Андреев Сергей Михайлович Теоретические основы и практическая реализация энергосберегающего оптимального управления нагревом непрерывнолитых заготовок в печах проходного типа

Краткое описание

Андреев Сергей Михайлович Теоретические основы и практическая реализация энергосберегающего оптимального управления нагревом непрерывнолитых заготовок в печах проходного типа

ОГЛАВЛЕНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

доктор наук Андреев Сергей Михайлович

ВВЕДЕНИЕ

1 ТЕОРЕТИКО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ РАЗРАБОТОК В ОБЛАСТИ ПОСТРОЕНИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ НАГРЕВОМ НЕПРЕРЫВНОЛИТЫХ ЗАГОТОВОК В ПЕЧАХ ПРОХОДНОГО ТИПА

1.1 Технологические последовательности производства листового проката

1.2 Конструкции и технологические особенности нагревательных печей проходного типа для нагрева слябовых заготовок перед прокаткой

1.3 Особенности температурных режимов методических печей

1.3.1 Параметры нагрева слябовых заготовок перед обработкой металла давлением

1.3.2 Экономические показатели нагрева слябовых заготовок перед обработкой металла давлением

1.4 Режимы оптимизации управления нагревом слябовых заготовок

в нагревательных печах

1.4.1 Цели и задачи оптимизации теплового режима нагревательных печей

1.4.2 Стратегия и критерии оптимальных режимов нагрева металла

1.4.3 Принципы оптимального управления нагревом массивных тел в нагревательных печах с критериями, опреде-

ляющими технологические требования по времени нагрева

1.4.4 Технологические требования при реализации оптимального управлении нагревом заготовок перед обработкой

металла давлением

1.5 Принципы оптимизации процесса сжигания топлива в рабочем

пространстве нагревательных печей

1.6 Информационное и техническое обеспечение системы управления нагревом заготовок в методических печах

1.6.1 Структура АСУ ТП участка нагревательных печей широкополосного стана горячей прокатки

1.6.2 Комплекс технических средств АСУ ТП участка нагрева заготовок

1.7 Основные концепции решения проблемы энергосберегающего оптимального управления нагревом непрерывнолитых заготовок перед обработкой металла давлением

Выводы по главе

2 ОПТИМИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ НАГРЕВОМ МЕТАЛЛА В ПЕЧАХ ПРОХОДНОГО ТИПА ПРИ МИНИМИЗАЦИИ РАСХОДА ТОПЛИВА

2.1 Постановка и решение задачи оптимального управления нагревом металла с минимизацией затрат топлива на нагрев

2.1.1 Постановка задачи оптимального управления нагревом

2.1.2 Численное решение задачи теплопроводности с учетом нелинейности теплофизических характеристик

2.1.3 Зависимость теплофизических свойств стали от температуры

2.1.4 Методика определения значений сопряженных переменных в задаче оптимального управления

2.2 Метод определения траектории оптимального управления нагревом непрерывнолитой заготовки и исследование её эффективности

2.3 Алгоритмы реализации оптимального режима нагрева металла с учетом конструкционных и технологических ограничений

2.3.1 Алгоритм определения оптимальной траектории нагрева

с учетом ограничений на управляющее воздействие

2.3.2 Алгоритм определения оптимальной траектории нагрева

с учетом технологических ограничений

2.3.3 Алгоритм управления процессом нагрева заготовки с учетом ограничений на величину термонапряжений возникающих в нагреваемой заготовке

Выводы по главе

3 СТРУКТУРА И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМЫ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ НАГРЕВОМ МЕТАЛЛА В НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПЕЧАХ ПРОХОДНОГО ТИПА

3.1 Структурная схема системы оптимального управления процессом нагрева заготовок в методической печи

3.2 Методика прогнозирования и коррекции времени нагрева заготовки в нагревательной печи

3.3 Метод определение качества нагрева заготовок на выходе из нагревательной печи

3.4 Информационная система программно-инструментального контроля теплового состояния заготовок на выдаче из методической печи

3.4.1 Результаты экспериментальных исследований режимов работы методических печей прокатного стана для реализации программно-информационной системы контроля качества нагрева металла перед прокаткой

