Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Обзор способов и средств автоматического контроля состояния обмазки во вращающихся обжиговых печах, а также и подходов для ее автоматизированного восстановления .
1.1 Обзор особенностей технологического состояния футеровки и обмазки и их влияния на процесс обжига материала.
1.2 Обзор современных средств и методов контроля состояния обмазки и футеровки
1.3 Обзор методик анализа эксплуатационного состояния слоя обмазки и футеровки .
1.4 Обзор средств и методов восстановления обмазки. " 22
1.5 Современное состояние технологии и автоматического управления сложными технологическими процессами.
1.6 Принципиальные схемы автоматизированной системы контроля сколов обмазки и ее восстановления
1.7 Выводы по главе 1. 35
Глава 2 Характеристика печи как объекта управления, выявление сколов обмазки, оценка и математическое описание их развития.
2.1 Формальное описание процесса образования обмазки и ее разрушения.
2.2 Характеристика печи как объекта автоматического управления
2.3 Принцип многоканальной системы управления технологическим процессом с применением УВМ.
2.4 Схема извлечения информации о возникновении и эволюции скола обмазки.
2.5 Принципы расчета характеристик дефекта и прогнозирования его последующей эволюции.
2.6 Выводы по главе 2. 59
Глава 3 Математические принципы автоматизированного контроля состояния обмазки и футеровки вращающихся печей в процессе их работы, информационные структуры для представления и хранения сведений о сколах в памяти ЭВМ .
3.1 Основные понятия и определения теории излучения, тепловой контроль.
3.2 Принципы тепловизионного контроля состояния внешней поверхности корпуса вращающейся печи .
3.3 Математические методы автоматизированного контроля состояния обмазки и футеровки вращающихся печей в процессе их работы.
3.4 Алгоритм анализа эволюции процесса и структура базы данных.
3.5 Выводы по главе 3. 74
Глава 4 Автоматизированное устранение сколов обмазки и футеровки вращающейся печи без ее остановки, функциональная схема автоматической системы .
4.1 Описание реализации предлагаемого способа восстановления сколов обмазки на футеровке вращающейся печи.
4.2 Методика автоматизированного устранения сколов обмазки на футеровке вращающейся печи .
4.3 Структурная схема, ФСА, описание работы модели прогнозирования роста дефекта обмазки.
4.4 Выводы по главе 4. 94
Заключение и выводы по работе. 95
Литература 97
- Обзор методик анализа эксплуатационного состояния слоя обмазки и футеровки
- Характеристика печи как объекта автоматического управления
- Принципы тепловизионного контроля состояния внешней поверхности корпуса вращающейся печи
- Методика автоматизированного устранения сколов обмазки на футеровке вращающейся печи
Введение к работе
Актуальность работы.
Основными направлениями технического прогресса металлургической отрасли являются: внедрение высокопроизводительного энергосберегающего оборудования и интенсификация технологических процессов при одновременном обеспечении безопасности и безаварийности их эксплуатации. С увеличением производительности футерованных печных агрегатов существенно возрастает необходимость продления кампании исправной службы их футеровки. К таким агрегатам относятся мощные вращающиеся печи, широко используемые, для обжига сыпучих материалов не только в металлургической, но и в других отраслях промышленности. Из-за ремонта огнеупорной футеровки высокопроизводительные вращающиеся печи простаивают около 5-10% календарного времени, что существенно снижает коэффициент их использования, повышает общие затраты на ремонт оборудования, а также энергозатраты на холостой ход при пуске и остановке печи для ремонта.
При анализе причин разрушения футеровки вращающихся печей было выявлено, что значительная часть повреждений футеровки вызвана ее прогарами вследствие несвоевременного выявления сколов и обрушения, и последующего восстановления «обмазки». Это, в свою очередь, связано с отсутствием оперативных методов контроля состояния «обмазки», а также средств устранения выявленных сколов без остановки и охлаждения всей внутренней поверхности печи. Все эти факторы приводят к существенным потерям производительности, авариям, большим материальным и энергетическим затратам.
