)— результат отсут­ ствия соответствующих средств автоматизации. Поэтому, применяя новые, более совершенные автоматические уст­ ройства и системы, мы уменьшаем методическую ошибку,

ЗШ

Локальная автоматизация определенного технологи­ ческого объекта позволяет получить экономический эф­ фект Э только от уменьшения методической и рабочей ошибок, так как входная ошибка есть следствие колеба­ ний исходных данных, на которые данная автоматизация не влияет

9 = f (Д*м, Ахр, Slt SJ,

где 5 ! H 52— цена изменений соответственно Дхм и Ахр.

Сбор исходных данных 'при наличии требуемых для расчетов показателей

Для измерения показателей существует три способа:

1)прямой;

2)косвенный;

3)комбинированный.

Прямое измерение — то, при котором искомое числен­ ное значение данной величины находят сравнением ее с соответствующей единицей измерения или по показаниям измерительного прибора, градуированного в принятых единицах измерения.

При косвенном измерении искомое численное значе­ ние определяют из соответствующего уравнения, связы­ вающего ее с теми величинами, которые поддаются пря­ мому измерению.

Комбинированное измерение представляет собой со­ четание двух первых способов измерения; искомое зна­ чение величин определяют из системы уравнений, связы­ вающих искомые величины с теми, которые могут быть получены в результате прямых или косвенных измерений.

В большинстве экономических расчетов практически реализуются последние два способа измерения. В зави­ симости от цели, которую преследует решение той или иной статистической задачи, методы математической ста­ тистики, применяемые для их решения, могут быть клас­ сифицированы следующим образом.

I. Методы оценки значений отдельных свойств си­ стемы:

1)простой (однократной) выборки;

2)сложной (многократной) выборки.

II. Методы оценки закономерных связей системы:

1)корреляционный анализ;

2)регрессионный анализ;

3)ранговая корреляция;

4)дисперсионный анализ.

III. Методы оценки сравнением:

тесты (или критерии) — установление приемлемого сходства с заранее выбранным стандартом, моделью, критерием.

Сбор исходных данных при отсутствии требуемых для расчетов показателей

Известны [91] следующие способы сбора экспертных оценок.

В м е т о д е п р е д п о ч т е н и я эксперта просят про­ нумеровать все критерии (показатели, системы и др.) в порядке предпочтения.

В м е т о д е р а н г а рассматриваемые критерии поме­ щают вдоль шкалы, разделенной на заданное число ча­ стей. Эксперту предлагается провести линию от каждого критерия до любой соответствующей (по мнению экспер­ та) точки на оценочной шкале. Эксперту разрешается выбирать точки между цифрами или приписать одно­ му положению на шкале не более одного критерия.

В м е т о д е ч а с т и ч н о г о п о п а р н о г о с р а в ­ н е н и я критерии помещаются на ординате и абсциссе таблицы. Эксперту или предлагается указать в каждом блоке таблицы цифру более ценного, по его мнению, критерия из пары критериев, составляющих координаты этого блока, или предлагается выделить тот член каж­ дой пары, который, по его мнению, более ценен для рас­ сматриваемой системы. В данном случае каждый крите­ рий соединяется один раз в пару с каждым другим кри­ терием.

В м е т о д е п о л н о г о п о п а р н о г о с р а в н е н и я , который аналогичен методу частичного попарного сравне­ ния, перечень критериев удваивается, так как каждая пара критериев появляется дважды: один раз, например, в последовательности А—В и в другой раз (где-нибудь в другом месте перечня) в последовательности В—А. Подобное дублирование исключает любую ошибку, свя­ занную с положением критериев.

В м е т о д е п о с л е д о в а т е л ь н о г о с р а в н е н и я эксперту предлагается перечень критериев, которые он: а) располагает в порядке их ценности; б) из ориентиро­

вочно определенной пары цифр выбирает самый важный критерий и располагает его парой в определенном циф­ ровом диапазоне, а остальные критерии в порядке их значимости; в) решает, является ли критерий, обозначен­ ный им, более важным, чем все другие критерии, вместе взятые; г) решает, является ли второй по значимости критерий, имеющий выбранное значение, более важным, чем все критерии, которые имеют более низкую оценку и т. д.

Возможно некоторое комбинирование различных ме­ тодов. Все методы надежны, однако метод предпочтения более эффективен с точки зрения затраченного времени. Методы экспертных оценок проводятся двумя категоририями экспертов: узкими специалистами или специали­ стами широкого профиля.

Важно установить не только степень надежности, но и корреляцию между правомочностью специалистов быть экспертами и правильностью оценок, которыми они оперируют как эксперты.

В основу обработки экспертных оценок можно поло­ жить методы ранговой корреляции, позволяющие отно­ сительно простыми средствами объективно обработать субъективные мнения экспертов по рассматриваемому вопросу. Кроме того, необходимо отметить, что критерии ранговой корреляции не требуют никаких гипотез отно­ сительно исходных распределений, и поэтому методы ран­ говой корреляции часто являются не только самыми про­ стыми, но и единственными практически применимыми средствами.

2. ОСНОВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО НАГРЕВА СТАЛИ

Анализ себестоимости проката1, проведенный А. Ф. Метсом для различных станов, показал, что стои­ мость заданного составляет в себестоимости проката 90,2—97,5%, стоимость отходов и брака 0,3—12,3%, рас­ ходы по переделу и общезаводские расходы 2,9—11,3%. Ясно, что снижение себестоимости проката должно до-*

* Экспериментально-статистические методы получения математиче­ ского описания и оптимизации сложных технологических процессов (ранговая корреляция). Руководящий технический материал. М., ОКБА, 1966, вып. 3.

стигаться главным образом за счет экономии металла, уменьшения угара, обрези и брака, а также за счет сни­ жения расходов по переделу и общезаводских расходов.

