Разработка автоматизированной системы управления сбором и отображением информации на установке продувки азотом

p> (Нм = Vn*(t (5)

где Vn – скорость приподнимания фурмы; Vn(const;

(t – время приподнимания фурмы;

Свищ располагается обязательно выше сопла фурмы. Металлостатический напор для свища Нмс оказывается меньше, чем для сопла фурмы Нмф.

Суммарное гидравлическое сопротивление газового тракта для свищей:

R(с = R1 + Rс + Rмс, (6)

где R1 – среднее гидравлическое сопротивление на участке газового тракта от места регистрации давления до свищей;

Rс – гидравлическое сопротивление свищей;

Rмс – среднее гидравлическое сопротивление столба расплава над свищами.

Суммарное гидравлическое сопротивление газового тракта для сопла:

R(с = R1 + R2+ Rф + Rмф, (7)

где R2– среднее гидравлическое сопротивление на участке газового тракта от свищей до сопла;

Rф – гидравлическое сопротивление сопла фурмы;

Rмф – гидравлическое сопротивление столба расплава над соплом.

Учитывая продолжительность пробного воздействия, можно принять во время воздействия R1, R2, Rф, Rс постоянными:

R(с = Kс + Rмс;

R(ф = Kф + Rмф;

где - Kc = R1 + Rc = const;

Kф = R1 + R2 + Rф = const.

На основе выражения изменение R(ф при пробном воздействии составит:

(R(ф = ( Rмф. (9)

При появлении свищей, находящихся при наложении пробного воздействия в расплаве, изменение гидравлического сопротивления (R( будет меньше, чем изменение гидравлического сопротивления (R(Ф без свищей. На зависимости давления Р по времени t при наложении пробного воздействия это отражается в меньшем угле наклона (падении) прямой изменения давления Р по отношению к оси времени при наличии свищей, чем при отсутствии последних.

Чем больше свищи, тем уменьшение давления Р до наложения пробного воздействия больше. Такое же начальное падение давления Р может происходить не вследствие появления свищей, а за счет уменьшения заметалливания сопла.
В этом случае давления до наложения пробного воздействия совпадут. Однако по итогам наложения пробного воздействия – анализируется угол наклона прямой давления от начальной точки Р1 до наложения воздействия до конечной точки Р2 после наложения воздействия – можно выявить причину падения давления Р.

Для этого измеренное изменение давления (Р = Р1 – Р2 под влиянием поднятия фурмы за время (t со скоростью Vn на величину (Нм = Vn*(t сравниваем с расчетным:

(Ррасч = (мс*g*(Нм, (10)

где - (мс – плотность жидкого металла в ковше; g – ускорение свободного падения.

Для избежания ошибки анализа из-за колебания заметалливания во время наложения пробного воздействия, неточностей контрольно-измерительной и пускорегулирующей аппаратуры, случайных колебаний давления Р и прочее устанавливается некоторый порог (Рпор отклонение (Р относительно (Ррасч.
Причиной изменения давления (Р, отклонившимся от (Ррасч на величину (Р(, большую, чем (Рпор, считается наличие свищей. Если же (Р при наложении пробного воздействия отклоняется на величину (Р(, не превышающую (Рпор, то считается, что свищей нет, и отклонение (Р( носит псевдослучайный характер.
Иначе говоря, в последнем случае причиной падения давления до наложения пробного воздействия считается снижение заметалливания сопла.

Если свищи выходят над поверхностью расплава как во время нанесения, так и до него, то справедливость выводов на основе данного способа распознавания зарождающихся свищей сохраняется. Способ определения наличия свищей в этом случае также работоспособен.

Время нанесения пробного воздействия составляет несколько секунд.
Поэтому рост заметалливания при одновременном росте свищей, с компенсирующими друг друга эффектами и не проявляющимися поэтому на кривой
Р(t), маловероятен. Кроме того, вскоре после укорочения фурмы и, таким образом, снижения заметалливания вероятность быстрого образования свищей мала, так как с падением давления Р понижается величина механического усилия на элементы газового тракта.