Поэтому в диссертации поставлена и решена актуальная задача создания способов, алгоритмов и автоматических систем своевременного выявления и устранения дефектов в теплозащитной обмазке вращающейся печи без остановки ее работы.
Цель работы - сокращение энергозатрат, повышение производительности, безопасности и безаварийности эксплуатации высокопроизводительных вращающихся печей за счет автоматизации контроля и устранения дефектов в теплозащитной обмазке ее внутренней поверхности.
Методы исследования: математическое моделирование для формального графоаналитического описания технологического процесса и выработки принципов его автоматизации; методы теплового неразрушающего контроля и компьютерного зрения при разработке алгоритмов оперативного оценивания состояния обмазки в печи; методы активного и пассивного эксперимента для идентификации характеристик процесса; математическая статистика для обработки экспериментальных данных; численные методы для создания
компьютерных моделей и проверки эффективности созданных алгоритмов и автоматических систем управления на реально действующих вращающихся печах.
Научная новизна диссертации заключается в следующем:
составлено математическое описание и разработан алгоритм процесса образования дефектов на теплозащитной обмазке внутренней поверхности вращающейся обжиговой печи;
разработана математическая модель прогноза эволюции дефекта и исследованы возможные варианты развития аварийных ситуаций;
синтезированы алгоритмы автоматизированного анализа предаварийных ситуаций и логические условия принятия своевременных решений по предотвращению развития выявленных дефектов;
разработан способ автоматического контроля состояния обмазки и футеровки, позволяющий оперативно оценить место и характер обрушения обмазки, а также скорость его развития до опасного эксплуатационного состояния печи;
разработан способ автоматизированного восстановления обмазки, путем направленного изменения температуры на внутренней поверхности поврежденной области за счет введения пыли в возвратный воздух, для рассеивания тепла и создания условий для восстановления обмазки без остановки работы вращающейся печи (Патент РФ по заявке на изобретение РФ №2009112000 от 01.04.2009, подробное описание на сайте ФИПС-РФ);
разработаны структура и функциональная схема автоматической системы, реализующей алгоритмы устранения дефектов в теплозащитной обмазке внутренней поверхности печи без остановки ее работы;
проведены испытания разработанных алгоритмов контроля и управления на действующих промышленных печах, получены качественные и количественные оценки эффективности их реализации.
Практическая значимость работы заключается в том, что промышленная реализация ее результатов, обеспечивает сокращение простоев печи не менее 6^-7 % на восстановление футеровки, снижает вероятность возникновения аварийных ситуаций, сокращает теплопотери или расход энергоносителей на 20-К25 %, увеличивает срок службы футеровки печи без капитального ремонта не менее, чем на 2 - 2,5 месяца и одновременно повышает безопасность выполнения работ по восстановлению обмазки печи в межремонтном отрезке времени. Результаты работы приняты к внедрению, согласно договору НИОКР № 01/08-501 от 10.06.2008 (Тема НИОКР НИТУ «МИСиС» № 1014028); акты и расчет экономического эффекта прилагаются. Положения диссертационной работы используются в учебном процессе НИТУ «МИСиС» при чтении курсов
«Математические модели технологических процессов», «Моделирование систем» для студентов специальности «Автоматизация технологических процессов и производств (в металлургии)».
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих международных научных конференциях и семинарах: «Современное оборудование и технологии обжига цементного клинкера» (Белгород-2008), «Огнеупоры для промышленности» (Москва-2009), «Металлургия цветных металлов. Проблемы и перспективы» (Москва-2009), «Моделирование, идентификация, синтез систем управления» (Крым, Украина, 2008-2010), конкурсе проектов аспирантов, докторантов и молодых ученых МИСиС, направленных на проведение фундаментальных исследований (Победитель конкурса 2009 г.), научно-практических семинарах кафедры КИУСА.
Личный вклад аспиранта.
