книги из ГПНТБ / Применение вычислительной техники на металлургическом заводе

и состав шихтовых материалов, выходные величины сме­ сительных и увлажнительных устройств, скорость спека­ ния на агломашине, количество возврата и др. — являют­ ся случайными функциями времени. Знание статистиче­

ния и наладки систем автоматического регулирования и управления агломерационным производством. Учиты­ вая большой объем технологической информации, кото­ рую необходимо обработать для нахождения статистиче­ ских характеристик случайных процессов, нужно отме­ тить, что решение этой задачи возможно только при условии применения ЭЦВМ.

Производственные данные получают обычно в форме дискретной последовательности значений исследуемой ве­

времени, то средние значения в различные моменты мо­ гут отличаться и случайный процесс нельзя считать ста­ ционарным. В этом случае проводят центрирование слу­ чайного процесса по так называемому текущему сред­ нему:

Изменяя точку / начала интервала центрирования, ЭЦВМ по формуле (13) рассчитывает центрированные значения величины Длс,- для всех значений х, записан­ ных в памяти машины. Программа такого расчета эле­ ментарна.

Корреляционную функцию случайного процесса рас­ считывают по формуле

(14)

а взаимную корреляционную функцию величин х и у— по выражению

Функции Rxx(nAx) H Rxy(nAx) реальных производ­ ственных процессов при достаточно больших значениях пАх затухают, поэтому при расчете спектральных плот­ ностей исследуемых процессов

интегралы с бесконечными пределами можно заменить конечными суммами н рассчитывать Sxx(a) и Sxv(a) на ЭЦВМ по выражению

(15) и (17) также не вызывает каких-либо затруднений. На заводе «Азовсталь» статистическими методами были исследованы динамические характеристики агломашин в нормальных условиях эксплуатации по раз­ личным каналам передачи воздействий [19]. При этом находили амплитудно-фазовые характеристики иссле­

дуемых систем

затем строили по этим данным переходные функции и, наконец, подбирали форму передаточных функций, со­ ответствующих тому пли иному каналу передачи.

Установлено, что динамические свойства агломера­ ционного процесса удовлетворительно могут быть опи­ саны передаточными функциями вида

52

где k— коэффициент передачи; т 3 — время запаздывания; Т— постоянная времени.

Такой пассивный метод изучения динамики произ­ водственных процессов удобно применять на действую­ щем металлургическом предприятии, где активное изме­ нение в исследовательских целях нормального хода про­ цесса обычно затруднено. Сбор данных для пассивного эксперимента и их обработка на ЭЦВМ занимают при­ мерно неделю рабочего времени инженера-исследова­ теля.

3. РАСЧЕТНЫЙ КОНТРОЛЬ З А К О Н Ч Е Н Н О С Т И П Р О Ц Е С С А С П Е К А Н И Я Н А А Г Л О М А Ш И Н Е

Контроль законченности процесса спекания шихты на агломашине удобно осуществлять по температурам продуктов сгорания в камерах разрежения в районе

вычислить, приняв параболическую форму температур­ ной кривой:

где а, Ь, с — постоянные.

53

Продифференцируем выражение (18) по / и прирав­ няем производную нулю, тогда

к2с

Вто же время из системы уравнений:

=а + W, - I - с/?,

1 1 1 1 і.і 111

Рис. 6. Аналоговая вычислительная система для расчетного контроля длины зо ­

следует

54

Г Л А В А III

ПРИМЕНЕНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ В Д О М Е Н Н О М ПРОИЗВОДСТВЕ

тельной информации. Особенно сложным становится комплексный анализ и прогнозирование изменений со­ стояния и значений параметров процесса. Это затрудня­ ет распознавание тенденций его развития, особенно на ранних стадиях возникновения нарушений и, как след­ ствие, снижает производительность и экономичность работы доменной печи из-за недостаточной оперативнос­ ти управления. Одним из наиболее перспективных на­ правлений в области совершенствования управления яв­ ляется автоматизация доменного процесса с использо­ ванием средств вычислительной техники.

В настоящее время можно выделить следующие ос­ новные направления в автоматизации управления до­ менным процессом с применением универсальных и спе­ циализированных управляющих вычислительных машин

исчетно-логических устройств:

1)создание автоматизированных систем управления тепловым состоянием печи;

2)исследование и разработка алгоритмов оценки ди­ намических характеристик процесса;

3)создание локальных автоматических систем уп­ равления распределением шихты и газового потока на колошнике печи;

4)создание локальных автоматических систем управ­ ления распределением дутья по фурмам;

5)создание взаимосвязанных автоматических систем управления распределением газового потока в столбе шихты.

Самостоятельным направлением является оптимиза­ ция теплового режима воздухонагревателей с примене­ нием цифровых динамических моделей процесса.