факторы

Р и с . 84

Схема производства участка нагрев — прокатка

Цель технологического процесса— нагрев металла по всему сечению до определенной температуры. По усло­ виям последующей обработки металла (прокатки) эту температуру необходимо соблюдать с известной точно­ стью. Для этого печи оборудуют различными системами регулирования температуры. Поэтому естественно, что от качества регулирования температурного режима печи и зависят источники экономической эффективности: уве­ личение производительности стана, уменьшение угара и окалины, сокращение удельного расхода топлива и др.

Производительность стана можно повысить, исполь­ зуя экстенсивные и интенсивные факторы, связанные с процессом нагрева. К экстенсивным факторам относятся: уменьшение времени нагрева, сокращение машинного времени прокатки, сокращение текущих и скрытых про­

стоев. Сокращение времени нагрева возможно в резуль­ тате стабилизации или оптимизации технологического процесса нагрева. Сокращение машинного времени про­ катки, а также скрытых и текущих простоев возможно в результате повышения качества нагрева. Дополнитель­ ная пластичность, придаваемая металлу сравнительно небольшим повышением температуры до оптимального значения, позволяет уменьшить мощность, необходимую для прокатки, облегчить пластическое течение металла в желаемых направлениях, вследствие чего появляется возможность увеличить обжатия, что и вызывает увели­ чение производительности стана; при прокатке с незначи­ тельным внешним трением сопротивление деформации уменьшается (производительность стана увеличивается) с повышением температуры начала прокатки практичес­ ки линейно.

Практика эксплуатации на кольцевых печах систем регулирования температуры по темпу прокатки показала, что уменьшение колебаний температуры на 10 град дало возможность увеличить производительность станов в го­ рячий час в среднем на 2%. Так как зависимость между температурой и производительностью носит линейный характер, можно сделать вывод, что для кольцевых пе­ чей на 1 град приходится 0,2% увеличения производи­ тельности стана; на 5 град 1,0% и на 10 град 2,0%.

Увеличение производительности стана дает возмож­ ность получить экономию по условно-постоянным (УПР) статьям себестоимости и определяется по формуле

соответственно приводит к увеличению производительно­ сти Р. Уменьшение угара и окалины в печи вследствие уменьшения времени нагрева, стабилизации или оптими­ зации технологического режима подсчитывают по другой формуле

э„ - [ц,а» + + (Ц,- L U ) Р„,+ э;п.„] Р , <ѴІІ-Э)

где «у, Рок — соответственно процент снижения угара и окалины;

жения угара и окалины (Эу.п.р = / а у, Эу.п.р=

= ^ßoit) •

Величины ау и ß0K можно определять следующим об­ разом. Окисление всех видов зависит от времени нагре­ ва, температуры поверхности металла и параметров хи­ мико-кинетического взаимодействия металла с окружа­ ющей его печной атмосферой. Точно определить количе­

По графику можно определить, что изменение темпера­ туры зоны от 1275 до 1325° С вызывает изменение коли­

Количество возмущений на этой печи составляет в среднем 10 в 1 ч. Система регулирования температуры по темпу, прокатки реагирует на каждое возмущение из­ менением температуры зоны горения: при изменении тем­ пературы соответственно на 1 и 5 град количество угара меняется соответственно на 0,012 и 0,06 кгІ(м2 -ч).

Топливо. Исследования показали [79], что изменение расхода топлива в небольших пределах приводит прак­ тически к линейному изменению температуры, а нелиней­ ность этой зависимости наблюдается при значительных изменениях расхода топлива. Так как при регулировании

. температуры значительные мгновенные изменения рас­ хода топлива обычно не наблюдаются, то нагреватель­ ные печи можно считать линейными по отношению к из­ менению расхода топлива.

Воспользовавшись данными, приведенными в [79], можно определить, что для изменения температуры зоны

на линейном участке от 1270 до 1325° С необходимо уве­ личить расход топлива от 6000 до 7400 м3/ч (на 1400 м3 /ч), т. е. для увеличения температуры на 1 град нужно потратить 25,4 м3/ч топлива.

3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ЭКСПЕРТНЫХ ОЦЕНОК ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

ИНФОРМАЦИОННЫХ КАНАЛОВ СИСТЕМЫ СВЯЗИ ПЕЧИ — СТАН

П р и м е р 1. На основе методов ранговой корреляции разрабо­ тана методика определения ценности информационных каналов [88]. Сущность методики приведена ниже.

В системах рассматриваемого класса каждый і-тый выходной сигнал образуется по самостоятельному информационному каналу.

Вводятся следующие понятия:

идеальная эффективность Эо — максимально достижимая эконо­ мическая эффективность;

коэффициент относительной ценности информационного канала й<о, определяющий степень снижения Эо при отказе этого канала

(0<*іо< 1);

ного сигнала. Одновременно с вручением анкеты эксперта инструк­ тируют о методах ранжировки, суть которых для рассматриваемого случая заключается в следующем.

Совокупность выходных сигналов системы может рассматривать­ ся как ряд объектов, имеющих произвольную нумерацию 1, 2...

.... п и в разной степени обладающих одним и тем же качеством (ценностью Эіо). Каждый привлекаемый эксперт должен проранжировать их в соответствии с убыванием или возрастанием этого приз­ нака. Ранжирование в данном случае представляет собой замену неподсчитываемого практически качества Эі0 порядковым номером (рангом). Если эксперт не может отдать предпочтение какому-либо объекту среди нескольких остальных, то он приписывает двум или нескольким объектам один и тот же порядковый номер (ранжирова­ ние с совпадающими рангами). В тех случаях, когда эксперт зат­ рудняется в обоснованном ранжировании объектов, можно приме­