Все выносимые на защиту научные положения, технические решения и выводы разработаны соискателем лично. В основных научных работах по теме диссертации, опубликованных в соавторстве, лично аспирантом разработаны:
математическая модель выявления участка предполагаемого обрушения обмазки на его ранней стадии, математическая модель отслеживания и анализа развития сколов обмазки, математическая модель и алгоритмы расчета характеристик скачка, математическая модель отслеживания пятна для применения методики восстановления с помощью пылевоздушного потока, структура и функциональная схема автоматической системы реализации алгоритмов устранения сколов в защитной обмазке футеровки печи без остановки ее работы, разработан способ автоматизированного восстановления обмазки, путем направленного изменения температуры на внутренней поверхности поврежденной области за счет введения пыли в возвратный воздух, для рассеивания тепла и создания условий для восстановления обмазки без остановки работы вращающейся печи (патент на изобретение России по заявке №2009112000 от 01.04.2009). Патентодержатель НИТУ «МИСиС», подробное описание на сайте ФИПС Роспатента.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 98 наименований, приложений. Основная часть работы изложена на 105 стр. машинописного текста, содержит 23 рисунка.
Обзор методик анализа эксплуатационного состояния слоя обмазки и футеровки
Одним из ранее используемых способов определения «скола» обмазки является контроль температуры внутри печи [8], с использованием радиационного пирометра установленного на горячей головке печи [11]. Оператор печи регистрирует уменьшение температуры в зоне спекания за нижнее предельное значение, свидетельствующее о значительном «сколе» обмазки [8]. Такой спад теплонапряжения в печи происходит через 10-30 минут после каждого значительного обрушения обмазки [16]. В виду невысокой информативности и значительной инертности получаемых сведений данный способ контроля температуры был вытеснен более совершенными способами [21].
На некоторых предприятиях распространение получил способ измерения температуры нагретой поверхности печи с помощью оптического пирометра [16]. Однако такой способ отличается длительным временем сканирования, так процесс получения полного температурного профиля печи может составлять до 30 минут. Для более надежного обнаружения перегрева корпуса печи приходится прибегать также к довольно опасной визуальной оценке [16]. Такое запаздывание не позволяет непрерывно и своевременно выявить локальное обрушение обмазки, что влечет за собой более масштабное разрушение футеровки и прогрева корпуса печи вплоть до его деформации [1], обычно сопровождаемое разрушениями несущих элементов печи.
Также применялись механоэлектронные системы для автоматической оценки и регистрации температуры футеровки через температуру корпуса вращающейся печи. Так, например, устройство «Сиомат» [22] представляет собой два тепловизора, перемещаемые вдоль поверхности корпуса печи по рельсам. При измерительном ходе тележки скорость перемещения сканирующего устройства плавно согласуется с различной частотой вращения печи, при помощи преобразователя частоты. Регулирование скорости перемещения сканирующего устройства осуществляется при помощи электронных блоков и пульта управления. Недостатками данного способа является зондирование футеровки печи по спирали в виду особенностей способа измерения, что не позволяет получить удобную схему для оценки состояния футеровки. Главное этот способ позволяет находить проблемные участки с большим запозданием, поскольку за время перемещения устройства может начаться процесс разрушения обмазки и время на его устранение будет недостаточно. Соответственно уменьшается вероятность своевременного восстановления обмазки. Кроме того надежность непрерывной работы такой системы очень низка из-за вибраций, высоких температур и запыленности.
Фирма «Сименс» разработала прибор СИДРАМ [8], подающий на пульт управления сигнал об обрушении обмазки в течении 1-2 минут после того, как это произошло. Источником информации для обнаружения обрушения обмазки служит ток якоря главного привода вращающейся печи, по которому можно оценить вращающий момент. Метод основан на цифровой обработке измеренного тока якоря, и синхронизации измерений со скоростью вращения печи путем измерения числа оборотов приводного двигателя и определения колебаний вращающего момента. Таким образом, удается выявить значительные «скачки», обозначающие обрушение обмазки. Вместо используемой ранее диаграммы самописца с записью тока якоря, информация представлена в виде среднего значения тока якоря, и «скачка» нагрузки на привод печи. Благодаря довольно быстрому обнаружению разрушения обмазки и снижению числа оборотов печи предотвращается недожог клинкера, и снижается пик мощности, что способствует незначительной экономии энергоресурсов, но появлению динамических колебаний усилий на валу привода. Однако, несмотря на то, что данная система позволяет эффективно отслеживать общее состояние обмазки, информацию о величине «скола», а соответственно уровень опасности можно узнать довольно приблизительно и не в момент появления дефекта футеровки. Также не удается получить точную информацию о местоположении и границах «скола», что затрудняет задачу по восстановлению обмазки. Но самое главное, «скол» должен быть достаточно велик, чтобы электропривод мог почувствовать изменение нагрузки, т. е. размер «скола» должен вызвать изменение нагрузки превышающие естественные помехи на приводном валу.
