на главную страницу перейти к библиотеке просмотреть ссылки отчёт о поиске
Бояров Д.В.
Магистерская работа:
Комплексная автоматизированная система локального управления технологическими параметрами МНЛЗ
Локальные системы управления МНЛЗ
наверх МНЛЗ содержание
Машина непрерывного литья заготовок состоит из следующих основных технологических узлов (назначение и конструкция узлов описаны далее):
-
Промежуточного разливочного устройства.
-
Кристаллизатора (с системой возвратно-поступательного движения).
-
Вторичного охлаждения с направляющей и поддерживающей оболочку слитка системой.
-
Тянуще-правильной системы.
-
Системы для деления слитка на мерные длины.
-
Устройства для выдачи заготовок и транспортировки их из зоны МНЛЗ.
Вид МНЛЗ представлен на рисунке 1. Технологический процесс непрерывной разливки стали - на анимации 2 (автор Бояров Д.В., 65 кадров, 153 кб).
наверх АСУТП содержание
Эффективность работы МНЛЗ и качество получаемых заготовок в значительной степени зависят от оптимизации технологического процесса и оборудования и соблюдения заданных режимов процесса, так как даже незначительные ошибки в управлении такими сложными и высокопроизводительными агрегатами, как МНЛЗ, приводят к существенным потерям. Жизненный цикл существующих систем подошел к естественному концу, так как за прошедшее время эксплуатации произошло их моральное и физическое старение. За это время эволюция структуры управления технологическими процессами была направлена от традиционных (существующих с момента пуска цехов непрерывной разливки) АСУТП к структурированным. Недостатки первого варианта построения АСУТП заключаются во множестве интерфейсов, сложности и запутанности связей между объектами и в несовместимости форматов данных и структуры сообщений, что может вызывать переработку большого объема программ. Все это выражается в "запутанности" и повышении стоимости управления. Структурированный подход характеризуется следующими особенностями: нормализацией данных; стандартными формами сообщений; гибкими средствами интеграции приложений, включая АСУТП. Поэтому создание и внедрение эффективных автоматизированных систем управления технологическим процессом машин непрерывного литья заготовок (АСУТП МНЛЗ), предназначенных для обеспечения надежной работы и повышения технико-экономических показателей работы МНЛЗ, является важной научно-технической проблемой. Это определило одно из основных направлений технического прогресса в сталеплавильном производстве и потребовало решения широкого круга задач, связанных с исследованием процесса кристаллизации и формирования непрерывного слитка, разработкой принципиально новых средств и систем автоматизации, способов и алгоритмов управления МНЛЗ, базирующихся на применении современных средств микропроцессорной и вычислительной техники. В этих условиях разработка и внедрение автоматизированных систем управления технологическим процессом машин непрерывного литья заготовок (АСУТП МНЛЗ) является одним из путей повышения технико-экономических показателей работы машины. Кроме того, модульный систематизированный подход к построению АСУТП обеспечивает возможность эффективной модернизации системы, облегчает внесение в нее изменений, что в совокупности гарантирует защиту ранее вложенных инвестиций и уменьшение стоимости управления в целом.
наверх Функции и цели АСУТП содержание
АСУТП МНЛЗ представляет собой распределенную многоцелевую систему управления и, являясь неотъемлемой частью автоматизированной технологического комплекса, обеспечивает реализацию следующих функций:
-
Измерение, контроль и сигнализацию отклонения от норм основных технологических параметров процесса.
-
Расчет и выдачу рекомендаций по выбору номинальных значений параметров непрерывного литья.
-
Накопление информации о режиме отливки каждое заготовки для последующего анализа и отработки технологии процесса.
-
Подготовку и печать технологического паспорта разливки.
-
Регистрацию предаварийных ситуаций на МНЛЗ.
-
Сбор, обработку, накопление и выдачу информации об условиях формирования сляба.
-
Создание документов о работе МНЛЗ.
Целью создания АСУТП является:
-
Повышение качества отливаемых заготовок за счет его оптимального охлаждения и стабилизации отдельных параметров разливки, например, уровня металла в промежуточном ковше и кристаллизаторе.
-
Увеличение производительности МНЛЗ вследствие прогнозирования возможных выходов из строя элементов технологического оборудования и их плановой замены.
-
Увеличение выхода годного за счет оптимизации раскроя заготовки на мерные длины.
-
Улучшение условий работы эксплуатационного персонала.
-
Оптимизацию раскроя слитка в соответствии с портфелем заказов и повышение выхода годного за счет минимизации отходов.
На основании анализа технологического процесса непрерывной разливки были определены основные измеряемые и контролируемые параметры и функции управления. Данные функции показаны на рисунке 3.
наверх Локальные системы управления МНЛЗ содержание
Вся АСУТП
МНЛЗ
является
комплексом
пять
локальных
систем
(системы «Ковши»,
«Интеллектуальный
кристаллизатор»,
«Вторичное
охлаждение»,
«Мерный рез»
и «Контроль
состояния
агрегатов и
потребления
ресурсов»),
которые
отвечают
строго за
определённый
участок
агрегата, но
при этом
активно
взаимодействуют
между собой.