Таким образом, вновь введенные операции в указанной связи с другими операциями дают возможность определить наличие свищей газового тракта при продувке расплава в ковше. Процедура определения наличия свищей запускается в действие по информации о локальном снижении давления перед фурмой.
Распознавание наличие свищей осуществляется с использованием активного эксперимента путем наложения пробного сигнала на рабочие управления. В качестве информационного признака наличия свищей принят пониженный угол наклона к оси времени по отношению к рассчитываемому углу наклона, оцениваемый при известных (t и (Р.

С точки зрения реализации этого подхода в промышленных условиях удобно совмещать операцию активной идентификации состояния газового тракта с продувкой металла в автоматическом режиме (режим "качания" фурмы).

Проверка работоспособности алгоритма проводилась в ходе эксплуатации.
При распознавании ситуации появления свищей продувочной фурмы фурма вынималась и обследовалась визуально. Алгоритм в 80% случаев правильно распознавал появление свищей.

Алгоритм распознавания свищей продувочной фурмы показан на рисунке 9.

[pic]

Рисунок 9 – Алгоритм распознавания свищей продувочной фурмы

Результаты работы алгоритмов распознавания состояния фурмы приведены на рисунках 10-13.

Время продувки мин:сек

Рисунок 10(а) – Измеренные параметры продувки
[pic]

Время продувки мин:сек

Рисунок 10(б) – Расчетные параметры состояния фурмы

[pic]

Время продувки мин:сек

Рисунок 11(а) – Измеренные параметры продувки
[pic]

Время продувки мин:сек

Рисунок 11(б) – Измеренные параметры состояния фурмы

[pic]

Время продувки мин:сек

Рисунок 12(а) – Измеренные параметры продувки
[pic]

Время продувки мин:сек

Рисунок 12(б) – Расчетные параметры состояния фурмы

[pic]

Время продувки мин:сек

Рисунок 13(а) – Измеренные параметры продувки
[pic]

Время продувки мин:сек

Рисунок 13(б) – Расчетные параметры состояния фурмы

3 ТЕХНИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ СБОРА, ОБРАБОТКИ И

ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ НА УПСА

3.1 Общая техническая структура АСУ ТП УПСА

3.1.1 Обоснование и краткая характеристика основных решений по функциональной и обеспечивающей частям АСУ ТП УПСА

3.1.1.1 АСУ ТП УПСА разрабатывается с целью обеспечения оперативного контроля за ходом процесса обработки стали в ковше инертным газом, оперативного предоставления информации технологическому персоналу на постах управления УПСА, архивирования информации о процессе обработки стали на
УПСА, формирование отчетных документов и подготовки информации для ретроспективного анализа хода процесса обработки стали в ковше на УПСА.

Технически АСУ ТП имеет двухуровневую иерархическую структуру (рисунок
14). В состав нижнего уровня иерархии входит подсистема "Параметры", реализованная на базе программируемого контроллера КТС ЛИУС-2 и предназначенная для сбора информации о ходе процесса обработки стали на
УПСА (мгновенный расход газа на продувку, давление на фурме, состояние клапана подачи газа и контрольное положение фурмы (реперные точки), сигналы слива на печах, состояние весового оборудования (питатели, затворы) и текущий вес сыпучих по весо-дозаторам, текущее положение фурмы, признак разливки и масса разлитой на МНЛЗ №№ 1 и 2 стали), предварительной обработки и передачи информации на верхний уровень.

В состав верхнего уровня входят подсистемы "Диспетчер" и "Обработка", реализованные на базе персонального компьютера типа IBM PC 486DX.

Рисунок 14 – Существующая структура технических средств АСУ ТП УПСА
Подсистема "Диспетчер" предназначена для приема информации от подсистемы
"Параметры", клавиатур ВТА-2000 на постах управления УПСА №№ 1 и 2, обработки полученной информации, формирования и выдачи на экраны ВТА-2000 на постах управления УПСА №№ 1 и 2 видеограмм, архивирования принятой информации.

Подсистема "Обработка" предназначена для ретроспективной обработки архивной информации, формирования отчетных документов, представления информации о ходе обработки стали на УПСА в графическом виде.

