К решению задачи контроля температуры металла в АСУ ТП методических печей

Автор: Панферов Владимир Иванович, Панферов Сергей Владимирович

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия @vestnik-susu-metallurgy

Рубрика: Металлургическая теплотехника и теплоэнергетика

Статья в выпуске: 4 т.21, 2021 года.

Бесплатный доступ

Введение. В условиях повышения требований к качеству нагрева металла перед прокаткой задача совершенствования автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУ ТП) нагревательных печей является вполне актуальной. Цель исследования: установить наиболее рациональные способы и процедуры решения задачи контроля температуры металла в рамках АСУ ТП методических печей. Материалы и методы. Выполнен анализ и обобщение литературных данных по проблеме. Посредством физико-технического подхода определены приемлемые технические структуры подсистем контроля. Результаты. Рекомендована система, включающая как датчик температуры кладки или температуры рабочего пространства в зоне, так и два пирометра, один из которых свизирован на металл, находящийся в начале зоны, а второй - на ее конечном участке. Такая система, во-первых, будет определять средневзвешенную температуру металла в зоне, что весьма важно для качественной работы систем автоматического регулирования (САР) температурного режима зоны, а во-вторых, систематическая погрешность измерения будет исключаться с помощью датчика температуры кладки или температуры рабочего пространства. Указаны причины, из-за которых предпочтительнее использовать датчик радиационной температуры рабочего пространства. Такие исправленные сигналы пирометров могут быть использованы не только в САР температурного режима зон печи, но, например, и для адаптации используемых моделей нагрева. Обоснована структура математической модели, пригодная для контура обратной связи АСУ ТП, показана целесообразность описания нагрева слябов одномерным уравнением теплопроводности в сочетании с зональным методом расчета и экспериментальной настройкой моделей внешнего теплообмена. Приведена характеристика различных алгоритмов контроля температурных полей слябов. Отмечена допустимость условно симметричного описания процесса нагрева, обусловленная возможностью такого выбора уставок (заданий) регуляторов температуры нижних зон методических печей, при котором динамика среднемассовых температур верхней и нижней половин сляба будет практически полностью совпадать. Заключение. Результаты работы могут быть использованы при разработке и совершенствовании АСУ ТП нагревательных печей.

Еще

Качество нагрева металла перед прокаткой, методическая печь, контроль температуры поверхности слябов, датчик фонового излучения, модель для контура обратной связи, автоматизированная система управления

Короткий адрес: https://readera.org/147236546

IDR: 147236546   |   DOI: 10.14529/met210408

Список литературы К решению задачи контроля температуры металла в АСУ ТП методических печей

