МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «МАГНИТОГОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Г.И. НОСОВА» Институт энергетики и автоматизированных систем Кафедра автоматизированных систем управления ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА О.ЭА БР.17. ОД Тема: Система автоматического регулирования расхода аргона в установке циркуляционного вакуумирования Исполнитель: Ложникова В.В., студент 4 курса, группа ЭАУб-13-1 Руководитель: Рябчикова Е.С., доцент, к.т.н.

Технология установки циркуляционного вакуумирования стали 1 – вакуум-камера, 2 - сменное днище с патрубками всасывающим и сливным, 3 – система подачи нейтрального транспортирующего газа (аргона) во всасывающий патрубок, 4 – газоохладитель, 5 – вакуум-провод с шарнирными соединениями, 6 – вакуумный затвор, 7 – пароэжекторный насосный агрегат, 8 – система хранения, дозирования и загрузки ферросплавов и легирующих добавок, 9 – газокислородная фурма, 10 – сталевоз, 11 – сталеразливочный ковш Рисунок 1 – Установка циркуляционного вакуумирования стали 1

Функциональная схема регулирования расхода аргона в установке циркуляционного вакуумирования 2

Структурная схема системы автоматического регулирования расхода аргона в установке циркуляционного вакуумирования Рисунок 2 3

Статическая характеристика зависимости массы металла в сталеразливочном ковше от расхода аргона на первой (1), пятой (2) и восьмой минутах (3) Рисунок 3 4

Система автоматического регулирования расхода аргона в установке циркуляционного вакуумирования Так как вид статической характеристики отличается от параболического, то для определения уравнения теоретической линии регрессии следует использовать полином третьей степени. Система для определения коэффициентов уравнения линии регрессии - Y(X)=aX 3 +bX 2 +cX+d будет иметь следующий вид: (1) 5

Экспериментальная статическая характеристика и ее аппроксимация полиномом третьей степени Рисунок 3 Уравнение статической характеристики имеет следующий вид: Y(X) = -0,0077X 3 + 0,1717X 2 – 0,6539X + 336,6347, (2) где X=[0,25-6]10 -3, м 3 /с. 6

Математическая модель функционирования системы автоматического регулирования расхода аргона в установке циркуляционного вакуумирования при определении и поддержании минимума выходного параметра Динамическая модель оптимизации управления технологическим процессом циркуляционного вакуумирования стали при использовании САО, определяется системой уравнений и логических условий: x(τ) = x 0 + σ(τ)К им τ, где σ (+1,0,-1) (2) ӯ (X, τ) = -0,0077(X – 0,00714 τ) 3 + 0,1717(X – 0,00714 τ) 2 -0,6539(X – 0,00714 τ) + 336,6347 (3) (4) z1(τ) = z1(τ-1)+ (5) = τ)-z(τ)] (6) z(τ) = z(τ-1)+ (7) 7

Система уравнений и логических условий для определения и поддержания минимальной возможной массы металла в сталеразливочном ковше ż(τ) = (8) ż min = (9) где ż(τ) – текущее значение скорости изменения выходного параметра; ż min (τ) – минимальное значение скорости изменения выходного параметра. При ż(τ) 0 U = (10) Если U = +1, то σ(τ+1)= σ(τ) – сохранение движения ИМ. Если U=0, то σ(τ+1)=0 – остановка ИМ. Если U=-1, то σ(τ+1)=- σ – реверс ИМ. 8

Блок - схема рабочей программы реализации системы автоматического регулирования расхода аргона в установке циркуляционного вакуумирования Рисунок 4 9

Условие изменения направления движения исполнительного механизма Продолжение рисунка 4 10

Определение значения переключающей функции Продолжение рисунка 4 11

Расчет траектории поискового процесса и моделирование переходного поискового режима на ЭВМ Рисунок 5 – Расчетные траектории изменения во времени x(τ), y(τ), z (τ) в процессе оптимизирующего поиска при реализации принятого ОАУ Рисунок 6 – Расчетная траектория поискового режима работы САО управления процессом циркуляционного вакуумирования в плоскости параметров процесса «x-y-z» 12

Показатели качества процесса поиска в САО Δz п – потери на поиск, Δx – размах колебаний x, Δz – размах колебаний z Рисунок 7 13

Исследование переходных процессов Рисунок 8 - Расчетная траектория изменения во времени x(τ), y(τ) и z(τ) в процессе оптимизирующего поиска при К и = 0,06, (10 -3 м 3 /с)/с, Δż н = 0,002, т/с Рисунок 9 - Расчетная траектория поискового режима в САО при К и = 0,06, (10 -3 м 3 /с)/с Δż н = 0,002, т/с 14

Зависимость показателей качества работы САО п и Δz п от величины зоны нечувствительности при скорости ИМ К и = 0,06, (10 -3 м 3 /с)/с Рисунок 10 15

Исследование переходных процессов в САО при наличии дрейфа статической характеристики Рисунок 11 – Расчетные траектории изменения во времени x(τ), y(τ) и z(τ) в процессе оптимизирующего поиска при наличии дрейфа статической характеристики при К и = 0,06, (10 -3 м 3 /с)/с, Δż н = 0,002, т/с, β=0, α = -0,00714 (10 -3 м 3 /с)/с 16

Расчетные траектории изменения z(x) в процессе оптимизирующего поискового режима работы САО в условиях непрерывного смещения статической характеристики оптимизируемого процесса циркуляционного вакуумирования при К и = 0,06, (10 -3 м 3 /с)/с, Δż н = 0,002, т/с, β=0, α = -0,00714 (10 -3 м 3 /с)/с Рисунок 12 17