Техническая связь между уровнями – асинхронная последовательная по прерываниям.

3.1.1.2 Описание общих принципов функционирования АСУ ТП УПСА

Работа АСУ ТП УПСА совместно с технологическим оборудованием дает возможность реализовать в реальном времени функции оперативного контроля технологических параметров процесса и состояния, их отображения на постах управления УПСА, выдачи рекомендаций оперативному персоналу.

АСУ ТП УПСА функционирует в информационно-советующем режиме, с оперативным представлением информации и предупреждающих сообщений на экранах ВТА-2000, при минимуме операций ручного ввода.

Подсистема нижнего уровня "Параметры" обеспечивает:

. сбор информации о ходе процесса на УПСА, первичную обработку, пересылку на верхний уровень;

. прием из внешней (по отношению к АСУ ТП УПСА) подсистемы

"Электричество" информации о сливе на печах №1 и №2 и пересылку на верхний уровень;

. прием из внешней (по отношению к АСУ ТП УПСА) подсистемы "МНЛЗ" информации о массе разлитой стали и пересылку на верхний уровень;

. прием из внешней (по отношению к АСУ ТП УПСА) подсистемы "Сталь" информации о химическом составе и температуре стали в ковше, пересылку на верхний уровень.

Подсистема верхнего уровня "Диспетчер" обеспечивает:

. прием информации из подсистемы "Параметры", обработку, вычисление расчетных параметров;

. прием информации с клавиатур ВТА-2000 на постах управления УПСА, обработку полученной информации;

. формирование видеограмм и вывод их на экраны ВТА-2000 на постах управления УПСА, а также по требованию и на экран ПК, на котором реализован верхний уровень.

Подсистема верхнего уровня "Обработка" обеспечивает:

. выделение требуемой информации из файла базы данных;

. формирование документов: паспорт, протокол, графический протокол, графики параметров продувки для заданной обработки;

. формирование справок по расходу ферросплавов и инертного газа на

УПСА за заданный промежуток времени.

3.1.1.3 Пользователями системы в частности оперативного контроля хода процесса обработки стали в ковше является оперативный персонал УПСА. В части формирования документов и анализа хода обработки стали на УСПА – инженер по сопровождению АСУ ТП УПСА, мастер УПСА.

3.1.1.4 Совместимость АСУ ТП УПСА с АСУ других уровней и других функциональных назначений. АСУ ТП УПСА односторонне связана с подсистемой
"Сталь" для приема температуры и химического анализа, относящихся к УПСА, с подсистемой "МНЛЗ" для приема данных о признаке разливки и весе разлитой стали на МНЛЗ №№ 1и 2 и подсистема "Электричество" для приема информации о сливе на печи №№ 1 и 2.

3.1.2 Назначение АСУ ТП УПСА

АСУ ТП предназначена для автоматизации функций оперативного контроля и управления технологическим процессом обработки стали в ковше на УПСА с целью повышения качества обработки на установке, что дает снижение брака по поверхностным дефектам при разливке на МНЛЗ, снижения расхода фурм на продувку.

АСУ ТП УПСА реализует следующие функции:

. информационные функции:

. контроль технологических параметров;

. контроль состояния оборудования;

. представление информации технологическому персоналу;

. формирование и печать учетных документов;

. управляющие функции:

. выдача оперативному технологическому персоналу рекомендаций по управлению (по состоянию фурмы).

3.1.3 Описание параметров, использующихся в АСУ ТП УПСА

1. Номер УПСА – классифицируется по номеру сообщения из подсистемы

"Параметры", либо по номеру порта, с которого поступила информация.

Формат: #

2. Номер печи – из подсистемы "Параметры", либо берется из параметра 8.

Формат: #

3. Номер плавки – из подсистемы "Параметры", либо берется из параметра

8. Формат: # # # #

4. Код марки стали – с ВТА-2000 на постах управления УПСА.

