Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Оптимизация режима нагрева металла в методических печах Андреев Сергей Михайлович

Оптимизация режима нагрева металла в методических печах
<
Оптимизация режима нагрева металла в методических печах Оптимизация режима нагрева металла в методических печах Оптимизация режима нагрева металла в методических печах Оптимизация режима нагрева металла в методических печах Оптимизация режима нагрева металла в методических печах Оптимизация режима нагрева металла в методических печах Оптимизация режима нагрева металла в методических печах Оптимизация режима нагрева металла в методических печах Оптимизация режима нагрева металла в методических печах
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Андреев Сергей Михайлович. Оптимизация режима нагрева металла в методических печах : Дис. ... канд. техн. наук : 05.16.02 Магнитогорск, 2001 153 с. РГБ ОД, 61:01-5/2319-2

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Обзор существующих, минимизирующих расход топлива, режимов нагрева металла в методических печах .7

1.1 Цели и задачи оптимизации теплового режима нагревательных печей... 7

1.2. Принципы регулирования расхода газа и распределение тепловых нагрузок по зонам печи 12

1.3 . Стратегия и критерии оптимальных режимов нагрева металла 20

1.4. Подача топлива в печь во время простоев 28

1.5.Оптимизация процесса сжигания топлива в рабочем пространстве нагревательных печей 30

Глава 2. Оптимальное распределение тепловых нагрузок по зонам методической печи для минимизации затрат топлива на нагрев 34

2.1. Оптимальный график энергосберегающего режима нагрева заготовки 35

2.2. Учет конструкционных и технологических ограничений при реализации оптимального режима нагрева металла 46

2.3. Исследования влияния ограничений на энергосберегающий оптимальный режим нагрева заготовок 61

Глава 3. Реализация оптимальных режимов нагрева металла в методических печах 68

3.1. Алгоритм реализации оптимальной траектории нагрева заготовки с учетом простоев и переменного темпа прокатки 68

3.2. Прогнозирование времени нагрева и скорости перемещения заготовок в проходной нагревательной печи 86

3.3.Контроль текущего теплового состояния заготовок на выходе нагревательной печи 98

3.4. Коррекция конечного теплового состояния заготовок с целью стабилизации температуры раската заготовок 109

Глава 4. Система оптимизации процесса сжигания топлива в рабочем пространстве методической печи 116

4.1. Постановка задачи оптимизации управления процессом сжигания топлива 116

4.2. Двухконтурная самонастраивающаяся система управления сжиганием топлива 122

4.3. Оптимизирующий алгоритм управления по запоминанию максимума скорости изменения выходного параметра с совмещенным поисковым и рабочим движением 128

4.4. Исследование работы ОАУ в системе автоматической оптимизации процесса сжигания топлива на экспериментальной установке 134

Заключение 142

Список использованных источников 144

Введение к работе

В металлургическом производстве более 20% потребляемого топлива расходуется на нагрев металла перед прокаткой. Эффективная работа нагревательных печей для нагрева металла во многом определяет качество продукции и себестоимость проката.

За последнее десятилетие наметился существенный разрыв в энергоемкости производства проката в России по сравнению с другими странами [1]. В первую очередь это вызвано значительным удорожанием энергоносителей и ужесточением требований по защите окружающей среды от загрязнения. Существовавшие ранее режимы нагрева металла, ориентированные на достижение максимальной производительности, оказываются нецелесообразными в современных условиях экономики, когда требуется произвести заданное количество продукции при минимальных затратах. Исходя из анализа [1,2] показатели по удельному расходу условного топлива для зарубежных станов значительно лучше отечественных. Так, расходы условного топлива при нагреве слябов холодного посада в печах отечественных широкополосных станов составляют, на стане 2000 ОАО «ММК» - 1963 МДж/т (67 кг у.т./т) [2], на стане 2000 ЧерМК -1758 МДж/т (60 кг у.т./т) [1]. При нагреве слябов холодного посада в печах зарубежных станов расход топлива составляет: на стане 1800 Бохум, Германия -1298 МДж/т (44,3 кг у.т./т), на стане 2030 Серманж, Франция - 1151 МДж/т (39,3 кг у.т./т), на стане 1520 Куре, Япония - 1163 МДж/т (39,7 кг у.т./т) [1].

