Теоретичнi основи розроблення та застосування методiв, технiчних засобiв та систем iнформацiйної пiдтримки АСУ ресурсозберігаючими технологiями в металургiйному виробництвi

Де Q - задана вага заготовки;

F - фактична площа поперечного перерізу заготовки;

(tu) - щільність металу при зміряній температурі в момент порізу;

l з - довжина заготовок.

Відхилення площі поперечного перерізу від заданого здійснюється шляхом вимірювання фактичних ширини та висоти заготовки за допомогою вище описаного пристрою для вимірювання відстаней до поверхні провідного тіла.

Для підвищення точності гарячої прокатки листів по товщині в режимі автоматичного керування товстолистовим станом за жорсткими програмами, розроблено алгоритм та пристрій корекції програм обтискання. На основі аналізу результатів експерименту взаємозв'язку технологічних параметрів у суміжних пропусках отримана емпірична формула для визначення прокатного тиску в наступному пропуску, що дозволяє коректувати значення обтискань.

Для стабілізації температурного режиму нагріву заготовок та, як наслідок, для стабілізації ваги п.м. мірного прокату розроблена система керування тепловим режимом методичної печі. Керування нагрівом металу за температурою його поверхні дозволяє більш оперативно змінювати тепловий режим печі під час нагріву заготовок з різним початковим тепловим станом. У главі також надається опис інших пристроїв та систем, перелічених раніше. У додатку А містяться матеріали про впровадження та випробування створенних засобів та пристроїв.

ВИСНОВКИ

дифракція ковш акустичний пристрій

Основним науковим результатом дисертаціїної роботи є розроблені теоретичні положення та науково обгрунтовані технічні рішення щодо системного аналізу при виробництві мірного прокату та транспортних перевезеннях і створення відповідних методів, технічних засобів та систем інформаційної підтримки АСУ ресурсозберігаючими технологіями.

Розроблені нові теоретичні положення та науково обгрунтовані технічні рішення конкретизуються наступними результатами:

1. На основі аналізу технологічних умов та інструкцій розроблені вимоги до вимірювальних пристроів у прокатному виробництві та до пристроів зчитування інформації з рухомих об'єктів.

2. Розроблений комплексний інформаційний критерій, що дозволяє порівнювати технічні засоби контролю та вимірювання.

3. Теоретично обгрунтовані можливості використання акустичних хвиль для створення методів та технічних засобів для вимірювання відстаней у неоднорідному повітряному середовищі.

4. Теоретично обгрунтовані можливості використання електромагнітних хвиль та полів для передачі енергії в контур, що рухається, достатньої для роботи технічних засобів передачі інформації з рухомих об'єктів, а також для вимірювання відстаней до поверхні провідного тіла, причому запропонована більш раціональна методика розрахунку передачі енергії порівняно з методом інтегральних рівнянь.

5. Уперше отримані математичні вирази для визначення махового моменту рулону для смуги та теоретичного радіуса рулону.

6. Розроблений ряд оригінальних методів, технічних засобів та систем інформаційної підтримки сучасних АСУ, які захищені авторськими свідоцтвами та патентами і які впроваджені у виробництве.

Першість автора підтверджується переліченими нижче патентами на винахіди та авторськими свідоцтвами

1. А.с. 1158864 СССР, МКИ G01B17/00. Способ измерения расстояния до поверхности нагретого тела / В.С.Зайцев, А.А.Вахтин, В.К.Манчха, Б.В.Емельянов (СССР).-№3629438; Заявлено 5.08.83; Опубл. 30.05.85, Бюл.№20.-2с. ил.

2. А.с. 413726 СССР, МКИ B23G15/06. Система рационального пореза прокатанных на заготовочном стане полос металла / А.Н.Чернышев, В.Б.Ефимов, С.Т.Плискановский, В.С.Зайцев (СССР).-№1751207/25-27; Заявлено 25.02.72; Зарегистрировано 05.10.73.-5с.ил. В открытой печати не публиковалось.

3. А.с. 1133156 СССР, МКИ B61L25/02. Устройство для считывания информации с кодовых пластин подвижных объектов / В.С.Зайцев, А.В.Асаулюк, А.И.Садовничий (СССР).-№3461079; Заявлено 13.05.82; Опубл. 07.01.85. Бюл.№1.-4с.ил.

4. А.с. 641473 СССР, МКИ G06M7/02. Способ учета изделий / В.С.Зайцев, П.И.Чудновец, В.В.Грицай, Ю.М.Буймов (СССР).-№2458635; Заявлено 04.03.77; Опубл. 05.01.79,Бюл.№1.-4с.

5. А.с. 781566 СССР, МКИ G01B17/00. Способ бесконтактного измерения расстояний / В.С.Зайцев, А.А.Вахтин (СССР).-№2718079; Заявлено 29.01.79; Опубл. 23.11.80, Бюл.№43.-4с.