Формат: # #

5. Марка стали – читается из файла-марочника для введенного параметра

"Код марки". Формат: # # # # # # # # # #

6. Масса Al – с ВТА-2000 на постах управления УПСА. Формат: # # #

7. Масса кокса – с ВТА-2000 на постах управления УПСА.

Формат: # # #

8. Номер плавки в формате X X X X X: старшая цифра – номер печи (п.2), остальные четыре – номер плавки (п.3) – с ВТА-2000 на постах управления УПСА, либо формируется по значениям параметров 2 и 3.

Формат: # # # # #

9. Дата обработки плавки (начало обработки плавки).

Формат: # # / # # / # #

10. текущая дата – внутренний параметр. Формат: # # / # # / # #

11. Текущее время – внутренний параметр. Формат: # # : # #

12. Время начала обработки плавки – внутренний параметр, формируется при возникновении ситуации "начало обработки плавки".

Формат: # # : # #

13. Время окончания обработки плавки – внутренний параметр, формируется по ходу процесса обработки плавки. Формат: # # : # #

14. Продолжительность обработки плавки – внутренний параметр.

Формат: # # : # #

15. общая продолжительность продувки плавки (суммарное время всех продувок) – внутренний параметр. Формат: # # : # #

16. Текущее положение фурмы – из подсистемы "Параметры".

Формат: # . #

17. Контрольное положение фурмы (вне ковша, верх, низ ковша) – из подсистемы "Параметры". Формат: #

18. Резерв.

19. Состояние клапана подачи газа (открыт – закрыт) – из подсистемы

"Параметры". Формат: #

20. давление перед фурмой – из подсистемы "Параметры". Формат: # . #

21. Мгновенный расход газа – из подсистемы "Параметры".

Формат: # # . #

22. Интегральный расход газа на продувку (сумма интграьных раходов по всем продувкам). Формат: # # . #

23. Средний мгновенный расход газа за всю продувку – расчетный параметр.

Формат: # # . #

24. Резерв.

25. Табельный номер оператора – с ВТА–2000 на постах управления УПСА.

Формат: # # # #

26. Номер бригады – с ВТА–2000 на постах управления УПСА. Формат: #

27. Признак начала продувки (по факту) - расчетный (1 – продувка, 0- нет продувки). Формат: #

28. Время начала текущей продувки – расчетный параметр, формируется при получении сигнала "клапан подачи газа открыт".

Формат: # # : # #

29. продолжительность текущей продувки – расчетный параметр.

Формат: # # : # #

30. Интегральный расход газа на текущей продувке – расчетный параметр.

Формат: # # . #

31. Средний мгновенный расхода газа за текущую продувку – расчетный параметр. Формат: # # . #

32. Признак разливки на МНЛЗ №1– поступает из подсистемы "Параметры".

Формат: #

33. Резерв.

34. Масса разлитого на МНЛЗ №1 металла – из подсистемы "Параметры".

Формат: # # # . #

35. Продолжительность разливки на МНЛЗ №1 – расчетный параметр.

Формат: # # : # #

36. Масса разлитого на МНЛЗ №2 металла – из подсистемы "Параметры".

Формат: # # # . #

37. Продолжительность разливки на МНЛЗ №2 – расчетный параметр. Формат:

# # : # #

38. Назначение плавки (МНЛЗ – 0, состав -1) – с ВТА-2000 на постах управления УПСА. Формат: #

39. Признак разливки на МНЛЗ №2 – поступает из подсистемы "Параметры".

Формат: #

Параметры, связанные с дозированием сыпучих

Индекс номера РБ:

1 – РБ1, 2 – РБ2, 3 – РБ3, 4 – РБ4; 5 – РБ5, 6 – РБ6.