Существенное снижение затрат тепловой энергии обеспечивается проведением следующих мероприятий:

  1. переходом на нагрев не остывших от предыдущего передела горячих или теплых заготовок [1 ..3];

  2. снижением требуемых температур нагрева для прокатки [1];

  3. проведением теплотехнических мероприятий, направленных на уменьшение потерь тепла через конструкции печи и с отходящими газами [4.7];

4) применением современных микропроцессорных систем оптимального управления тепловым режимом [8.16].

Так, переход на нагрев заготовок горячего посада позволяет сократить расход топлива от 15% до 60% в зависимости от температуры посада и процентного соотношения заготовок горячего и холодного посада [1.7].

Снижение температуры нагрева металла позволяет экономить топливо пропорционально понижению энтальпии металла на выдаче. По материалам фирм «Син ниппон сэйтэцу», Япония, и «Дэви Мак-Ки», Великобритания, установлено, что при понижении температуры нагрева на 100С экономия топлива может составлять 16% [1]. С понижением температуры нагрева снижается температура в зонах подачи топлива, что улучшает условия работы печи: уменьшается образование вредных выбросов NOx и сокращаются потери от окисления; увеличивается срок службы печи, сокращается число её остановок на ремонты, что способствует уменьшению затрат топлива на последующие ра-зогревы.

Снижение потерь тепла через конструкции печи достигается применением эффективной изоляции подовых балок и труб, совершенствованем системы охлаждения с уменьшением поверхности охлаждаемых элементов, сокращением потерь тепла через ограждения печи путём использования современных футе-ровочных материалов [1,7].

Реализация первых трех мероприятий требует проведения существенных дорогостоящих работ по совершенствованию производственного процесса, а также проведения значительной реконструкции существующих печей. Использование микропроцессорных технических средств позволяет эффективно, с минимальными затратами и оперативно решить задачу реализации энергосберегающих режимов управления подачей топлива при нагреве металла, повысить эффективность его использования, улучшить качество нагрева заготовок за счет централизованного контроля параметров нагревательной печи. В

зависимости от условий эксплуатации печей микропроцессорные системы управления позволяют снизить расход топлива на 6-18% [17,18].

Энергосберегающие режимы нагрева предусматривают минимизацию затрат топлива на нагрев за счет организации оптимального распределения подачи топлива во времени и по длине рабочего пространства нагревательной печи, оптимизации процесса сжигания топлива и оптимизации гидравлического режима нагревательной печи.

Надо добавить, что успешному внедрению всех этих мероприятий способствует строгое соблюдение технологической дисциплины и приоритетное отношение к вопросам энергосбережения [7].

Настоящая работа посвящена разработке и реализации энергосберегающих режимов нагрева металла в современной проходной нагревательной печи путём оптимизации теплового режима печи в различных условиях её работы и обеспечения эффективного сжигание топлива.

Представленные в работе простые алгоритмы формирования режимов нагрева и их техническая реализация могут применяться практически на всех методических печах широкополосных прокатных станов и реализовываться на широко распространенной микропроцессорной технике.

Автор приносит глубокую благодарность за помощь в работе сотрудникам Центра энергосберегающих технологий ОАО «ММК», работникам цеха ЛГТЦ-10, ЦАСУ. Приношу искреннюю благодарность всем сотрудникам кафедры «Промышленной кибернетики и систем управления» за их помощь в работе над диссертацией. Автор благодарен заведующему лабораторией кафедры ПКиСУ Усанину АС. и учебному мастеру Евстигнееву В.А. за их помощь при создании экспериментальных установок и проведении экспериментов.

