LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Автоматизація процесу керування тепловим режимом плавки в електротермічних печах

17

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

"ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ"





РАЗЖИВІН ОЛЕКСІЙ ВАЛЕРІЙОВИЧ



УДК 681.5:621.77







АВТОМАТИЗАЦІЯ ПРОЦЕСУ КЕРУВАННЯ ТЕПЛОВИМ РЕЖИМОМ ПЛАВКИ В ЕЛЕКТРОТЕРМІЧНИХ ПЕЧАХ


Спеціальність 05.13.07 – "Автоматизація процесів керування"






АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук






Донецьк – 2008



Дисертацією є рукопис.



Робота виконана на кафедрі "Автоматизація виробничих процесів" Донбаської державної машинобудівної академії, МОН України, м. Краматорськ



Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент

Сердюк Олександр Олександрович,

професор кафедри "Автоматизація виробничих

процесів" Донбаської державної машинобудівної

академії, МОН України, м. Краматорськ



Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Ткаченко Валерій Миколайович,

завідувач відділом "Теорія керуючих систем"

Інституту прикладної математики і механіки

НАН України, м. Донецьк;


доктор технічних наук, професор

Зайцев Вадим Сергійович,

професор кафедри "Автоматизація технологічних процесів та виробництв" Приазовського державного технічного університету, МОН України, м. Маріуполь





Захист відбудеться " 22 " січня 2009 р. о 14-00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д11.052.03 Донецького національного технічного університету за адресою: 83000, м. Донецьк, вул. Артема, 58, корп. 8, ауд. 704 .


З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Донецького національного технічного університету за адресою: 83000, м. Донецьк, вул. Артема, 58, корп. 2.


Автореферат розісланий " 18 " грудня 2008 р.



Вчений секретар спеціалізованої
вченої ради Д11.052.03
кандидат технічних наук, доцент Г.В. Мокрий


ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. У теперішній час метал є основним конструктивним матеріалом для машинобудівного, суднобудівного та інших металоємних виробництв. В Україні зосереджена значна кількість металургійних підприємств, на яких більш якісні сталі виплавляються в дугових сталеплавильних печах (ДСП) і технологічних комплексах "Піч-Ківш". Якість сталі, які виплавляються визначається його хімічним складом і дотриманням температурного режиму плавки в окисний і відновлювальний період з точністю 10С. На практиці операції контролю температури рідкого металу здійснюються періодично в ручному або напівавтоматичному режимі з інтервалами 15-20 хв. Періоди між процедурами виміру викликають ризик перегріву металу, що може позначитися на якості сталі і привести до зайвих втрат споживчої енергії. Електричні та теплові втрати при перегріві металу несуть змінний характер і досягають 20-45% від величини підведеної потужності та габаритів печі.

До теперішнього часу механізми керування з урахуванням теплових втрат не вироблені, тому що існують невизначеності взаємозв'язків між технологічними параметрами, насамперед, масою металу, необхідною кількістю електроенергії та графіком плавки. До того ж унікальність устаткування та процесів не дозволяють провести цілеспрямовані експериментальні дослідження картини цих взаємозв'язків. У цих умовах для зазначених об'єктів стає очевидною необхідність розробки математичних моделей взаємозв'язку теплових та енергетичних параметрів, з метою оптимізації процесу плавки у відновлювальний період, і розробки автоматизованої системи керування тепловим режимом плавки, забезпечує стабільність якості виплавленої сталі при мінімальних енерговитратах. У зв'язку з цим розробка механізмів скорочення теплових втрат, а також алгоритмів управління тепловим режимом плавки в ДСП та в технологічних комплексах "Піч-Ківш" є актуальною науково-технічною задачею.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана в рамках держбюджетних тем Донбаської державної машинобудівної академії Д-04-99 "Дослідження і розробка засобів ідентифікації параметрів технічного стану об'єктів автоматизації" (№ державної реєстрації 0199U001563), Д-01-02 "Дослідження і розробка засобів адаптивного управління об'єктами машинобудування і металургії" (№ державної реєстрації 0103U004445) і Д-03-05 "Удосконалення методів і засобів керування в наукоемних технологічних системах машинобудування" (№ державної реєстрації 0105U007247).

Мета і завдання дослідження. Підвищення якості металу і ефективності плавки шляхом автоматизації процесу керування тепловим режимом плавки рідкого металу з використанням математичних методів, алгоритмів, інформаційного та програмного забезпечення.

Для досягнення поставленої мети в роботі сформульовані і вирішені наступні завдання:

  • дослідження особливостей технологічного процесу плавки металу в комплексах "Піч-Ківш", встановлення параметрів процесу керування тепловим режимом плавки;

  • розробка математичної моделі і алгоритму теплового режиму плавки в технологічних комплексах "Піч-Ківш" з оцінкою теплових втрат і температури рідкого металу в періоди між вимірами температури розплаву;

  • створення автоматизованої системи керування тепловим режимом плавки технологічних комплексів "Піч-Ківш" із застосуванням інформаційної бази даних і методу адаптивного керування на основі нейромережевих технологій;

  • розробка структури і алгоритму функціонування автоматизованої системи керування тепловим режимом плавки (АСК ТРП) при її інтеграції в існуючі системи керування ДСП;

  • формування інформаційного забезпечення та випробування системи автоматизації теплового режиму плавки металу, промислове впровадження результатів роботи.

Об'єкт дослідження: процес керування тепловим режимом плавки рідкого металу в дугових сталеплавильних печах і технологічних комплексах "Піч-Ківш" позапічної обробки металу з дуговим підігрівом.

Предмет дослідження: математичний опис і алгоритми процесів керування тепловим режимом плавки рідкого металу в дугових сталеплавильних печах і комплексах "Піч-Ківш".

Методи дослідження, базуються на положеннях теорії автоматичного керування, динамічному і математичному моделюванні параметрів об'єкта з використанням програмного продукту Matlab Simulink, рівнянь математичної фізики, що описують процес теплопровідності, нейронного керування, нечіткої логіки, адаптації та інформаційного забезпечення, прийняття рішення про достатність інформації, системного аналізу.

Наукова новизна отриманих результатів.

  • Дістали подальшого розвитку математичні моделі електричних і теплових параметрів технологічного комплексу "Піч-Ківш", які відрізняються тим, що враховують змінні в процесі відновлюваного періоду плавки електричну потужність дуги та технологічні параметри.

  • Розроблена математична модель теплового режиму плавки та алгоритм оцінки теплових втрат, які відрізняються тим, що забезпечують визначення потужності теплових втрат, температури і швидкості нагріву рідкого металу в


  •