Анализ и совершенствование управления многомерным технологическим объектом на примере доменной печи

• Автор: Сучков, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 183 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ УПРАВЛЕНИЯ ДОМЕННЫМ

ПРОИЗВОДСТВОМ.

1.1. Доменная печь как.многомерный объект управления.

1.2. Автоматизация доменной печи.

1.3. Подходы к построению математических моделей доменной печи.

1.4. Особенности реализации наиболее известных моделей доменных печей

1.5. Персонал доменной печи и его роль в обеспечении эффективной ее работы

1.6. Задачи диссертационного исследования

2. МОДЕЛЬ ДОМЕННОГО ПРОЦЕССА, ЕЕ МОДЕРНИЗАЦИЯ И

ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
2.1. Методика формирования необходимого перечня параметров и переменных модели доменной печи как многомерного технологического объекта.
2.2. Описание балансовой математической модели, разработанной в Институте металлургии УрО РАН.
2.3. Модернизация.балансовой модели процесса путем добавления алгоритмов для расчета индексов теплового состояния доменной печи
2.4. Программная реализация балансовой модели и алгоритмов вычисления индексов теплового состояния
2.5. Анализ эффективности использования увлажненного пылеугольного топлива в доменной печи и дополнительный анализ адекватности модели
3. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ
ДЛЯ МАСТЕРА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ
3.1. Этапы процедуры формирования управляющих воздействий для доменного процесса
3.2. Алгоритмическое обеспечение процедуры формирования значений управляющих воздействий.
3.3. Программный комплекс Советчик мастера доменной печи.
3.4. Результаты использования разработанного программного продукта.
4. ПОСТРОЕНИЕ ТЕСТОВОЙ СИСТЕМЫ И ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ ОЦЕНКИ КОМПЕТЕНТНОСТИ ПЕРСОНАЛА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ.
4.1. Методика построения тестовой системы, основанная на методологии системного анализа
4.2. Программа x Ii для построения теста с помощью экспертов
4.3. Реализация методики построения тестовой системы для оценки компетентности персон ала доменной печи.
4.4. Использование разработанной тестовой системы и его результаты.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Для повышения эффективности работы экспертов разработана компьютерная программа Experts Inquiry. В данной главе рассмотрены и проанализированы результаты проведенных тестирований. Для обеспечения эффективности работы многомерного технологического объекта требуется выполнение ряда условий. В качестве внешних можно выделить такие, как наличие качественного сырья- и материалов;. К внутренним факторам относятся уровень, соответствия, оборудования* технологии,, кадрового потенциала и системы управления». Эффективное управление производственными процессами позволяет реализовать выпуск продукции с необходимыми характеристиками и максимально возможной экономической эффективностью с учетом ограничений на возможности производства. Для его реализации необходимо использовать соответствующие технические средства, методы выбора наилучших решений по управлению в каждой реальной ситуации,, технически подготовленный персонал. Подходы к решению этой проблемы рассмотрены в данной главе. По принципу работы доменная печь относится к типу шахтных печей, т. Схема доменной печи, а также распределение протекающих в ней химических реакций, представлены на рис. Здесь цифрами обозначены: I - колошник; 2 - шахта; 3 - распар; 4 - заплечики; 5 - фурмы для дутья; 6 - шлаковая летка; 7 - шлак; 8 - чугун; 9 — чугунная летка. Рис. При этом подача шихты сверху доменной печи осуществляется отдельными порциями (подачами) по мере опускания материалов на колошнике. Подача дутья вместе с добавками осуществляется непрерывно. Выпуск чугуна и шлака осуществляется периодически через чугунные и* шлаковые летки, находящиеся в горне, каждые 1-3 часа (в зависимости от размеров и конструкции печи). Колошниковый газ с содержащейся в нем пылыо отходит через газоотводы от верхней части печи непрерывно. Доменная печь, как объект управления, обладает большой инерционностью по отдельным каналам воздействий (постоянная времени достигает 2-4 часов) и запаздыванием (время запаздывания объекта 6-7 часов). Переходные процессы могут длиться до - часов [,,]. Различают воздействия «сверху», то есть изменение параметров шихты и «снизу», заключающиеся в регулировании параметров дутья и подаваемых с ним видов топлива. В первом случае влияние на основные процессы, происходящие в печи, ее тепловое состояние, состав чугуна и шлака начинает проявляться после 5-6 часов, когда шихта достигает горна доменной печи. При этом, в силу инерционности происходящих процессов, только через 8- часов, прошедших с момента осуществления воздействия, состояние печи приближается к установившемуся. В: задачах текущего регулирования в первую очередь применяются воздействия «снизу». При изменении соответствующей переменной влияние на тепловое состояние печи, и, как следствие, на состав чугуна и шлака, начинает проявляться сразу. Хотя в этом случае время стабилизации всех выходных переменных также занимает до нескольких часов, для предотвращения нарушений хода доменной печи необходима своевременная реализация управляющих воздействий. За время в несколько минут может наблюдаться заметное изменение протекающих процессов. Такая инерционность позволяет считать время формирования рекомендаций не превышающее 1-2 минут приемлемым, удовлетворяющим требованиям к качеству процессов управления. Исходя из этого могут быть сформулированы соответствующие критерии эффективности работы доменной печи. Последнее подразумевает, прежде всего, использование в качестве ресурсов новых видов топлива, поскольку альтернативы используемым- сегодня железорудным материалам не существует. Второе направление является наиболее- затратным, сложным, характеризуется’ долговременным внедрением и далее оно не рассматривается. Управление ходом доменной плавки сводится к контролю основных параметров технологического режима и, при их отклонении от заданных значений, - к выработке и осуществлению регулирующих воздействии, ведущих к ликвидации этих отклонений и нарушений [8]. Ход доменной печи контролируется измерительными приборами, на современных доменных печах контролируют до 0 параметров [8].