книги из ГПНТБ / Применение вычислительной техники на металлургическом заводе
..pdfгистрпровалп результаты расчетов п текущее время. Полученную информацию о составе сырья, продуктов плавки, режиме загрузки подготавливали в виде блан ков дежурные исследователи и вводили в машину опе раторы. В вычислительную машину одновременно с ин формацией о составе продуктов плавки вводили также информацию о температуре чугуна и шлака. Измерение температуры чугуна па выпуске проводили с помощью полуавтоматической установки ЦЛА. Температуру шла ка принимали выше измеренной температуры чугуна па 50 град.
Информацию о влажности дутья (в период исследо вания влажность дутья была естественной) вводили в
машину по показаниям психрометров. В период иссле дования ежесуточно проводили коррекцию автоматичес ких газоанализаторов колошникового газа по результа
там их проверки воздухом и один |
раз |
в трое |
суток — |
|||||||||
проверку |
и коррекцию |
газоанализаторов |
по эталонным |
|||||||||
смесям. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таким образом, в вычислительную машину вводили |
||||||||||||
следующую первичную |
информацию: |
|
|
|
|
|
||||||
а) информацию, поступающую в машину через УПод |
||||||||||||
параметры колошникового газа (С0 2 , |
СО, Нг) *; |
|
||||||||||
параметры |
дутьевого режима (К"р> |
V™ , ш, tR, |
/, Р д ) ; |
|||||||||
общий |
перепад статического |
давления |
в печи |
(АР); |
||||||||
б) информацию, вводимую в машину с помощью |
пер |
|||||||||||
фоленты: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
число подач, загружаемых в доменную печь за час |
(/); |
|||||||||||
состав |
и температуру |
продуктов |
плавки |
(Si, |
Мп, |
|||||||
S, Р, t4, |
CaO, |
Si02 , |
МпО, / ш л ) — п о с л е |
получения |
ре |
|||||||
зультатов |
анализов |
чугуна |
и шлака |
за |
каждый |
выпуск; |
||||||
состав |
кокса |
(S£, |
WK, |
Ск , |
л/в, |
А^); |
|
флюса |
||||
и рудных |
компонентов |
шихты |
(Fe, FeO, |
Мп, Р, S, SiCb, |
||||||||
А12 0з, CaO, MgO, W, С) —-при |
поступлении результатов |
|||||||||||
анализов |
при |
перешихтовках; |
|
|
|
|
|
|
|
|||
массу |
компонентов |
шихты, |
загружаемых |
в |
пода |
|||||||
чу (К, Из, Рі, Р2 , |
Р 3 |
) — п р и |
всех |
изменениях |
в |
за |
||||||
грузке. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вычислительная машина «ВНИИЭМ-1» печатала на ленте следующие параметры:
* Условные обозначения приведены в приложении 2.
71
.1) |
первичную информацию |
(для контроля |
правиль |
|||||
ности |
ввода): С 0 2 , СО, |
Н2 , /, |
/д, 4, |
Ѵд. Ѵт, |
àP, |
Яд, оз; |
||
2) |
расчетные параметры: первичные Fem , 2 Нг. SH2 0, |
|||||||
РІК\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
по методике МИСиС: M„.„, Мв .„, М„.т , Мп .т , Л'ш Ѵ%\ |
*3дад, |
|||||||
по методике ЛПИ: Rrf, T, <pç, |
Qj, |
с;, y„ Kn, |
Ф; |
|
|
|||
по методике ДПІІ: Plk, |
Мс.ч, |
/<"„, |
Рм ,ш, |
McMIIII> |
М С ф , |
|||
Мсш |
и др.; |
|
|
|
|
|
|
Q2. |
по методике завода «Азовсталь»: |
А/(п ь |
AKU2, |
чн.,, |
|||||
Гмни. ^ м н , , - /к.г. |
Г г „ , п л - В С е ЭТИ Параметры В Ы Ч И С |
ЛЯ Л И по двум вариантам:
1)по первичной информации, получаемой при еди ничных опросах каждые 5 мин, с. последующим усредне нием результатов расчета за 6 пятиминутных опросов;
2)по усредненной за эти шесть опросов первичной информации.
Для обеспечения возможности дублирования расче тов по алгоритму одновременной проверки методик на случай сбоев и остановок вычислительной машины, оши бок в поступающей первичной информации и пр. преду смотрели сбор первичной информации и повторный про счет по этой информации.