3.4.2 Результаты исследования работы системы контроля конечного теплового состояния заготовки перед выгрузкой

из нагревательной печи

3.4.3 Результаты иследований по повышению точности определения текущего температурного состояния заготовок на выдаче из нагревательной печи с учетом конвективного теплообмена

3.4.4 Результаты исследований по определению влияния предыстории нагрева металла в предыдущей зоне на величину отклонения прогнозируемой температуры раската

от измеренной

3.4.5 Результаты оценки влияния дрейфа (смещения) статической характеристики при изменении темпа прокатки на отклонение расчетной прогнозируемой температуры раската от измеренной

Выводы по главе

4 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И РЕАЛИЗАЦИЯ АДАПТИВНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМ СОСТОЯНИЕМ НАГРЕВАТЕЛЬНОЙ ПЕЧИ В НЕСТАЦИОНАРНЫХ

УСЛОВИЯХ РАБОТЫ

4.1 Теоретическое обоснование двухконтурной системы управления процессом сжигания топлива

4.2 Система автоматической оптимизации управления процессом сжигания топлива

4.2.1 Структурная схема двухконтурной системы автоматической оптимизации

4.2.2 Оптимизирующий алгоритм управления по запоминанию максимума скорости изменения выходного параметра процесса

4.2.3 Способ построения системы автоматической оптимизации управления процессом сжигания топлива

4.2.4 Оптимизирующий алгоритм управления по запоминанию максимума скорости изменения выходного параметра процесса

4.3 Результаты исследования работы алгоритма автоматической оптимизации процессом сжигания газообразного топлива

4.4 Методика формирования последовательности работы контуров в системе автоматической оптимизации управления тепловым режимом в рабочем пространстве нагревательной печи

4.5 Математическая модель системы автоматической оптимизации управления тепловым режимом нагревательной печи

4.6 Результаты моделирования процесса функционирования системы оптимизации управления тепловым режимом в рабочем пространстве промышленной печи

4.6.1 Статические характеристики процесса управления тепловым режимом

4.6.2 Результаты исследования переходных процессов в системе управления тепловым режимом

Выводы по главе

5 ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ НАГРЕВОМ МЕТАЛЛА НА ПРОМЫШЛЕННОЙ НАГРЕВАТЕЛЬНОЙ ПЕЧИ ПРОХОДНОГО ТИПА

5.1 Результаты исследования характеристик нагревательных печей широкополосных станов горячей прокатки при реализации энергосберегающего оптимального управления

5.1.1 Основные характеристики нагревательной печи стана 2500 ПАО «ММК»

5.1.2 Организация процесса сжигания смешанного газа в нагревательных печах стана 2500 ПАО «ММК»

5.1.3 Характеристики теплового режима нагревательных печей стана 2500 ПАО «ММК»

5.2 Результаты исследования эффективности энергосберегающих режимов нагрева путем физического моделирования на экспериментальной установке

5.2.1 Описание конструкции экспериментальной установки

5.2.2 Способ экспериментального исследования влияния ограничений на процесс оптимального управления нагревом

в режиме максимального быстродействия

5.2.3 Методика адаптации модели оптимального управления нагревом для условий экспериментальной установки

5.2.4 Результаты реализации расчетных режимов оптимального

управления нагревом на исследовательской установке

5.3 Результаты экспериментальной проверки работы системы оптимального управления нагревом в нагревательных печах широкополосного стана

5.3.1 Технологические особенности функционирования микропроцессорной системы управления тепловым режимом нагревательной печи

5.3.2 Обоснование работы системы управления соотношением «газ - воздух» в нагревательных печах стана

5.3.3 Обоснование работы системы автоматического энергосберегающего режима нагрева металла в нагревательных печах стана

5.3.4 Программное обеспечение микропроцессорного контроллера автоматической системы энергосберегающего управления тепловым режимом методической печи

5.4 Результаты эксплуатации микропроцессорной системы управления тепловым режимом и расчет экономического эффекта

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А Приложение Б

305

ВВЕДЕНИЕ