40. Код материала в РБ(i) из списка: 1 – ФС65, 2 – ФС75, 3 – SiMn, 4 –

ФХ, 5 – ФХУ, 7 – шпат, 8 – сечка – с ВТА-2000 на постах управления

УПСА. Формат: #

41. Вид материала в РБ(i) – загружается из справочного файла по значению п.40. Формат: # # # # # # #

42. Количество материала из РБ(i) накопленное в ВД (РБ1 и РБ2 – в ВД1,

РБ3 и РБ4 – в ВД2, РБ5 и РБ6 – в ВД3) – рассчитывается по п.49 и п.45. Формат: # # #

43. Разовая отдача сыпучих из РБ(i), накопленных в ВД в ковш (РБ1 и РБ2

– из ВД1, РБ3 и РБ4 – ВД2, РБ5 и РБ6 – из ВД3) – рассчитывается по п.49 и п.45. Формат: # # #

44. Полный (на данный момент) расход сыпучих из РБ(i) отданных в ковш – расчетный параметр. Формат: # # # #

45. Состояние питателя РБ(i) (вкл. – выкл.) – из подсистемы "Параметры".

Формат: #

46. Резерв.

47. Куда развернута фурма (0 – в кассету, 1 – в ковш). Формат: #

Индекс номера ВД

1 – ВД1, 2 – ВД2, 3 – ВД3

48. Состояние затвора ВД(i) (откр. – закр.) - из подсистемы "Параметры".

Формат: #

49. Текущий вес материала в ВД(i) – из подсистемы "Параметры". Формат: #

# #

50. Резерв.

51. Качество управления (по результатам обработки – по ее окончании) – расчетный параметр. Формат: # #

52. Резерв.

53. Признак того, что имело место нарушение (1 – отдача сыпучих при опущенной фурме, 2 – продувка с заметалленной фурмой, 3 - продувка с укороченной фурмой), то есть, было ли это событие хотя бы раз в течение обработки плавки – расчетный параметр. Формат: #

54. Признак того, что имеет место (в настоящее время) нарушение - расчетный параметр. Формат: #

55. Признак слива на печи №1 – из подсистемы "Параметры". Формат: #

56. Признак слива на печи №2 – из подсистемы "Параметры". Формат: #

57. Резерв.

Параметры химанализа

Номер рассматриваемого химанализа

DSP – последний непустой с печи

MIN – нижняя граница химсостава

MAX – верхняя граница химсостава

DELTA – непопадание в диапазон по химсоставу

FST – первый химанализ на УПСА

LAST – последний полученный химсостав на УПСА

DSP1, DSP2 – химанализ, привязанный к печи

LAST1, LAST2 – химанализ, привязанный к УПСА

58. Время получения химанализа ((i) – из подсистемы "Параметры". Формат:

# # : # #

59. код пробы химанализа К(i) из – подсистемы "Параметры".

Формат: # #

60. [C](i) – из подсистемы "Параметры". Формат: # . # #

61. [Mn](i) – из подсистемы "Параметры". Формат: # . # #

62. [Si](i) – из подсистемы "Параметры". Формат: # . # #

63. [P](i) – из подсистемы "Параметры". Формат: # . # #

64. [S](i) – из подсистемы "Параметры". Формат: # . # #

65. [Cr](i) – из подсистемы "Параметры". Формат: # . # #

66. [Ni](i) – из подсистемы "Параметры". Формат: # . # #

67. [Cu](i) – из подсистемы "Параметры". Формат: # . # #

68. [Al](i) – из подсистемы "Параметры". Формат: # . # #

69. [Mo](i) – из подсистемы "Параметры". Формат: # . # #

70. [B](i) – из подсистемы "Параметры". Формат: # . # #

71. Номер плавки химанализа. Формат: # # # # #

Параметры температуры

Номер рассматриваемого замера

DSP – последний непустой с печи

MIN – нижняя граница по температуре

MAX – верхняя граница по температуре

DELTA – непопадание в диапазон по температуре

FST – первый замер температуры на УПСА

LAST – последний замер температуры на УПСА

DSP1, DSP2 – температура, привязанная к печи

LAST1, LAST2 – температура, привязанная к УПСА

72. Время замера температуры ((i) – из подсистемы "Параметры". Формат: #

# : # #

73. Температура стали T(i) – из подсистемы "Параметры".

Формат: # # # #

74. Резерв.