В результате повторного просчета с помощью вычис лительной машины были получены значения расчетных параметров и рекомендаций по анализируемым методи кам за каждые полчаса всего периода эксперименталь ных исследований. Всего было рассчитано 60 парамет ров по 1056 точкам реализации (22 суток непрерывной работы печи).
С р а в н и т е л ь н ы й а н а л и з а л г о р и т м о в |
к о н |
т р о л я и р е г у л и р о в а н и я т е п л о в о г о |
с о с т о |
я н и я д о м е н н о й п е ч и В период исследовании машина «ВНИИЭМ-1» вы
числяла и фиксировала на ленте печатающего устройст ва рекомендации о величине коксовой подачи и важней шие расчетные параметры одновременно по всем рас сматриваемым методикам. В программу исследований не входило выполнение рекомендаций по этим методи кам.
Сущность той или иной методики контроля и регули рования отражают рекомендуемые значения величины
72
коксовой |
подачи. |
Поэтому анализ методик |
сводится |
|
к сравнительному |
анализу |
этих рекомендаций, |
т.е. к оп |
|
ределению |
необходимости |
выполнения рекомендаций в |
каждый момент времени с целью поддержания тепло вого состояния доменной печи на оптимальном уровне. Поскольку в качестве критериев теплового состояния бы ли примяты величины содержания кремния в чугуне н отношение содержания марганца в чугуне к содержа нию закиси марганца в шлаке, то правильность реко мендаций оценивали сопоставлением их с этими крите риями.
При оценке методик необходимо также |
учитывать, |
что рекомендации по изменению коксовой |
калоши не |
выполнялись, и что тепловое состояние, независимо от рекомендаций, регулировалось обслуживающим персо налом доменной печи. В этих условиях при оценке ме тодик могут встретиться в основном следующие вари анты:
1) величины действительной и рекомендуемой кок
совой подачи совпадают, а величина критерия |
теплово |
го состояния соответствует оптимальному |
уровню. |
В этом случае рекомендации по регулированию правиль но отражают ход процесса;
2)величины действительной и рекомендуемой коксо вой подачи совпадают, а величины критерия теплового состояния отклоняются от оптимального уровня. При этом рекомендации по регулированию следует считать неприемлемыми, поскольку их выполнение не улучшает хода печи;
3)величины действительной и рекомендуемой кок совой подачи не совпадают, а величина критерия теп
лового состояния соответствует оптимальному уровню.
Вэтом случае очевидно, что рекомендации ошибочны;
4)величины действительной и рекомендуемой коксо вой подачи не совпадают, при этом величина критерия теплового состояния отклоняется от оптимального уров ня. В этом случае о правильности рекомендаций можно судить по соответствию разности величин рекомендуе мой и действительной коксовых подач изменению тепло вого состояния.
Таким образов, для оценки рекомендаций необходи мо рассматривать степень соответствия действительному тепловому состоянию не величины рекомендуемой кок-
73
совой подачи, а разности между пей и действительной коксовой подачей, т. е. величины Д/(п .
Если рекомендации не выполнены, а тепловое состо яние печи отражено методически правильно, то связь этого несоответствия с тепловым состоянием печи долж на быть обратной, т.е. увеличение значений Д/(п долж но соответствовать похолоданию, уменьшение АКп-— разогреву печи.
Одним из методов сравнения рекомендаций является графическое изображение величин Л/<л с разверткой во времени и последующая визуальная оценка их соответ ствия критериям теплового состояния. На рис. 12 приве
дены графики |
величин АКп с разверткой во времени |
(по выпускам) |
по методикам МИСнС, ЛПИ, Д П И п за |
вода «Азовсталь», а также величины содержания крем ния и серы в чугуне, основности шлака и отношение со держания марганца в чугуне к содержанию закиси мар ганца в шлаке.
Из рис. 12 видно, что рекомендации по различным методикам значительно отличаются друг от друга по своему среднему уровню, диапазону колебаний и харак теру изменений во времени. Величины АКп по методике МИСиС имеют колебания около нуля сравнительно не большой амплитуды, по методике Л П И величины АКп имеют значительные колебания относительно нуля. По методике Д П И и завода «Азовсталь» эти величины рас положены ниже нуля и имеют значительные амплитуды колебаний. Во многих случаях рекомендации по различ ным методикам имеют противоречивый характер.