6. А.с. 1343238 СССР, МКИ G01B7/12. . Способ определения теоретического радиуса рулона в процессе намотки длинномерного материала / В.Л.Мазур, В.С.Зайцев, Г.И.Налча, А.А.Вахтин, Е.А.Парсенюк, Н.В.Шейко, И.В.Любченко (СССР).-№4055486; Заявлено 14.04.86; Опубл. 07.10.87, Бюл.№37.-4с.ил.

7. А.с. 1357104 СССР, МКИ B21C47/00. . Способ определения махового момента рулона полосы в процессе намотки / В.С.Зайцев, В.Л.Мазур, Г.И.Налча, А.А.Вахтин, Е.А.Парсенюк, Н.В.Шейко, И.В.Любченко (СССР).-№4058437; Заявлено 16.04.86; Опубл. 07.12.87, Бюл.№45.-3с.ил.

8. А.с. 1125905 СССР, МКИ B61L25/02. Устройство для считывания информации с подвижных объектов железнодорожного транспорта / В.С.Зайцев, В.И.Гусаров, А.В.Асаулюк и А.И.Садовничий (СССР).-№3651657/27-11;Заявлено 10.10.83; Зарегистрировано 23.07.84.-3с.ил. В открытой печати не публиковалось.

9. А.с. 1394619 СССР, МКИ B61L25/02, G06K19/00. Устройство для передачи информации с подвижных объектов железнодорожного транспорта / В.С.Зайцев, В.И.Гусаров, Л.У.Шевченко, А.В.Асаулюк и А.И.Садовничий (СССР). -№3981109/31-11;Заявлено 15.10.85; Зарегистрировано 08.01.88.-4с.ил. В открытой печати не публиковалось.

10. А.с. 1550770 СССР, МКИ B61L25/00. Устройство для считывания информации с подвижных объектов железнодорожного транспорта / В.С.Зайцев, А.В.Асаулюк, А.И.Садовничий (СССР).-№4188777/27-11; Заявлено 15.12.86; Зарегистрировано 15.11.89.-4с.ил. В открытой печати не публиковалось.

11. Пат. 2003544 Россия, МКИ B61L25/02. Устройство для считывания формируемой на подвижных объектах железнодорожного транспорта информации / В.С.Зайцев (Украина).-№4918531/11; Заявл. 12.03.91; Опубл. 30.11.93, Бюл.№43-44.-12с.ил.

12. Пат. 2001801 Россия, МКИ B61L1/08. Точечный резонансный путевой датчик / В.С.Зайцев, А.И.Садовничий (Украина).-№4792607/11; Заявл. 19.02.90; Опубл. 30.10.93, Бюл.№39-40.-8с.ил.

13. Пат. 2042551 Россия, МКИ B61L25/02. Устройство для считывания сменной информации с подвижных объектов железнодорожного транспорта / В.С.Зайцев, А.И.Садовничий (Украина).-№4932233/11; Заявл. 12.03.91; Опубл. 27.08.95, Бюл.№24.-10с.ил.

14. Пат. UA 17491А Україна, МПК 6B22D11/126. Пристрій для одержання заготовок стабільної маси на машинах безперервного лиття заготовок / В.С.Зайцев (Україна).-№95094198; Заявл. 19.09.95; Опубл. 31.10.97, Бюл.№5.-11с.іл.

15. Пат. UA 21752А Україна, МПК 6B61L21/06. Пристрій контролю зайнятості залізничної колії / В. С. Зайцев (Україна).-№94023400; Заявл. 08.02.94; Опубл. 30.04.98, Бюл.№2.-8с.іл.

АНОТАЦІЇ

Зайцев В. С. Теоретичнi основи розроблення та застосування методiв, технiчних засобiв та систем iнформацiйної пiдтримки АСУ ресурсозберігаючими технологiями в металургiйному виробництвi.

Дисертацiя на здобуття наукового ступеня доктора технiчних наук за спецiальнiстю 05.13.05 - елементи та пристрої обчислювальної технiки та систем керування. -Iнститут кiбернетики iм. В.М. Глушкова НАН України, Київ, 1999.

Робота мiстить теоретичнi дослiдження та аналiз щодо мiрного прокату та транспортних перевезень на металургiйному пiдприємствi на рiзних ділянках технологiчного перероблення. На підставі системного аналізу математичних моделей та алгоритмів, які мiнiмiзують втрати виробництва, сформульовані вимоги щодо технічних пристроїв контролю та вимiрювання. Теоретично обгрунтована можливiсть створення принципово нових засобів та пристроїв, що використовують явища, якi виникають при розповсюдженні та відбиттi акустичних та електромагнiтних хвиль. Надано опис цих пристроїв, призначених для вимiрювання вiдстаней у неоднорiдних середовищах та для зчитування iнформацiї з рухомих об'єктiв, якi не мають автономних джерел живлення.

Ключовi слова: теоретичні основи, акустичні та електромагнітні хвилі, методи, технічні засоби, системи.