Особую благодарность приношу научному руководителю профессору, доктору технических наук Парсункину Борису Николаевичу за неоценимую помощь и поддержку.

Стратегия и критерии оптимальных режимов нагрева металла

Проблема оптимизации режимов нагрева металла сводится к поиску и реализации такой траектории изменения температуры металла, которая сводила бы функционал, выражающий стоимость или качества нагрева заготовок (или то и другое вместе), к минимуму.

Наибольшее значение в развитии теории оптимального управления имеют работы А.Г.Бутковского [46,47]. В этих работах были решены задачи оптимального по быстродействию нагрева массивного тела без учета и с учетом ограничений на термонапряжения, управления нагревом массивного тела в проходной нагревательной печи при минимизации среднеквадратичного отклонения температурного распределения на выходе из печи от заданного распределения и задача нагрева тонкого тела с минимальным расходом топлива.

В работах Ю.Н.Андреева [51,52] найдено решение задач наискорейшего и наиточнейшего нагрева и задачи управления нагревом стали с минимальным обезуглероживанием с использованием разработанных им численных методов. В данных работах учитывается инерционность греющей среды и изменение те-плофизических свойств стали в процессе нагрева.

В работах С.А.Малого [48,53] исследуются режимы малоокислительного нагрева при моделировании нагрева массивного тела системой обыкновенных дифференциальных уравнений первого порядка. Также исследуются режимы нагрева, которые минимизируют комплексный критерий, учитывают потери металла с окалиной, расход электроэнергии на прокатку, расход топлива на нагрев, то есть режимы, оптимизирующие совместную работу нагревательных печей и прокатного стана.

Решение задачи малоокислительного нагрева массивных тел с учётом конечных значений параметров теплообмена получено В.М.Рябковым [54]. Им же, совместно с Д.Х.Девятовым [55,56], получено решение задачи оптимального нагрева слитка с жидкой сердцевиной.

Используя метод моментов, Н.Н.Голубь в работах [57,58] получил решение ряда специальных задач по оптимальному управлению нагревом массивных тел при ограничениях, вызванных термическими напряжениями.

Н.Ю.Тайцем и его сотрудниками [59] решена задача нагрева массивного тела, оптимального по расходу топлива. Математическое описание нагрева представлено в работе системой инерционных звеньев, связывающих температуру греющей среды, температуру поверхности нагреваемых заготовок и сред-немассовую температуру тела. Для решения задачи применялся принцип максимума Л.С.Понтрягина [60,61].

Принцип максимума для решения задач по оптимизации процесса нагрева металла также применялся рядом авторов в работах [62..66]. Так, В.И.Панферовым в работах [66.69] была проведена математическая постановка задач по оптимальному управлению нагревом металла, на поверхности которого наблюдается постоянный рост окалины. Им же в работе [66] для решения задач по оптимальному управлению нагревом слябовых заготовок использовался сложный комплексный критерий оптимальности, который включает в себя затраты топлива на нагрев, потери металла с окалиной, расход энергии на прокатку. Используя закономерности оптимального процесса нагрева, В.И.Панферов в работе [70] предложил алгоритм расчета уставок регуляторов температур в зонах методической печи.

В работах Г.В.Трубицина и Г.В.Сотникова [65,71,72] было проведено исследование эффективности оптимальных по расходу топлива режимов нагрева слитков в нагревательных колодцах и получено численное решение задачи оптимального нагрева с минимизацией расхода топлива.

В работах С.И.Девочкиной и Е.В.Захаровой [64,73,74] решена задача оптимального нагрева металла, обеспечивающего минимальное окалинообразова-ние, и получены алгоритмы, в которых для управления нагревом металла используется сигнал теплопоглощения и осуществляется стабилизация оптимального значения этого параметра.

