Development of «whole» evaluation algorithm of the control quality of «cupola – mixer» melting duplex process

Dmitriy Demin

doi:10.15587/2312-8372.2019.174449

Автор(и)

Dmitriy Demin Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 31002, Україна https://orcid.org/0000-0002-7946-3651

DOI:

https://doi.org/10.15587/2312-8372.2019.174449

Ключові слова:

алгоритм оцінки «в цілому» якості управління, схема регулятора, вагранкова плавка, термочасова обробка

Анотація

Об'єктом дослідження є управління дуплекс-процесом «вагранка – міксер», предметом дослідження – якість системи управління плавкою «в цілому». Під терміном «в цілому» розуміється, що оцінюються не окремі операції управління, а можливість діючої в цеху системи управління забезпечувати задані вимоги щодо якості чавуну.

Одним з найбільш проблемних місць є відсутність у керівного персоналу алгоритмів отримання об'єктивної інформації про якість управління дуплекс-процесами плавки. Це призводить до того, що не вдається отримати відповідь на питання, в якій саме ділянці або в який саме момент часу реалізації процесу допущені порушення в частині управління плавкою.

В ході дослідження використовувалися методи розрахунку вибіркових статистичних функцій, перевірки гіпотези про вид закону розподілу, регресійний аналіз, дисперсійний аналіз, методи теорії ймовірності. Дані методи були інтегровані в загальний алгоритм, названий алгоритмом оцінки «в цілому» якості управління дуплекс-процесом плавки.

Запропонований алгоритм дозволяє кількісно оцінити якість управління дуплекс-процесом за таким показником, як ймовірність отримання відхилень за хімічним складом. А також тривалість нестаціонарного режиму, яка відповідає часу стабілізації хімічного складу шляхом операцій управління процесом, передбаченого прийнятою в цеху системою управління.

Отримані результати апробації алгоритму дозволяють вважати його ефективним інструментом отримання об'єктивної інформації про якість управління дуплекс-процесом плавки «вагранка – міксер». Це пов'язано з тим, що коректність постановки і рішення задачі забезпечила отримання адекватних результатів. На відміну від існуючих емпіричних оцінок, запропонований алгоритм дозволяє розробляти варіанти удосконалення процесів управління. Як обґрунтування цього висновку запропоновано концептуальні варіанти технічної реалізації системи регулювання. Зокрема, запропонована проста схема регулятора, що забезпечує можливість підтримання сталості температури чавуну і продуктивності вагранки шляхом регулювання рівня холостої та металевої колош. Управління процесом в цьому випадку здійснюється шляхом подачі керуючих сигналів на виконавчі механізми шиберів бункера з коксом і металевою шихтою, що формуються системами ручного або автоматизованого управління.

Біографія автора

Dmitriy Demin, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 31002

Доктор технічних наук, професор

Кафедра ливарного виробництва

Посилання

Luis, C., Álvarez, L., Ugalde, M., Puertas, I. (2002). A technical note cupola efficiency improvement by increasing air blast temperature. Journal of Materials Processing Technology, 120 (1-3), 281–289. doi: http://doi.org/10.1016/s0924-0136(01)01053-6
O’Brien, W. A., Ohio, F. (1948). Pat. No. 2 443 960 USA. Control means for cupola furnaces. United States Patent Office. Serial No. 525,686 5 Claims (CI. 266–30)
Matiukhin, V. I., Iaroshenko, Iu. G., Matiukhina, A. V., Dudko, V. A., Punenkov, S. E. (2018). Povyshenie energoeffektivnosti tekhnologicheskikh protsessov vyplavki chuguna v shakhtnykh pechakh vagranochnogo tipa. Sovremennye nauchnye dostizheniia metallurgicheskoi teplotekhniki i ikh realizatsiia v promyshlennosti. Ekaterinburg: UrFU, 131–139.
Selianin, I. F., Feoktistov, A. V., Modzelevskaia, O. G., Bedarev, S. A. (2014). Razrabotka resursosberegaiushhikh tekhnologii vagranochnogo protsessa na spetsializirovannom issledovatelskom komplekse. Metallurgiia: tekhnologii, upravlenie, innovatsii, kachestvo. Novokuznetsk, 150–155. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=22406637
Kononchuk, S. V., Sabirzianov, T. G. (2013). Uluchshenie raboty koksovoi vagranki na osnove issledovaniia vzaimosviazi mezhdu parametrami vagranochnogo protsessa. Metallurgiia mashinostroeniia, 1, 8–13.
Isnugroho, K., Birawidha, D. C. (2018). The production of pig iron from crushing plant waste using hot blast cupola. Alexandria Engineering Journal, 57 (1), 427–433. doi: http://doi.org/10.1016/j.aej.2016.11.004
Larsen, E. D., Clark, D. E., Moore, K. L., King, P. E. (1997). Intelligent control of Cupola Melting. Available at: https://pdfs.semanticscholar.org/56c2/96af1d56d5cd963a5bcc38635142e5fa1968.pdf
Moore, K. L., Abdelrahman, M. A., Larsen, E., Clark, D., King, P. (1998). Experimental control of a cupola furnace. Proceedings of the 1998 American Control Conference. ACC (IEEE Cat. No.98CH36207). doi: http://doi.org/10.1109/acc.1998.703360
Jezierski, J., Janerka, K. (2011). Selected Aspects of Metallurgical and Foundry Furnace Dust Utilization. Polish Journal of Environmental Studies, 20 (1), 101–105.
Trufanov, I. D., Chumakov, K. I., Bondarenko, A. A. (2005). Obshheteoreticheskie aspekty razrabotki stokhasticheskoi sistemy avtomatizirovannoi ekspertnoi otsenki dinamicheskogo kachestva proizvodstvennykh situatsii elektrostaleplavleniia. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (2 (18)), 52–58.
Trufanov, I. D., Metelskii, V. P., Chumakov, K. I., Lozinskii, O. Iu., Paranchuk, Ia. S. (2008). Energosberegaiushhee upravlenie elektrotekhnologicheskim kompleksom kak baza povysheniia energoeffektivnosti metallurgii stali. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (1 (36)), 22–29.
Lutsenko, I., Fomovskaya, E. (2015). Identification of target system operations. The practice of determining the optimal control. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (2 (78)), 30–36. doi: http://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.54432
Lutsenko, I., Vihrova, E., Fomovskaya, E., Serdiuk, O. (2016). Development of the method for testing of efficiency criterion of models of simple target operations. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (4 (80)), 42–50. doi: http://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.66307
Demin, D. A. (2013). Prymenenye yskusstvennoi ortohonalyzatsyy v poyske optymalnoho upravlenyia tekhnolohycheskymy protsessamy v uslovyiakh neopredelennosty. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (9 (65)), 45–53. Available at: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/18452
Demin, D. (2017). Synthesis of optimal control of technological processes based on a multialternative parametric description of the final state. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (4 (87)), 51–63. doi: http://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.105294
Demin, D. A. (2012). Synthesis of optimal temperature regulator of electroarc holding furnace bath. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 6, 52–58.
Demin, D. A. (2011). Methodology of forming functional in the optimal control electric smelting. Technology Audit and Production Reserves, 1 (1 (1)), 15–24. doi: http://doi.org/10.15587/2312-8372.2011.4082
Charykov, A. K. (1984). Matematicheskaia obrabotka rezultatov khimicheskogo analiza. Lenigrad: Khimiia, 168.