  • Шупе, В. Обзор современного состояния управления печами с помощью вычислительной техники / В. Шупе, Г. Талер // Черные металлы. Пер. с нем. – 1987. – № 20. – С. 9–14.
  • Райницхубер, Ф. Применение современных технологий в печах прокатных станов / Ф. Райницхубер, Х.П. Домельс // Черные металлы. Пер. с нем. – 1990. – № 8. – С. 47–58.
  • Сидорцев, А.С. Измерение высоких температур в печах / А.С. Сидорцев, В.А. Злобин // Информатизация и системы управления в промышленности. – 2019. – № 3 (81). – С. 56–59.
  • Автоматическое управление металлургическими процессами / А.М. Беленький, В.Ф. Бердников, О.М. Блинов, В.Ю. Каганов. – М.: Металлургия, 1989. – 384 с.
  • Епишин, А.В. Измерение температуры металла в печах станов горячей прокатки / А.В. Епишин, В.В. Кузнецов, Р.С. Бегинин // Теплотехника и информатика в образовании, науке и производстве: сб. докл. I Всерос. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых (TIM’2012) с междунар. участием, 29–30 марта 2012 г., [г. Екатеринбург]. – Екатеринбург: [УрФУ], 2012. – С. 46–50.
  • Шатохин, К.С. Совершенствование режимов нагрева металла в методических печах на основе развития экспериментальных методов исследования и информационно-теплотехнического моделирования: автореф. … дис. канд. техн. наук / К.С. Шатохин. – М.: МИСИС, 1995. – 20 с.
  • Титаев, А.А. Совершенствование технологии нагрева горячедеформированных труб на основе анализа теплофизических процессов: дис. … канд. техн. наук / А.А. Титаев. – Екатеринбург: УрФУ, 2015. – 158 с.
  • Автоматизация методических печей / Л.И. Буглак, И.Б. Вольфман, С.Ю. Ефроймович и др. – М.: Металлургия, 1981 – 196 с.
  • Автоматизированное управление тепловой нагрузкой методических нагревательных печей / Б.Н. Парсункин, В.И. Панферов, А.И. Леонтьев, В.А. Обрезков // Сталь. – 1982. – № 7. – С. 88–89.
  • Парсункин, Б.Н. Изучение четырехзонной методической печи как объекта автоматического управления / Б.Н. Парсункин, Н.И. Иванов, А.В. Слесарев // Сталь. – 1975. – № 11. – С. 1056–1058.
  • Котов, К.И. Промышленные системы автоматизации металлургических агрегатов / К.И. Котов, М.А. Шершевер. – М.: Металлургия, 1980. – 256 с.
  • К вопросу формирования импульса для системы автоматического регулирования теплового режима методических печей / Б.Н. Парсункин, В.И. Панферов, Г.Ф. Обухов и др. // Теплотехника процессов выплавки стали и сплавов: межвуз. сб. – Свердловск, 1984. – Вып. 8. – С. 119–124.
  • Парсункин, Б.Н. Энергосберегающий нагрев непрерывнолитых заготовок в нестационарных условиях работы методических печей / Б.Н. Парсункин, С.М. Андреев, Т.У. Ахметов // Сталь. – 2014. – № 4. – С. 48–52.
  • Лисиенко, В.Г. Улучшение топливоиспользования и управление теплообменом в металлургических печах / В.Г. Лисиенко, В.В. Волков, Ю.К. Маликов. – М.: Металлургия, 1988. – 231 с.
  • Автоматизированная система контроля температуры нагревательной печи стана 2000 с применением микро-ЭВМ / А.Г. Картшевский, Л.И. Буглак, М.Б. Резников, М.Б. Каган // Сталь. – 1985. – № 1. – С. 90–92.
  • Капплер, Х. Промышленное измерение температуры в нагревательных и термических печах / Х. Капплер, Р. Клима, М. Шульте // Черные металлы. Пер. с нем. – 1996. – № 1. – С. 43–48.
  • Rudiger, A. Stock temperature in reheat furnaces / A. Rudiger // Steel Times. – 1989. – Vol. 217, no. 12. – P. 662.
  • Patent 4675826 USA. Temperaturs control system / Charles B. Gentry, David R. Dietz, Granco-Clark Inc. – 1987.
  • Торопов, Е.В. Некоторые проблемы построения АСУ ТП нагревательных печей / Е.В. Торопов, В.И. Панферов // Изв. вузов. Черная металлургия. –1991. – № 2. – С. 93–96.