Б.Н.Парсункиным с сотрудниками [62,75,76] проведено исследование общей стратегии оптимальных режимов нагрева металла и минимизации расхода топлива как при отсутствии технологических ограничений на процесс нагрева, так и при их наличии. В качестве математического аппарата расчета применялся принцип максимума Л.С.Понтрягина. В работе [77] получен алгоритм распределения тепловых нагрузок по зонам методической печи, вытекающий из полученных решений. Там же описана система, обеспечивающая приближенную реализацию алгоритма на методических печах стана 2500 ОАО «ММК».

В работе [78] получен алгоритм расчета оптимальной траектории нагрева слябовой заготовки при наличии ограничений на управляющее воздействие, на температуру греющей среды, на допустимые термонапряжения, на температуру поверхности. В качестве критерия оптимальности используется интегральный квадратичный критерий расхода топлива. В предложенном алгоритме выход и движение по ограничению осуществляется по типовому закону регулирования, что позволяет просто, с минимальными затратами машинного времени провести расчет общей траектории нагрева заготовки.

Анализируя известные материалы, можно достаточно четко выделить четыре основных типа систем оптимального управления нагревом металла в проходных печах:1) системы, оптимальные по быстродействию;2) системы экономичного нагрева;3) системы наиточнейшего нагрева;4) системы арантированного нагрева.

Комплексные критерии включают в себя два или более основных критерия. Некоторые авторы включают в комплексные критерии затраты на амортизацию печи и стана, а также критерий простоя стана в связи с отсутствием нагретого металла.

Подход к проблеме оптимизации нагрева металла в проходных нагревательных печах с использованием комплексных критериев отмечался также в работах М.А.Глинкова, М.Д.Климовицкого и др. Авторами всесторонне проанализирован характер зависимостей окисления металла, расхода топлива на нагрев и расходуемой на прокатку электроэнергии от режимов нагрева металла. В работе [79] составлена целевая функция оптимизации для стационарного и нестационарного режимов работы печи и предложен алгоритм управления, связывающий оптимальные уставки регуляторов температуры в зонах печи с параметрами нагреваемых заготовок, расположением их в печи и другими факторами.

Учет конструкционных и технологических ограничений при реализации оптимального режима нагрева металла

Энергосберегающий режим оптимального управления нагревом металла характеризуется интенсификацией нагрева на конечном участке заданного времени нагрева. Реализация полученных расчетных решений на практике встречает значительные трудности, которые возникают из-за необходимости учета действующих в реальных условиях производства конструкционных и технологических ограничений, которые включают в себя ограничение на управляющее воздействие, ограничение на температуру греющей среды, ограничение на температуру поверхности нагреваемой заготовки, ограничение на максимальный перепад температуры по сечению. Возможны случаи, когда решение задачи энергосберегающего оптимального управления удовлетворяет существующим технологическим ограничениям. Например, на рис.2.5 представлен режим нагрева заготовки толщиной 120 мм, при котором соблюдаются действующие в условиях принятой технологии нагрева ограничения. Технологические ограничения накладываются на температуру греющей среды, которая определяется стойкостью огнеупорной кладки и составляет 1380 С, максимальную температуру поверхности tnoBMAX=1280 С, максимальный перепад температур по сечению заготовки в диапазоне среднемассовых температур до 500С, который составляет At=150C.

Пример расчета нагрева заготовки, при котором соблюдаются все основные технологические ограничения, приведен в работе [69], где показана возможность осуществления такого режима в случае горячего посада металла в печь и при наличии большого резерва времени на нагрев. Однако в реальных условиях подобные режимы нагрева встречаются редко.

В большинстве же случаев требуемая температура греющей среды при оптимальных режимах нагрева заготовок, а также расходы газа по зонам, выше, чем те, которые допускаются техническими и технологическими нормативами печи и её конструкционными особенностями. При реализации оптимальных режимов нагрева возможны недопустимо большие перепады температур по сечению нагреваемых заготовок, что может привести для заготовок из некоторых (особенно высококачественных, углеродистых и легированных) марок стали к образованию внутренних термических напряжений, приводящих к образованию трещин и деформаций и превышению температурой поверхности металла точки плавления окалины. Это приводит к попаданию расплавленной окалины в кон струкции механизма шагающих балок и преждевременной остановки печи на ремонт.

