Главная » 2014 » Сентябрь » 27 » Скачать Система автоматического управления энергетическим режимом электродуговых печей переменного тока. Усачев, Максим Валерьевич бесплатно
6:41 AM
Скачать Система автоматического управления энергетическим режимом электродуговых печей переменного тока. Усачев, Максим Валерьевич бесплатно
Система автоматического управления энергетическим режимом электродуговых печей переменного тока
Диссертация
Автор: Усачев, Максим Валерьевич
Название: Система автоматического управления энергетическим режимом электродуговых печей переменного тока
Справка: Усачев, Максим Валерьевич. Система автоматического управления энергетическим режимом электродуговых печей переменного тока : диссертация кандидата технических наук : 05.13.06 / Усачев Максим Валерьевич; [Место защиты: Моск. ин-т стали и сплавов] - Москва, 2009 - Количество страниц: 137 с. ил. Москва, 2009 137 c. :
Объем: 137 стр.
Информация: Москва, 2009
Содержание:
Введение
Глава 1 Обзор способов и средств автоматического управления энергетическим режимом ДСП
11 Особенности технологического процесса производства стали в электродуговых печах переменного тока и перспективы развития
12 Особенности управления энергетическим режимом электродуговых печей переменного тока
13 Обзор существующих автоматических систем управления и оптимизации работы ДСП
14 Постановка задач
Глава 2 Выбор критерия оценки эффективности энергетического режима ДСП
21 Обзор критериев оптимизации управления энергетическим режимом электродуговых печей
22 Расчет электрических характеристик печи
23 Электрические характеристики печи
24 Производственно-экономические характеристики и выбор приоритетного критерия оценки эффективности энергопотребления электродуговой печи
25 Выводы по главе
Глава 3 Синтез системы управления энергетическим режимом ДСП
31 Математическая модель системы управления энергетическим режимом ДСП
32 Особенности синтеза стабилизирующих систем управления электрическим режимом электродуговой печи
33 Система поискового автоматического управления энергетическим режимом ДСП
34 Выводы по главе
Глава 4 Экспериментальная проверка работы системы автоматического управления энергетическим режимом ДСП
41 Физическая модель однофазной электродуговой печи
42 Практическая реализация системы поискового автоматического управления энергетическим режимом ДСП
43 Численное моделирование работы системы поискового автоматического управления трехфазной электродуговой печи 103 44 Исследование работы системы поискового автоматического управления энергетическим режимом электродуговой печи с помощью физического моделирования процесса плавки
45 Выводы по главе
Введение:
Актуальность работы. В настоящее время сверхмощные электродуговые сталеплавильные печи (ДСП), как агрегаты для производства стали, получают большое распространение, как в России, так и в мире. К преимуществам электродугового способа получения стали можно отнести высокую производительность агрегатов, способность использовать в качестве исходного сырья как традиционные полуфабрикаты (металлический лом, жидкий чугун), так и металлизированные окатыши. На сегодняшний день электродуговые печи считаются самыми распространенными и экологически чистыми агрегатами для выплавки стали. В России наибольшее распространение получают электродуговые печи переменного тока, которые обладают рядом эксплуатационных преимуществ перед дуговыми печами постоянного тока.
Основным источником тепловой энергии в дуговой сталеплавильной печи является электрический разряд — электрическая дуга. В столбе дуги выделяется большая мощность и вопросы рационального использования этой мощности для нагрева и плавления материалов, загруженных в печь, представляют большую сложность.
Сложности решения этой труднореализуемой, но необходимой в ситуации быстро развивающейся тенденции повышения стоимости энергоресурсов задачи объясняются тем, что трехфазная электродуговая печь является асимметричной нагрузкой, имеет нелинейные характеристики дуги и большие колебания реактивного сопротивления, обусловленные спецификой процесса. Даже если печь сконструирована симметрично, реактивное сопротивление будет существенно меняться в течение плавки, вызывая неконтролируемый дрейф статических рабочих характеристик.
Таким образом, эффективное управление электродуговым агрегатом переменного тока в процессе плавки исходного металлургического сырья является довольно сложной научно-технической задачей, нерешенной до настоящего времени в полном объеме, и остается одной из актуальных.
В данной работе исследуются вопросы создания поисковой экстремальной автоматической системы управления режимом энергопотребления электродуговыми печами переменного тока в условиях нестационарности характеристик объекта управления. В качестве цели оптимального управления принимается достижение максимальной экономии электроэнергии и производительности ДСП.