Наиболее объективным методом анализа кривых рис. 12 является сопоставление расчетных рекоменда ций с критерием теплового состояния доменной печи на основе использования аппарата статистической дина мики.
Для обеспечения возможности сопоставления раз личных взаимных корреляционных функций их следует
вычислять |
нормированными |
относительно |
дисперсий |
||
анализируемых величин. |
|
|
|
||
Нормированную |
взаимную |
корреляционную функ |
|||
цию между |
переменными у и х |
вычисляют |
по формуле |
||
|
rxy(AT) |
= |
RX!/(Ax)!(ox.a!/), |
|
где Ох и ау — среднеквадратические отклонения.
76
Абсолютная величина экстремума взаимной корреля ционной функции характеризует максимальную тесноту линейной связи между параметрами, а абсцисса экстре мального значения функции — интервал наибольшего влияния одного параметра на другой. Положительный знак экстремума взаимной корреляционной функции указывает на наличие прямой зависимости между па раметрами, отрицательный — обратной.
Кроме коэффициентов корреляции, были вычислены дисперсии, средние значения и вариации анализируе мых параметров и критериев, необходимые для получе ния уравнений регрессии и характеристики исследуемо го периода работы печи.
Основные статистические характеристики хода до менной печи приведены в табл. 4.
Т а б л и ц а 4
Основные статистические характеристики хода доменной печи за период исследований
П а р а м е тр |
С р е д н е е значе |
С р е д н е е |
Вариация, |
ние |
квадратичное |
% |
|
|
отклонение |
||
|
|
|
Расход |
дутья |
У д |
. . . |
. |
2500,6 |
м3/мин |
264,55 |
10,58 |
|||
Давление дутья |
РА |
. . |
. |
2,851 |
кгс/см2 |
0,1574 |
5,52 |
||||
Температура |
дутья |
/ д . |
-, |
1007,9, °С |
46,89 |
4,65 |
|||||
Содержание |
|
кислорода |
в |
28,75% |
2,48 |
8,63 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Доля |
природного |
газа |
в |
8,0% |
1,29 |
16,03 |
|||||
дутье ô |
|
|
|
|
|
|
. |
||||
Содержание |
углекислоты |
в |
14,8% |
1,16 |
|
||||||
колошниковом |
газе |
СО2 |
|
7,93 |
|||||||
Содержание |
окиси |
углерода |
32,03% |
1,58 |
4,92 |
||||||
в. колошниковом |
газе СО |
|
|||||||||
Рудная |
нагрузка |
Р/К |
. |
. |
3,34 т/т |
0,203 |
6,06 |
||||
Производительность |
П |
, |
. |
287,82 т/и |
53,2 |
18,46 |
|||||
Содержание |
кремния |
в чу |
0,768% |
0,184 |
|
||||||
гуне rsï] |
|
|
|
|
|
|
23,95 |
||||
Отношение |
|
|
содержания |
|
|
|
|
||||
[Мп] в |
чугуне |
к (МпО) в |
0,825 |
(доли) |
0,248 |
29,97 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
77
Из данных табл. 4 видно, что неровный ход домен ной печи весьма значительно сказался на ее тепловом состоянии — вариация содержания кремния в чугуне
и,и
п1к
•ЦО
11,4Л П1
1
J П О
? |
-1» \ |
ß . |
•</ |
< |
'о |
|
|
|
|
|
>>• |
—и,/
«4
Рис. |
13. Статистические |
связи м е ж д у Л ' п . р " Л ' п . д п о различным алгорит |
мам |
контроля теплового состояния доменном печи (условные обозначе |
|
ния |
соответствуют рис. |
12) |
достигает почти 24%, а |
отношение содержания марган |
||
ца в чугуне |
к содержанию закиси марганца в шлаке да |
||
же 30%. О |
неритмичной |
работе печи |
свидетельствуют |
значительные колебания |
в количестве |
выпускаемого чу- |
78
гуна (Д/7= 18,46%). Следует отметать, что среднее со держание кислорода' в дутье было довольно высоким (28,75%), однако вариации его достигли почти 9%, при этом доля природного газа в дутье колебалась в еще больших пределах. Колебания давления дутья характе ризуют в основном ровность хода доменной печи, то же можно сказать п о расходе дутья. Значительные коле бания состава колошникового газа связаны как с изме нением характера восстановительных процессов, так и, в значительной мере, с составом дутья.