Наличие ограничений затрудняет реализацию оптимальных режимов и заставляет на значительных промежутках времени в ходе нагрева отказываться от оптимальных графиков нагрева, и тем самым в итоге уменьшает выигрыш от энергосберегающего оптимального управления. В этом случае формулируется следующая задача: каким образом необходимо выбирать режим нагрева, чтобы обеспечить, во-первых соблюдение всех технологических и технических ограничений, а во-вторых обеспечить качественный нагрев металла к концу назначенного времени нагрева при минимальных затратах топлива на нагрев.

Решение поставленной задачи при расчете траекторий оптимального управления для реальных процессов встречает ряд трудностей, которые обусловлены сложностью расчетов моментов переключения управления с одной траектории на другую при выходе параметров управляемого процесса на ограничения, а также расчетом самих траекторий управления в эти моменты.

Наиболее полные теоретические разработки алгоритмов расчета траекторий управления в моменты выхода параметров процесса на ограничения были проведены Бутковским А.Г. и изложены в работах [46,47]. Однако предложенные им методы расчета, обладая универсальностью, чрезвычайно трудоемки и могут выполняться лишь время от времени для всей печи в целом, при условии постоянства температуры посада и равномерном темпе прокатки. При смешанном посаде и крайне неравномерном темпе прокатки необходима организация расчета режима нагрева для каждой заготовки (из 40-50) посаженной в печь. Но даже современная вычислительная техника при множестве одновременно решаемых задач не позволяет провести подобный расчет в темпе с процессом. Поэтому представляет интерес разработка алгоритмов, которые позволили бы с приемлемой для производственных условий точностью (4%) осуществить в реальном масштабе времени расчет и реализацию траектории энергосберегающе го оптимального управления при действии на процесс нагрева заготовок всего комплекса технологических ограничений.

Значительного упрощения расчетов можно достичь, если за основу стратегии оптимального режима нагрева положить выше обоснованную особенность энергосберегающего режима управления - интенсификацию нагрева заготовки на конечном интервале заданного времени нагрева. В этом случае качественное решение поставленной задачи, изложенное в работе [76], строится с учетом того обстоятельства, что при выходе какого-либо параметра процесса нагрева на ограничение траектория управления должна выбираться так, чтобы обеспечить движение этого параметра по ограничению до тех пор, пока ограничение либо не перестанет действовать, либо на ограничение не выйдет другой более приоритетный параметр процесса нагрева, и траектория управления в этом случае переключится на осуществление движения по ограничению этого параметра. В пользу выбора такой стратегии управления говорят результаты работы Малого С.А.[48], в которой автор, исследуя траекторию управляющего воздействия при выходе его на ограничения доказал оптимальность такого управления. Также подобные результаты получены в работах других авторов [65].

Взяв за основу расчета функции оптимального управления предложенную выше стратегию, рассмотрим расчет оптимального режима нагрева при действии ограничений на управляющее воздействие.Для этого поставим следующую задачу. Пусть требуется минимизировать затраты энергоресурсов в ходе нагрева стальной пластины при соблюдении условия:

Прогнозирование времени нагрева и скорости перемещения заготовок в проходной нагревательной печи

Своевременная подача нагретого металла к клетям прокатного стана является одной из важнейших задач комплексной проблемы подготовки металла к прокатке [17]. Гарантированный нагрев заготовки к моменту выдачи из печи является определяющим фактором эффективной реализации оптимальных режимов нагрева металла.

В условиях крайне неравномерного темпа прокатки реализация оптимального режима нагрева металла не должна быть фактором повышения риска выдачи на стан недогретой заготовки вследствие меньшего фактического времени нагрева по сравнению с тем значением, которое было положено в расчет оптимальной траектории нагрева заготовки.