Впоследствии контрольно измерительные приборы для измерения внешней температуры корпуса печи, эволюционировали до высокоскоростных линейных сканеров [9]. Альтернативой для измерения температуры послужили чувствительные к инфракрасному излучению тепловизионные камеры [23, 24]. Головка камеры расположенная на расстоянии 30-50 метров от печи, вращаясь, как правило 8 оборотов в секунду, осуществляет обзор печи на всем контролируемом отрезке в угловом секторе 80 С [25]. При каждом обороте камера улавливает инфракрасное излучение вдоль оси печи [22]. Снятый сигнал передается в блок памяти ЭВМ. Обработка данных включает в себя пересчет сигналов с камеры, в показания температуры [81], группировка данных и привязка к месту поверхности кожуха печи [22]. Система имеет функцию представления температуры корпуса печи в виде графиков и функцию вывода из температурного поля отдельных значений [26]. Резкое нарушение защитного слоя может быть определено по возмущениям температурных профилей [11]. Но такие возмущения становятся заметными лишь спустя значительное время, из-за инертности прогрева футеровки, а соответственно и кожуха печи [4], что сокращает возможности для благоприятного восстановления обмазки.
В подобных системах стало возможным строить примерные графики срока службы футеровки. График прогнозного срока службы футеровки возможно построить до достижения минимальной или заданной ее толщины [9]. Однако из-за ограниченного объема данных такой график может интерпретироваться лишь как индикатор проблемных участков обмазки.
Фирма Agema разработала прибор Thermoprofile [27, 28]. Инфракрасный линейный сканер [21, 29] прибора установленный на удалении 30-50 метров от печи, воспринимает инфракрасное излучение вдоль линии параллельной оси вращения печи [74-75]. Данные о температуре могут быть представлены в виде профилей температуры с указанием наименьшей температуры и значения усредненного по времени. Также возможно формирование температурных графиков или диаграмм. Информацию с прибора можно переводить в операторскую, выводить на экран, обрабатывать и архивировать. На основе этих данных диспетчер может осуществить необходимое воздействие на процесс восстановления обмазки с целью предотвращения разрушения обмазки.
Характеристика печи как объекта автоматического управления
Обжигаемый металлургический материал в зоне спекания имеет температуру 1400 и более С. При этих температурах он имеет примерно 25 -30 % жидкой фазы. На контакте материала с основным огнеупором футеровки в процессе их взаимодействия образуется дополнительное количество расплава в результате плавления низкотемпературных соединений и эвтектик.
Образующийся расплав хорошо смачивает поверхность огнеупора, частично проникает вглубь кирпича, взаимодействуя с его компонентами.
При вращении печи на участке дуги Тп-Тв-Тн (рис. 2.1) расплав нагревается за счет излучения факела до 1500 - 1530 С, вязкость его снижается, что способствует интенсивному «припеканию» обжигаемого материала к рабочей поверхности футеровки. На участке дуги печи Тн-Тп происходит охлаждение рабочей поверхности футеровки и жидкой фазы на ее поверхности, за счет передачи тепла слою обжигаемого материала и через футеровку, в окружающую среду. В точке Тп температура рабочей поверхности футеровки снижается до 1400 - 1420 С. Вязкость жидкой фазы при этом увеличивается, прочность сцепления клинкера с огнеупором возрастает. Этого становится достаточно, чтобы удержать на рабочей поверхности футеровки при выходе ее из-под обжигаемого материала слой клинкерных гранул диаметром до 15—20 мм (рис.2.1-а).