На рис. 13 представлены взаимные корреляционные функции между действительной и рекомендуемой вели чинами коксовой подачи для различных методик. Из рассмотрения взаимных корреляционных функций рис. 13 видно, что величины рекомендуемых и действитель ных значений коксовой подачи для методик ЛПИ, ДПИ
и завода |
«Азовсталь» |
практически не зависят друг |
от |
друга. Коэффициент корреляции между Кп.ѵ и /Сп .д |
для |
||
методики |
МИСиС при |
Д т = 0 достигает значительной |
величины (0,92). Значение рекомендуемой коксовой по дачи по методике МИСиС вычисляется по следующей формуле (см. приложение 2) :
К.Р = |
- 0,0062060- б(Мвт - MJ![С02 |
-Ск ( 1 - |
|
|
- 0 , 0 1 |
ад, |
|
т. е. практически расчетное |
значение коксовой подачи |
обусловлено действительной коксовой подачей, скоррек
тированной |
на величину |
|
0 , 0 0 6 |
2 0 6 0 - Ô ( М в т - M J ; [ C 0 2 . C K ( l |
-0,01WK)\. |
Высокий коэффициент корреляции КП.Р и Кп.ц может получаться либо при незначительных колебаниях второ го члена правой части формулы, либо при его сравни тельно небольшой величине по отношению к /Сп.д.
На рис. 14 представлены взаимные корреляционные функции между содержанием кремния в чугуне и вели чинами Д/Сп по методикам МИСиС, завода «Азовсталь», ЛПИ и ДПИ, рассчитанные по информации о работе доменной печи за период исследования (22 суток). За висимость между этими величинами должна отражать
79
эффективность применения той или иной методики для регулирования теплового состояния.
Из рассмотрения взаимных корреляционных функ ций между содержанием кремния в чугуне и величина-
-0,4
Рнс. |
14. Статистические связи м е ж д у А / С |
п |
н содержанием кремния в чу |
гуне |
по различный алгоритмам контроля |
теплового состояния доменноі! |
|
печи |
(условные обозначения соответствуют |
рнс. 12) |
ми ДКп видно, что максимальные значения отрицатель ных по знаку коэффициентов корреляции,в области про гнозирования кремния в чугуне (Ат>0) не превышают 0,3. По методике МИСиС вообще не наблюдается свя зи рекомендаций с содержанием кремния в чугуне. По
80
методикам завода «Азовсталь», ДПИ и Л П И имеются экстремумы при Дт= 10,5-М 1 ч.
Взаимная |
корреляционная |
функция |
гы< |
s l ( А т ) |
||
по методике |
Д П И имеет |
при А т = — 2 |
ч |
коэффициент |
||
корреляции |
г=—0,52, что |
говорит о |
наличии |
довольно |
тесной зависимости рекомендаций от содержания крем ния в чугуне предшествующего выпуска. Это можно объ яснить структурой знаменателя Pt.a, в основном опреде ляющим величину рекомендуемой коксовой подачи. Вхо дящее в эту формулу значение содержания кремния в чугуне оказывает существенное влияние на величину рекомендаций.
Таким образом, экстремальные значения коэффици ентов корреляции рекомендаций с критерием теплового состояния по методикам завода «Азовсталь» и Л П И не сколько выше, чем по остальным методикам. Однако низкие значения экстремальных коэффициентов корре ляции можно рассматривать как отсутствие сколько-ни будь тесных линейных связей рекомендаций с последу ющими изменениями теплового состояния. Это может объясняться рядом причин: наличием нелинейных зави; симостей, возможной существенной нестационарностыо доменного процесса за период исследований, значитель ной погрешностью первичной информации, недостатка ми методик контроля и регулирования технологического процесса.
Во время исследований доменная печь работала в различных условиях дутьевого режима и рудной на грузки. Можно считать, что отдельные периоды пример но соответствовали условиям установившегося хода, другие периоды имели явно выраженный нестационар ный характер. Во время исследования был обеспечен практически возможный в настоящее время уровень контроля доменного процесса как по объему, так и точ ности информации. В этих условиях наблюдалась более тесная связь теплового состояния доменной печи с рекомендациями по методикам Л П И и завода «Азов сталь».
Невысокие коэффициенты корреляции связи АКв с содержанием кремния в чугуне показали, что иссле дования процессов доменной плавки необходимо про должать с целью получения более точных математичес ких моделей объекта управления,
0-827 |
81 |