  • Панферов, В.И. Инструментально-расчетный контроль температуры металла в АСУ ТП методических печей / В.И. Панферов // Изв. вузов. Черная металлургия. – 1996. – № 8. – С. 63–66.
  • Панферов, В.И. Методы контроля температуры металла в АСУ ТП методических печей / В.И. Панферов // Изв. вузов. Черная металлургия. – 2002. – № 10. – С. 57–61.
  • Панферов, В.И. Автоматизация протяжных термоагрегатов с ЭКН / В.И. Панферов, Г.П. Кулаченков, Ю.Н. Портсман // Сталь. – 1990. – № 2. – С. 75–77.
  • Бутковский, А.Г. Управление нагревом металла / А.Г. Бутковский, С.А. Малый, Ю.Н. Адреев. – М.: Металлургия, 1981. – 272 с.
  • Шупе, В. Опыт ведения процесса нагрева при помощи УВМ для различных типов печей и геометрических параметров загружаемых заготовок / В. Шупе // Черные металлы. Пер. с нем. – 1992. – № 8. – С. 14–20.
  • Автоматизированное задание температур зон печи с шагающими балками при помощи ПЭВМ / Ф. Кестер, Х.Й. Вик, А. Фунгини, Б. Пасторино // Черные металлы. Пер. с нем. – 1991. – № 11. – С. 15–22.
  • Лисиенко, В.Г. Математическое моделирование теплообмена в печах и агрегатах / В.Г. Лисиенко, В.В. Волков, А.Л. Гончаров. – Киев: Наукова думка, 1984. – 230 с.
  • Арутюнов, В.А. Математическое моделирование тепловой работы промышленных печей / В.А. Арутюнов, В.В. Бухмиров, С.А. Крупенников. – М.: Металлургия, 1990. – 239 с.
  • Гончаров, А.Л. Использование математической модели пламенной печи для разработки АСУ ТП нагрева металла / А.Л. Гончаров, В.Г. Лисиенко, И.М. Резник // Изв. вузов. Черная металлургия. – 1991. – № 4. – С. 77–81.
  • Статистическое моделирование нагрева металла в проходных печах с учетом профиля греющей среды / С.П. Герасимов, С.Ю. Ефроймович, М.Д. Климовицкий, В.Н. Хлопонин // Изв. вузов. Черная металлургия. – 1984. – № 9. – С. 115–117.
  • Горячая загрузка балочных заготовок в методическую печь толкательного типа на комбинированном прокатном стане / Г. Кламмер, Х.Й. Хайдемюллер, Б. Циммерман, Г. Лахман // Черные металлы. Пер. с нем. – 1998. – № 4. – С. 42–48.
  • Панферов, В.И. Моделирование нагрева окисляющихся слябов / В.И. Панферов // Изв. вузов. Черная металлургия. – 1994. – № 10. – С. 52–55.
  • Панферов, В.И. Выбор уставок регуляторов температуры нижних зон методических печей / В.И. Панферов, Е.В. Торопов // Изв. вузов. Черная металлургия. – 1991. – № 6. – С. 78–80.
  • Панферов, В.И. Оценка температурных полей массивных тел по наблюдаемым величинам процесса нагрева / В.И. Панферов // Изв. вузов. Черная металлургия. – 1988. – № 7. – C. 112–115.
  • Панферов, В.И. Оценка температуры массивного тела по измеряемым величинам процесса теплообмена / В.И. Панферов, Н.А. Тренин, С.В. Панферов // Вестник ЮУрГУ. Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника». – 2018. – Т. 18, № 1. – С. 133–139. DOI: 10.14529/ctcr180116
  • Панферов, В.И. Об алгоритмах вычисления некоторых показателей качества нагрева массивных тел / В.И. Панферов // Изв. вузов. Черная металлургия. – 1988. – № 5. – C. 116–118.
  • Панферов, В.И. Алгоритмизация контроля качества нагрева металла в печах / В.И. Панферов // Изв. вузов. Черная металлургия. – 1989. – № 4. – C. 140–144.
  • Определение температурного состояния слябов перед прямой прокаткой на широкополосном стане с помощью математической модели / М.М. Сафьян, А.И. Молчанов, А.С. Солтан, В.П. Яланский // Сталь. – 1999. – № 8. – С. 37–40.
  • Определение конца отжига холоднокатаных рулонов стали в колпаковых печах / Ю.Д. Бондарь, С.А. Грищенко, А.А. Грищенко, Т.С. Гош // Механизация и автоматизация управления. – 1989. – № 2. – С. 44–46.
Еще
Статья научная