После того как участок футеровки с прилипшим слоем гранул клинкера выходит на участок дуги Тп-Тв-Тн и попадает под непосредственное воздействие факела, контактный участок вновь нагревается. Вязкость жидкой фазы снижается, но не на столько, чтобы все прилипшие гранулы клинкера оторвались, находясь в верхнем положении свода печи. Часть их, как правило наиболее мелких, удерживается на рабочей поверхности кирпича.
В результате вращения печи при многократном повторении отмеченного процесса рабочая поверхность футеровки полностью покрывается слоем прилипшего клинкера. В дальнейшем начинается второй этап образования обмазки — увеличение ее толщины, когда клинкер взаимодействует с огневой поверхностью обмазки, по химсоставу практически не отличающейся от него.
Поверхность прилипшего к футеровке слоя клинкера, обращенная внутрь печи, интенсивно нагревается. Количество жидкой фазы в нем увеличивается, а ее вязкость снижается. Создаются благоприятные условия для припекания следующего слоя обжигаемого материала (рис.2.1-6). Аналогично происходит образование и последующих слоев клинкерной обмазки. В результате увеличения толщины обмазки сечение печи на этом участке уменьшается, скорость газового потока увеличивается, возрастает теплоотдача от факела конвекцией и излучением. С другой стороны увеличивается тепловое сопротивление за счет увеличения толщины обмазки. Все это приводит к перегреву огневой поверхности обмазки до температуры Тв - 1560 - 1600 С.
Вязкость жидкой фазы снижается и при некотором ее критическом значении силы необходимой для удержания прилипшего клинкера становится недостаточно. И последующий слой обмазки, прилипшей в нижней части свода печи, отрывается в верхней части свода печи. Увеличение толщины обмазки прекращается, наступает динамическое равновесие процесса (рис.2.1-6). Оно определяется, с одной стороны -температурой в верхней точке свода печи Тв, где система испытывает усилие на разрыв, с другой - вязкостью и поверхностным натяжением жидкой фазы клинкера.
В результате значительного увеличения толщины обмазки происходит уменьшение сечения печи на этом участке, значительно увеличивается температура поверхностного слоя обмазки, что может привести к увеличению количества жидкой фазы в некоторых ее областях до критического уровня и как следствие понизится прочность сцепления обмазки с огнеупором (рис. 2.1-в). Уменьшение прочности сцепления обмазки с огнеупором при увеличении температуры, объясняется резким снижением вязкости жидкой фазы. Все это в конечном итоге приводит к обрушению обмазки. При этом оставшийся слой обмазки получит «термоудар», от 600 до 1200 С , поскольку его температура до обрушения верхнего слоя обмазки была значительно ниже, чем температура на ее поверхности. Это в свою очередь приведет к быстрому разрушению оставшегося слоя обмазки и «термоудару» по огнеупорному материалу от 800 - 1000 С до 1500 - 1540 С. (рис2.1-г.). Вследствие «термоудара» на поверхности самой огнеупорной футеровки появляются «микротрещены» и «сколы». Такие повторяющиеся термические удары в совокупности с химическим взаимодействием огнеупора с клинкером, образованием в кирпиче зональной структуры, приводит к скалыванию огнеупора, разрушению футеровки, перегреву корпуса печи до красного свечения, что может привести к возникновению на нем различных деформаций с последующей аварией, в связи с нарушением сбалансированной конструкции печи.
Принципы тепловизионного контроля состояния внешней поверхности корпуса вращающейся печи
Одно из основных понятий теплового излучения — абсолютно черное тело. Т.е. тело, которое поглощает всю, падающую на него энергию, ни сколько энергии не отражает, а только излучает. Использованные в работе приборы были откалиброваны по АЧТ. В современных тепловизионных приборах температура свечения различных объектов высчитывается путем сравнения с нулевым свечением абсолютно черного тела. Поскольку абсолютно черных тел в природе не существует, есть вещества (например, сажа или платиновая чернь), поглощательная способность которых близка к единице, но только в некоторых частотах, создано устройство, сколь угодно близкое по своим свойствам к абсолютно черному телу. Это почти замкнутая полость с маленьким отверстием. Излучение, проникшее внутрь через отверстие, прежде чем выйти обратно, претерпевает многократные отражения. При каждом отражении часть энергии поглощается, в результате чего почти все излучение любой частоты поглощается полостью. Т.о., по закону Кирхгофа функция частоты и температуры f(ot),T) есть не что иное, как испускательная способность абсолютно черного тела (гч.т.). г/а = f(co,T) а ч.т.=1 г ч.т = f(fi),T) Тепловой контроль согласно ГОСТ 23483-79 основан на взаимодействии теплового поля объекта с термометрическими чувствительными элементами (термопарой, фотоприёмником, жидкокристаллическим термоиндикатором и т.д.) и преобразовании параметров поля (интенсивности, температурного градиента и др.) в параметры электрического или другого сигнала и передаче его на регистрирующий прибор.