75. % заметалливания фурмы – расчетный параметр. Формат: # #

76. Укорочение фурмы – расчетный параметр. Формат: # . #

77. Глубина погружения фурма – расчетный параметр. Формат: # . #

4 ОТОБРАЖЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ В АСУ ТП УПСА

В АСУ ТП УПСА отображение информации осуществляется в виде экранных форм и печатных документов, которые отражают комплексную информацию о ходе обработки металла в ковше. Ретроспективная обработка архивной информации, формирование отчетных документов и представление информации о ходе обработки стали на УПСА в графическом виде, осуществляется по средствам подсистемы " Обработка". На рисунках 15-19 представлены паспорт и графические протоколы обработки плавки.

Формирование видеограмм и вывод их на экраны ВТА-2000 на постах управления УПСА, а также по требованию и на экран ПК обеспечивает подсистема "Параметры". Видеограммы, изображенные на рисунках 20-25, позволят анализировать динамику процесса доводки стали по химическому составу в ковше и выработать оптимальные управленческие решения.

Паспорт обработки плавки
Плавка # # # # # УПСА # Марка стали #
# # # # # # # # #
Дата обработки # # / # # / # # Длительность продувки, мин

# . # #
Начало обработки # # : # # : # # Средний расход газа, м3/ч

# . # #
Окончание обработки # # : # # : # # Интегральный расход газа, м3
# . # #
Т до обработки # # # # Т после обработки # # # # Замечания по Т
# # # #

Продувки
Начало продувки # # : # # : # #
Длительность # # : # # : # #
Средний расход, м3/ч # # . # #
Общий расход, м3 # # . # #

Ферросплавы
| |РБ1 |РБ2 |РБ3 |РБ4 |РБ5 |РБ6 |
|Материал |# # # # #|# # # # #|# # # # #|# # # # #|# # # # #|# # # # #|
|Кол-во |# # # # |# # # # |# # # # |# # # # |# # # # |# # # # |

Химанализ
|# # : # |# # # |# . # # |# . # # |# . # # |# . # # |# . # # |# . # # |
|# | |# |# |# |# |# |# |

Замечания по химсоставу и технолгии

# # # # # # # # # # # # продувка с заметалленной фурмой

Рисунок 15 – Паспорт обработки плавки

|Рису|
|нок |
|16 –|
|Граф|
|ики |
|пара|
|метр|
|ов |
|прод|
|увки|

|Рисун|
|ок 17|
|– |
|Графи|
|чески|
|й |
|прото|
|кол |

|Рисун|
|ок 18|
|– |
|Графи|
|ки |
|дозир|
|овани|
|я |

|Время |Сообщение |Значение |
|12:06:41 |Номер плавки с последнего химанализа с печи №1 |12874 |
|12:06:42 |Состояние клапана подачи газа |Открыт |
|12:06:47 |Мгновенный расход газа, м3/ч |45 |
|12:06:50 |Разовая отдача ферросплавов в ковш из РБ1, кг |450 |
|12:07:00 |Давление перед фурмой, атм |4.52 |
|12:07:00 |Состояние клапана подачи газа |Закрыт |
|12:07:21 |Код материала в РБ3, кг |SiMn |
|12:07:25 |Разовая отдача ферросплавов в ковш из РБ3, кг |100 |
|12:07:32 |Состояние клапана подачи газа |Открыт |
|12:07:35 |Мгновенный расход газа, м3/ч |45 |
|12:07:45 |Давление перед фурмой, атм |4.52 |
|12:17:30 |Состояние клапана подачи газа |Закрыт |
|12:17:36 |Код материала в РБ4, кг |CaF2 |
|12:17:37 |Разовая отдача ферросплавов в ковш из РБ4, кг |100 |
|12:17:40 |Код материала в РБ5, кг |Сечка |
|12:17:41 |Разовая отдача ферросплавов в ковш из РБ5, кг |200 |
|12:17:50 |Состояние клапана подачи газа |Открыт |
|12:17:52 |Мгновенный расход газа, м3/ч |45 |
|12:27:55 |Давление перед фурмой, атм |4.52 |
|12:27:55 |Состояние клапана подачи газа |Закрыт |

Страницы: 1, 2, 3, 4