Цель диссертационной работы заключается в научном обосновании использования эффективного поискового метода экстремального управления и реализации на его основе системы автоматического управления энергетическим режимом электродуговых печей переменного тока, обеспечивающей снижение энергозатрат и увеличение производительности агрегата путем сокращения времени процесса расплавления.
Вопросы, решаемые в работе: исследование зависимости энергетических и экономических итоговых показателей эффективности электросталеплавильного процесса от параметров подводимой к ДСП электрической энергии; научное обоснование перспективности использования поисковой экстремальной системы автоматического управления энергетическим режимом ДСП переменного тока, с целью повысить эффективность ее энергопотребления; разработка математического pi алгоритмического обеспечения поисковой экстремальной системы управления энергетическим режимом электродуговой печи переменного тока; разработка программной реализации функционирования системы автоматического управления энергетическим режимом электродуговых печей, работающей в поисковом режиме, численное моделирование ее работы; разработка физической модели процесса плавления в ДСП переменного тока и исследование процессов плавки на физической модели с использованием поисковой экстремальной системы управления энергетическим режимом печи, при существенном дрейфе рабочих ее характеристик.
Научная новизна: на основе исследования корреляционной связи между случайными функциями времени входа и выхода унимодальной статической характеристики объекта управления (током и мощностью дуги) разработана система поискового экстремального управления энергетическим режимом электродуговой печи, с целью повысить эффективность ее энергопотребления; структура системы управления энергетическим режимом дуговой печи переменного тока, реализующей поисковое экстремальное управление энергетическим режимом электродуговой печи; математическое и алгоритмическое описание системы управления энергетическим режимом электродуговой печи переменного тока, реализующей поисковое экстремальное управление энергетическим режимом электродуговой печи программная реализация алгоритма поискового экстремального метода автоматической оптимизации управления энергетическим режимом электродуговой печи; созданная физическая модель ДСП для исследования разрабатываемого программного обеспечения реализующего функции автоматической оптимизации управления энергетическим режимом электродуговой печи.
Практическая ценность. Создана система автоматического управления энергетическим режимом электродуговой печи, реализующей рациональное (близкое к оптимальному) управление с целью повышения часовой про-изводителности, что позволит сократить время плавки, путем ускорения процесса расплавления шихтовых материалов, сократить расход электроэнергии путем сокращения времени плавки.
На защиту выносятся следующие основные результаты и положения: обоснование целесообразности реализации рационального эфективного режима энергопотребления электродуговой печи по критерию максимальной производительности; разработка системы поисковой экстремальной оптимизации управления энергетическим режимом электродуговой печи на основе исследования корреляционной связи между случайными функциями времени входа и выхода унимодальной статической характеристики объекта управления (током и мощностью дуги); структурное и алгоритмическое решения для построения системы автоматического управления энергетическим режимом ДСП с использованием поискового и экстремального управления; результаты математического и реального физического моделирования в лабораторных и промышленных условиях работы системы автоматического поискового экстремального управления энергетическим режимом электродуговой печи, подтверждающие эффективность предлагаемого метода.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались: на всероссийской научно-технической конференции «Создание и внедрение корпоративных информационных систем (КИС) на промышленных предприятиях Российской Федерации» (г. Магнитогорск, 2005); на 64-ой, 65-ой и 66-ой научно-технических конференциях по итогам научно-исследовательских работ (г.' Магнитогорск, МГТУ, 2006, 2007, 2008 гг.); на Всероссийской молодежной научной конференции «Мавлютовские чтения», посвященной 75-летию УГАТУ (г. Уфа, 2007 г.); на VI Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Современные информационные технологии в науке, образовании и практике» (г. Оренбург, 2007 г.); на IV Международной научно-практической конференции «Печные агрегаты и энергосберегающие технологии в металлургии и машиностроении» (г. Москва, 2008 г.)
Публикации. Положения работы изложены в 11 основных печатных работах, две из которых опубликованы в журналах, рекомендованных ВАК для публикации основных результатов ислледований.
Личный вклад автора заключается в создании поисковой экстремальной системы автоматического управления энергетическим режимом электродуговой печи переменного тока на основе исследования корреляционной связи между случайными функциями времени входного и выходного сигналов унимодальной статической характеристики объекта управления (током и мощностью дуги), программной реализации алгоритмов системы автоматической оптимизации управления энергетическим режимом электродуговых печей, а также в создании физической модели процесса и исследовании особенностей функционирования предлагаемой системы на этой модели.