Зайцев В.С. Теоретические основы разработки и применение методов, технических средств и систем информационной поддержки АСУ ресурсосберегающими технологиями в металлургическом производстве.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.13.05 - элементы и устройства вычислительной техники и систем управления. Институт кибернетики им. В.М. Глушкова НАН Украины, Киев, 1999.

В работе на основе системного подхода к анализу технологических процессов, связанных с производством некоторых видов проката и с перевозками жидкого чугуна, сформулированы требования к техническим средствам контроля и измерения. Данные контроля и измерения некоторых параметров необходимы для успешного функционирования АСУ ресурсосберегающими технологиями.

Так, при производстве мерного проката внедрение систем дозирования заготовок по массе позволяет существенно уменьшить потери, связанные с уходом годного металла в обрезь и с получением укороченных изделий, реализуемых по более низкой цене. Для создания таких систем необходимы устройства, контролирующие геометрические размеры проката. При транспортировке жидкого чугуна необходимо стремиться к снижению потерь тепла при его транспортировке из доменного цеха в миксерные отделения кислородно-конвертерного и мартеновского цехов. Это становится возможным при создании устройств слежения за чугуновозными ковшами по пути их следования от места наливки в доменном цехе до миксерного отделения, а также контроля за степенью наполнения ковшей.

На основе детального анализа существующих технических средств установлено, что для измерения геометрических размеров заготовок не существует устройств, позволяющих в настоящее время осуществлять эту операцию без вмешательства человека. Также не существует устройств, позволяющих считывать информацию с подвижных объектов, не имеющих автономных источников питания и контролировать уровень наливки жидкого чугуна в ковш.

Для более обоснованного выбора технических средств, как уже существующих, так и вновь создаваемых, предложен комплексный информационный критерий.

Критерий учитывает количество информации, получаемой с помощью средства измерения, надежность, быстродействие и стоимость средства измерения.

Теоретически обоснована возможность использования явлений интерференции и дифракции акустических волн для измерения геометрических размеров акустически непрозрачных тел.

Также теоретически обоснована возможность измерения расстояний с помощью акустических волн в неоднородной воздушной среде и разработана методика таких измерений. Исследована лучевая картина при нормальном и наклонном падении акустических волн на отражающую поверхность, в частности вблизи нагретого тела. На этой основе разработаны новые способы и устройства контроля и измерения с помощью акустических волн. В том числе:

способ учета изделий;

способ бесконтактного измерения расстояний;

способ измерения расстояния до поверхности нагретого тела;

способ определения теоретического радиуса рулона в процессе намотки долгомерного материала;

способ определения махового момента рулона полосы в процессе намотки;

устройство для считывания информации с кодовых пластин подвижных объектов.

Теоретически обоснована возможность передачи энергии в движущийся контур, достаточной для работы кодовых датчиков, с помощью электромагнитного поля. При этом предложена более рациональная по сравнению с методом интегральных уравнений методика расчета передачи энергии в системе из двух контуров. Теоретически обоснована возможность измерения расстояния до поверхности проводящего тела с помощью системы из двух контуров. На этой основе разработаны новые способы и устройства контроля и измерения с помощью электромагнитных полей, в том числе:

устройства для считывания различной информации с движущихся объектов железнодорожного транспорта;

точечный путевой датчик;

система контроля занятости железнодорожной колеи.

Для повышения точности горячей прокатки листов по толщине в режиме автоматического управления толстолистовым станом по жестким программам разработан алгоритм обжатий. На основе анализа значений параметров в соседних пропусках получена эмпирическая формула для определения давления в следующем пропуске.

Для стабилизации температуры нагрева заготовок, и, как следствие, для стабилизации веса погонного метра мерного проката разработана система управления тепловым режимом методической печи. Управление нагревом металла осуществляется по температуре его поверхности с учетом разного начального теплового состояния заготовок.

В диссертации дается подробное описание способов, устройств и систем, реализующих полученные теоретические положения.

На основные способы и устройства получены авторские свидетельства и патенты, что подтверждает приоритетность описываемых разработок.

Ключевые слова: теоретические основы, акустические и электромагнитные волны, методы, технические средства, системы.

Zaitzev V.S. Theoretical foundations for development and application of methods, technological means and information systems for resource saving technologies in metal production.

This dissertation is offered in fulfilment of the requirements for the Sc.D. in Engineering specialising in computer engineering elements and devices, control systems. Speciality 05.13.05. Glushkovs Institute of Cybernetics, National Ukraine Academy of Sciences, Kiev, 1999.

The author has investigated and analysed the production of rolled stock in sections as well as the mean of transportation involved at different stages of technological this process.

Mathematical models and algorithms minimising the production losses have developed on the basis of system approach.

Requirements for technical means of control and measurements are identified. Theoretical substantiation is given the possibility of changing basically new methods and devices using the phenomena shut occur when acoustic and electromagnetic waves expand and reflect. The devices designed to be used for measuring distance in heterogeneous media as well as for reading the information from the mobile objects that are not equipped with autonomous power sources are described.

Key words: theoretical foundation, acoustic and electromagnetic waves, methods, technological means, system.

Размещено на Allbest.ur