56

го института черной металлургии, Всесоюзного научноисследовательского института электропривода, Донец­ кого политехнического и Ждановского металлургическо­ го институтов ведутся работы по всем перечисленным направлениям.

1. А В Т О М А Т И З И Р О В А Н Н О Е У П Р А В Л Е Н И Е Т Е П Л О В Ы М С О С Т О Я Н И Е М Д О М Е Н Н О Й ПЕЧИ С П Р И М Е Н Е Н И Е М ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

Аналоговые вычислительные устройства как первый этап автоматизации

значение приобретает методика оценки погрешностей преобразователей и рационализации форм представле­ ния информации. Опыт в этом направлении накоплен в процессе эксплуатации аналоговых вычислительных устройств в доменном цехе завода «Азовсталь».

Воснову первоначальной системы управления тепло­ вым состоянием печи были положены формулы матери­ ального и теплового баланса, разработанные проф. Со­ рокиным В. А. Вычислительное устройство, осуществля­ ющее расчет по этим формулам, было выполнено в виде многоплечих уравновешенных мостов, построенных на реостатных, потенциометрических и трансформаторных элементах — вторичных датчиках, вмонтированных в ав­ томатические измерительные приборы [9] .

Впроцессе исследований предложен принцип ин­ тегрирования параметра, по которому осуществляется управляющее воздействие на процесс, и разработана методика оценки погрешностей дискретного интегриро­ вания и функционирования аналоговых вычислительных устройств.

П о г р е ш н о с т ь р е з у л ь т а т о в в ы ч и с л е н и й п о т о й и л и и н о й ф о р м у л е , з а л о ж е н н о й в

элементов схемы, их числа, вида функциональной зависи­ мости и погрешностей исходных данных.

57

Если доменная печь работает при постоянной массе рудной подачи, то автоматическое регулирование тепло­ вого состояния печи удобно осуществлять путем измене­ ния величины коксовой подачи Ка- Расчетное выражение для определения величины коксовой подачи Ктѵ имеет вид [9]:

где МСч— расход углерода на производство 1 г чу­

гуна; Рр— рудная нагрузка в подачу, кг;

qFe — содержание железа в руде, %;

?Ре ч ~ т о ж е > в чугуне, % ; <7Ск— содержание углерода в коксе, %.

Аналоговое вычислительное устройство, предназна­ ченное для вычислений по формуле (21), изображено на

чина Кп.р — частью сопротивления компенсационного рео­ хорда RKn Постоянные сопротивления Ro — R5 входят в схему многоплечего моста. Если

^ с к + ^ + ^ м с ч + ^ » ^ - ^ , .

то условие равновесия моста приобретает вид:

где X, y, z, t, p , s — положения движков реохордов.

58

(23) поэтому погрешность расчета величины z определяется погрешностями величин х, у, t, р и s.

Дисперсия Dz величины z равна [21] :

dAi

где Ai—x, у, t, р, s; Dл,- —дисперсии соответствующих величин, а индекс «н» относится к номинальному (средне­ му) режиму работы контролируемого агрегата.

Применение соотношения (24) к выражению (23) дает следующий результат:

59

Г Ч е ч ( ^ Р р + ^ ( У * М С - ч + ^ 3 ) ( ^ + * 4 e р + Ч . р + * « ) I »

М / С П . ; ( ' 4 e 4 + /? 0 + Ä p p + Ä 1 ) 2 ( P ^ c . K + R a + / ? 8) J„

г Ç 1 - ^ Р + ^ ) ( ^ с . ч + ^ ) ( ^ + ^ р е Р ^ - Ч . р + ^ ) ' п

Значительная величина случайной погрешности б2 мгновенных значений расчетной величины коксовой пода­ чи затрудняет их использование в системе автоматическо­ го управления. Вследствие этого возникла необходимость предварительной обработки информации, обеспечиваю­ щей максимальную достоверность результатов расчета.

Для фильтрации случайной составляющей был пред­ ложен интегратор выходного расчетного параметра [22], который позволил осуществить распознавание тенденций развития тепловых процессов в доменной печи. Некото­ рым недостатком применения интегратора явилось до­ полнительное запаздывание в принятии решений, вызван­ ное необходимостью в течение определенного времени, в среднем около одного часа, накапливать информацию. Однако, учитывая большую тепловую инерцию процесса, этот недостаток можно считать несущественным.

Для определения момента начала воздействия на про­ цесс интегрируем отклонения регулирующих параметров для накопления заданных значений. Интегральная раз­ ность между заданным и действительным значениями па­ раметров после осуществления регулирующих воздейст­ вий становится равной нулю.

Рассмотрим интегрирование приращения величины коксовой подачи (ДДп), используемой в качестве управ­ ляющего воздействия. Значение АКп определяется, как разность между действительной /Сп.-д и получаемой рас­ четным путем Кп-.р величинами коксовой-подачи:

60