В этой связи, при работе в условиях значительных колебаний темпа прокатки для уменьшения риска выдачи недогретой заготовки технологический персонал печи сознательно идет на форсирование нагрева металла в начальных зонах печи и длительное его томление перед выдачей, чтобы в любой момент иметь в наличии нагретый металл при резких изменениях темпа прокатки.

Также недопустимы случаи, когда время нагрева, которое использовалось в расчете вследствие резкого изменения темпа прокатки, оказалось меньше фактического. При этом, хотя качество нагрева заготовки будет соответствовать заданному, эффективность оптимальных режимов нагрева будет резко снижена за счет дополнительного расхода газа на поддержание уже достигнутого заданного теплового состояния. При этом, чем больше разность между значением фактического времени нагрева и принятым в расчетах, тем менее эффективным становится режим нагрева.

Точное выполнение условий, задаваемых технологией прокатки при одновременной реализации оптимальных траекторий нагрева металла, приводит к необходимости точного прогнозирования времени нахождения заготовки в печи и скорости её продвижения. Определяющей приоритетной величиной при этом будет являться темп прокатки, так как именно темп является показателем работы стана в целом.

Существующие схемы определения темпа прокатки построены на принципах последовательного измерения и сглаживания временных интервалов работы толкателей или извлекателей печи. Такой подход хорошо зарекомендовал себя для определения текущей производительности и вполне приемлем в стационарных или близким к ним условиям [17]. Однако вследствие разнородного посада при резком изменении типоразмера слябов и (или) размеров прокатываемой полосы возможно многократное изменение темпа прокатки, и в этом случае результат определения времени нагрева заготовки может совершенно не совпадать с действительным. В условиях, когда в печь загружаются слябы с сильно разнородными геометрическими размерами прогнозирование времени нагрева по текущему темпу прокатки не дает желаемых результатов по точности прогнозирования.

Другим способом определения времени нахождения заготовок в печи является способ, основанный на расчете максимальной производительности стана в целом для заданного сортамента и с учетом плановых остановок. Этот способ, предложенный в работах Фомичева А.В. [45,98], предполагает расчет и определение минимума («узкого места») максимальных производительностей стана, моталок и печей, и минимального времени прокатки каждой заготовки. Сумма значений времени прокатки всех заготовок, которые будут выданы из печей перед вновь посаженной заготовкой и будет временем нагрева данной заготовки.

Темп выдачи заготовок или темп прокатки определяется работой агрегатов и механизмов всего технологического цикла горячей прокатки. Так как в процессе участвуют три группы механизмов - нагревательные печи, прокатный стан и моталки, то темп прокатки определяется участком с минимальной производительностью для данного сортамента и условиями работы.

Для определения такого участка необходимо определить производительность каждого из перечисленных участков и выбрать участок с минимальной производительностью. Темп прокатки, определяемый этим участком, и будет являться темпом прокатки для всего стана.

Таким образом, для того, чтобы определить максимальный темп прокатки на стане, как предложено в работе [48], необходимо рассчитать время прокатки на участке чистовой группы клетей, время смотки на участке моталок, период выдачи заготовок на участке печей и из получившихся значений выбрать максимальное.

По методу, предложенному в работах [45,98] были рассчитаны номограммы, которые позволяют достаточно просто, без выполнения трудоемких расчетов, определить минимальный период прокатки на линии стана. На рис.3.11 приведена номограмма для расчета минимального периода прокатки на участке чистовая группа клетей - моталки, а на рис.3.12 - для расчета минимального периода выдачи заготовок с участка печей. Для определения минимального периода прокатки на участке чистовая группа клетей - моталки необходимо, задавшись величиной толщины готовой полосы, длинной сляба и величиной отношения ширины полосы к ширине сляба b/В, определить по графикам рис.3.11 минимальное время прокатки в чистовой группе клетей. Если эта величина лежит вне заштрихованной области, ограниченной линией времени смотки полосы в группе моталок, включающей две или три моталки, то время прокатки полосы на участке чистовая группа - моталки принимается равным этому значению. В противном случае время прокатки ограничивается минимальным временем смотки полосы в группе моталок. В качестве примера на рис.3.11 показано определение времени прокатки сляба размерами 1310x7000 в полосу разметом 2,5x1250 (Ь/В=0,95) при работе двух моталок.