Система «Ковши» состоит из двух подсистем («Стальковш» и «Промковш»). Общая цель создания системы «Ковши» - обеспечение требуемого состояния (температуры и химического состава) металла при разливке в кристаллизатор. Подсистема «Стальковш» выполняет функции:
-
измерение температуры жидкого металла в ковше;
-
измерение массы ковша на крановых весах;
-
измерение массы ковша на поворотном стенде;
-
определение появления шлака;
-
продувка аргоном массы металла в ковше.
Функции подсистемы «Промковш» таковы:
-
измерение температуры жидкого металла в ковше;
-
измерение массы металла на поворотном стенде;
-
контроль остаточного уровня металла в ковше;
-
продувка аргоном металла в ковше.
Состав и функции системы «Интеллектуальный кристаллизатор» приведены ниже:
-
подсистема «Уровень» (контроль положения стопора; уровня жидкого металла; стабилизация уровня металла).
-
подсистема «Качание» (измерение колебаний (частоты и амплитуды) кристаллизатора, управление колебаниями кристаллизатора).
-
подсистема «Охлаждение» (измерение температуры кристаллизатора, измерение температуры подаваемой воды, стабилизация теплоотвода от кристаллизатора).
-
подсистема «Подвисание и прорыв» (функция - термопарная диагностика прорывов).
-
подсистема «Смазка» (измерение усилия вытягивания слитка, стабилизация подачи смазки).
-
подсистема «Аргон» (продувка аргоном струи металла, аргоновая защита поверхности зеркала металла в кристаллизаторе).
Система призвана создать оптимальные условия для зарождения заготовки сляба и обеспечить её стабильное формирование в течение всего процесса разливки.
Система «Вторичное охлаждение» предназначена для эффективного процесса окончательного формирования и затвердевания заготовки. Она состоит из следующих подсистем:
-
подсистема «Форсуночное охлаждение» - управление распылением водовоздушной смеси типа «туман» в секциях вторичного охлаждения и её расходом.
-
подсистема «Ролики» - измерение температуры роликов и их опор, управление их охлаждением.
-
подсистема «Трещины» - ультразвуковой контроль наличия трещин в слябе.
Система «Мерный рез» предназначена для разделения непрерывнолитого сляба на части в соответствии с требованиями производства (заказчика). Она состоит из двух подсистем, реализующих ряд функций:
-
подсистема «Резка» (измерение длины сляба, управление кислородно-газовой резкой сляба).
-
подсистема «Взвешивание и учёт» (взвешивание полученных заготовок, получение статистических данных).
Также в состав АСУТП МНЛЗ включена система диагностики действующего оборудования и контроля расхода ресурсов для получения статистических данных, увеличения надёжности оборудования путём гарантии надёжной работы. Она выполняет следующие функции:
-
измерение потребляемой энергии комплексом МНЛЗ;
-
измерение объёма потребляемой на охлаждение воды;
-
измерение количестваиспользуемой смазки;
-
измерение объёмов потребляемых на резку ацетилена и кислорода;
-
измерение используемого объёма аргона;
-
контроль состояния гидравлики;
-
контроль состояния приводов.
Структура магистрально-модульной АСУТП МНЛЗ приведена на рисунке 4.
В соответствии с классификацией функций АСУТП комплекс технических средств на базе микропроцессорной техники и промышленных контроллеров имеет иерархическую структуру, состоящую из трёх уровней:
-
приборы КИПиА, PLC и исполнительные механизмы
-
технический комплекс, реализующий функции управления и оптимизации технологического процесса в операционной среде реального времени.
-
управляюще-вычислительный комплекс, реализующий функции диспетчеризации и управления производством в электросталеплавильном цехе.
Основная часть функций АСУТП по автоматическому регулированию процесса разливки, обработки и отображению информации реализуется на микропроцессорных контроллерах; прямое управление технологическим процессом осуществляется микропроцессорным контроллером, который представляет собой программируемое устройство с компьютерной организацией, включающее в себя аппаратные и программные средства. Система содержит развитую систему самодиагностики, которая обнаруживает большую часть возможных неисправностей. С целью повышения надежности системы предусмотрено автоматическое резервирование каналов управления. Программирование для этого вида микроконтроллеров осуществляется непосредственно на объекте управления эксплуатационным персоналом, что исключает необходимость участия при программировании специалистов, значительно упрощает работу с системой, повышает ее гибкость и мобильность в части адаптации к технологическому процессу. В АСУТП предусматриваются следующие режимы управления: автоматизированный с оптимизацией управления разливкой; автоматизированный при управлении от локальных систем; дистанционный "в режиме советчика" с управлением оператора с пульта.
-
В.М.Паршин. Непрерывная разливка стали. М., 1989 г., 360 стр.
-
Рутес В.С., Катошин Б.И. Непрерывная разливка стали. М., 1987 г, 263 стр.
-
Тимофеев Б.Б. Автоматизация непрерывной разливки стали. К., 1988 г, 118 стр..
-
Каганов В.Ю. Машина непрерывного литья заготовок. М., 1990 г., 250 стр.
-
Анюхин М.Н., Полюляшный А.С.,Новиков О.И, Яршин Ю.В. Журнал "Сталь". Автоматическое поддержание уровня металла в кристаллизаторе МНЛЗ. №9, 1995 г., стр. 24-25.
на главную страницу перейти к библиотеке просмотреть ссылки отчёт о поиске
сайт ДонНТУ наверх портал магистров