При разработке системы контроля состояния защитной обмазки футеровки вращающихся печных агрегатов были исследованы способы измерения температуры контролируемых объектов с помощью приборов теплового контроля разделенных на два класса: контактных и бесконтактных.
Наиболее распространёнными контактными измерителями температуры, используемыми при оценке тепловых полей, являются: термопары, металлические и полупроводниковые сопротивления, термоиндикаторы, однако для контроля больших поверхностей с высокой частотой обновления данных такие приборы неприменимы. Термопарами можно измерить температуру лишь в относительно небольшом количестве заранее выбранных точек, и, следовательно, трудно определить области перегрева и локальные зоны резкого изменения тепловых потоков. При измерении температуры незначительных площадей и компонентов, служащих для осуществления теплового контакта термоприёмника с контролируемым объектом, могут сильно исказить его тепловое поле вследствие оттока тепла по поверхности. Термопары и термосопротивления обладают значительной тепловой инерцией, приводящей к появлению динамической погрешности (при измерении быстроменяющихся тепловых полей). Несовершенство контактных методов и трудности реализации этих методов для ряда задач сделали необходимым развитие методов бесконтактного измерения параметров тепловых полей. Методы бесконтактного измерения температуры тел по их тепловому излучению называют тепловизионным контролем. Средства измерений температуры тел по тепловому излучению принято называть тепловизорами. Тепловизоры применяются для измерения температур в очень широком температурном интервале - от отрицательных температур (-40оС) до бОООоС и выше. На базе тепловизоров создано множество современных и быстроразвивающихся методов теплового контроля, позволяющий надежно оценивать техническое состояние и качество объектов, что имеет существенное значение на предприятиях тяжелой промышленности. К неоспоримым преимуществам данного вида теплового контроля относятся высокая степень точности проводимой диагностики, оперативность, информативность, а также возможность сплошного и непрерывного наблюдения, бесконтактность процессов контроля.
Одним из высокоэффективных методов теплового контроля является тепловизионный метод, или тепловизионное обследование, которое осуществляется благодаря применению электронных средств тепловидения.
Тепловизоры относятся к оптико-электронным приборам пассивного типа. В них невидимое глазом человека излучение переходит в электрический сигнал, который подвергается усилению и автоматической обработке, а затем преобразуется в видимое изображение теплового поля объекта для его визуальной и количественной оценки. Приоритет в разработке отечественных тепловизоров принадлежит чл.-корр. РАН М.М.Мирошникову и сотрудникам оптического института им. С.И.Вавилова.
Любой процесс, связанный с измерением температуры, может наблюдаться и фиксироваться с помощью тепловизоров. Причем ИК-диагностика не зависит от времени суток, климата и погодных условий, следовательно, одинаково подходит для всех регионов страны и может проводиться фактически круглогодично и круглосуточно. Тепловизионные приборы предназначены для наблюдения объектов по их собственному излучению. Принцип действия приборов этого типа основан на преобразовании излучения инфракрасного (ИК) диапазона в видимый диапазон длин волн излучения. Спектральный диапазон, в котором работают тепловизоры, определяется интервалами длин волн в области максимума энергии излучения наблюдаемых объектов в соответствующих окнах
Методика автоматизированного устранения сколов обмазки на футеровке вращающейся печи
В автоматическом режиме система сама регулирует положение форсунки, открывает и закрывает задвижки в зависимости от технологической ситуации. В некоторых нестандартных ситуациях оператор может оперативно вмешаться и дистанционно открыть или закрыть задвижки. Аварийный контур представляет собой замкнутый контур воздействующий на частотно регулируемый привод печи при вхождении участка перегрева под слой обжигаемого материала, путем замедления скорости вращения печи, и возвращению к исходным параметрам при выходе данного участка из под слоя обжигаемого материала, для охлаждения перегретого участка печной обмазки. И включается при недостаточной эффективности мер применяемых системой автоматического управления процессом восстановления обмазки на базе предложенных алгоритмов.