Двухконтурная самонастраивающаяся система управления сжиганием топлива

Применение одноконтурных систем автоматической оптимизации с использованием экстремальных регуляторов возможно лишь в случае отсутствия или малой скорости дрейфа статической характеристики процесса сжигания топли ва. В реальных условиях при наличии технологических и случайных возмущений дрейф статической характеристики встречается довольно часто (см.рис.4.2 линии 1 и 2). Практика использования систем автоматической оптимизации (САО) показала, что подобные системы должны строится по двухконтурной схеме. Первый контур - стабилизирующий, обеспечивает быстрое, но грубое нахождение требуемой величины расхода воздуха, что позволяет быстро реагировать на резкий дрейф статической характеристики, вызванный изменением расхода газа. Второй контур - оптимизирующий, позволяет осуществить более тонкую подстройку процесса сжигания топлива к оптимальному, однако процесс подстройки более медленный. Принцип действия двухконтурной системы оптимизации управления процессом сжигания топлива отображен на рис.4.3.

Для каждой отапливаемой зоны экспериментально определяется рациональная рабочая характеристика, представленная на рис.4.3 сплошной линией VB=F(VT).

Пусть в начальный момент времени для расхода газа Vn было найдено оптимальное значение расхода воздуха VBI (точка 1) и система поддерживала значение расхода воздуха оптимальным. При резком изменении регулятором температуры расхода газа до значения Vn система оказывается в точке 2, которая лежит вне области определяющий возможное рациональное значение расхода воздуха (на рис.4.3 эта область заштрихована). В этот момент включается стабилизирующий контур, который основываясь на действительном расходе топлива и заданном в виде функции VB=F(Vx) расходе воздуха рассчитывает рациональное значение расхода воздуха (точка 3), определяет направление движения к этой точке и осуществляет быстрое изменение текущего расхода воздуха в выбранном направлении. При достижении границы области возможного оптимального значения расхода воздуха (точка 4) система переключается на оптимизирующий контур и осуществляет поиск оптимального значения расхода воздуха (точка 5) в заданной области.

Для исключения автоколебательного режима работы оптимизирующего контура после нахождения оптимального значения расхода воздуха, как предлагается в работе [27], необходимо в момент достижения производной температурного параметра максимума остановить исполнительный механизм. Во время остановки исполнительного механизма производить анализ производной температурного параметра и ожидать следующего цикла поиска. Новый цикл поиска начинается в том случае если произошел дрейф статической характеристики и рабочая точка вышла из области, определяющий возможное рациональное значение расхода воздуха, или время, определяющее выдержку, истекло. При этом существенно возрастает надежность технических средств управления системы за счет облегчения режимов работы исполнительных механизмов.

Структурная схема двухконтурной системы реализующей принятый алгоритм представлена на рис. 4.4.

Стабилизирующий контур включает в себя датчик текущего расхода топлива ДТ с преобразователем, датчик текущего расхода воздуха ДВ с преобразователем, устройства, измеряющих и регистрирующих расходы топлива VT в воздуха VB. Функциональный преобразователь обеспечивает формирование сигнала пропорционального требуемому значению VB =F(VJ) В соответствии с Значение сигнала F(Vx) пропорциональное требуемому значению величины рационального расхода воздуха сравнивается в элементе сравнения ЭС с величиной УвД, соответствующей действительному значению расхода воздуха. На

Похожие диссертации на Оптимизация режима нагрева металла в методических печах