Система предназначена для автоматизированного контроля и управления технологическим процессом восстановления огнеупорной обмазки на футеровке. Она построена в виде многоконтурной системы управления с применением УВМ где в комплексе производится прием и обработка информации от нижнего уровня, реализуется задача централизованного контроля, диагностики каналов измерения, состояния оборудования и технологических ситуаций, корректировка и передача заданий и коэффициентов регуляторам системы нижнего уровня по данным анализа технологической ситуации, выдача информации на монитор для диалога оператора с системой.
На начальном этапе синтеза и применения решений для автоматического контроля состояния обмазки и управления процессом ее восстановления, решалась путем применения нескольких контуров регулирования по отклонению температуры (для одной из нескольких зон печи) от заданной допустимой величины температуры корпуса печи.
Большинство систем контроля состояния обмазки применяют принцип одноканального управления оказывая в зависимости от температуры корпуса печи воздействие на регулятор подачи топлива или привод печного агрегата, и не используют данные полученные при измерении температуры корпуса печи для применения в качестве контура прогнозирования состояния футеровки и обмазки.
Необходимым является обеспечить селективный контроль состояния футеровки и обмазки и математическое отслеживание процессов развития разрушения обмазки и ее восстановления. Для решения данной задачи необходим синтез и комплексное применение различных алгоритмов отслеживания аварийной ситуации с дальнейшим восстановления обмазки в. зависимости от возможностей предприятия и печного агрегата. Данные меры приводят к повышению эффективности и безопасности эксплуатации вращающихся печей за счет исключения человеческого фактора и применения многозадачной интеллектуальной системы автоматизированного контроля состояния и восстановления слоя защитной обмазки в случае ее обрушения. Таким образом заслуживают внимания системы автоматического управления (САУ), вырабатывающие ряд корректирующих воздействий, по рассогласованию измеренной тепловизором в контролируемой зоне температуры и заданного порогового значения температуры корпуса печи.
Поскольку простые системы автоматического регулирования, функционирующие по принципу контроля отклонения выходной величины в контрольных точках, не обеспечивают оперативный контроль и оптимальное регулирование параметров процесс, для реализации сложных математических моделей и алгоритмов управления процессом контроля состояния и восстановления обмазки применена система с использование (ПК) персонального компьютера оператора, с программным обеспечением. Использование ПК позволяет охватить большие объемы информации о процессе и учесть погрешности. Главным преимуществом является возможность синтеза управляющих воздействий в соответствии со сложными алгоритмами, использующими математическую модель процесса автоматического контроля состояния и восстановления обмазки. Таким образом возможна селективная стабилизация температурного профиля корпуса печи в условиях постоянно меняющейся толщины защитной обмазки футеровки возможна с использованием наиболее эффективного и универсального способа воздействия на процесс восстановления обмазки.
На основе полученных в работе математических моделей процессов своевременного выявления, развития «сколов», и их устранения, предложено на уровне изобретения России, новое техническое решение - Автоматическая система упреждения представленная на рис. 10.
Предлагаемая нами схема изображена на рис. 10. Система предназначена для автоматизированного контроля и управления технологическим процессом восстановления огнеупорной обмазки на футеровке. Она построена в виде многоконтурной системы управления с применением управляющей вычислительной машины (УВМ) где в комплексе производится прием и обработка информации от нижнего уровня, реализуется задача централизованного контроля, диагностики каналов измерения, состояния оборудования и технологических ситуаций, корректировка и передача заданий и коэффициентов регуляторам системы нижнего уровня по данным анализа технологической ситуации, выдача информации на монитор для диалога оператора с системой.
