Файл: Круашвили, З. Е. Автоматизированный нагрев стали.pdf

гдeu1,и2,и3— соответственно, задания регуляторам тем­ ператур томильной, верхней сварочной и нижней сварочной зон;

/*‘м— заданная температура верхней поверхности і-той заготовки при выдаче из печи;

/'м д — действительная температура верхней по­ верхности t-той заготовки (измеренная в печи);

і; (і = = 0, 1,2...) — номер заготовки (верхний индекс);

і = О — соответствует заготовке при выдаче из печи; Ri — число заготовок в одном ряду печи;

S', b', С'т— соответственно, толщина, ширина и коэф­

фициент, зависящий от марки стали і-той заготовки;

J — действительный (усредненный) темп выда­ чи заготовок из печи;

Ігъ k2, k3, Æ4 — коэффициенты, определяемые при настрой­ ке алгоритмов.

Величина і* м определяется по заранее выбранным

стандартным кривым нагрева металла с заданными S и С и корректируется по результатам работы печи или энергосиловым параметрам прокатки.

На рис. 64 приведена упрощенная блок-схема систе­ мы, реализующая алгоритмы (ѴІ-2), (ѴІ-3) и (ѴІ-4), ко­ торая поясняет структуру и взаимосвязь отдельных ее узлов. Каждая из зон активного нагрева оснащена стан­ дартным узлом регулирования температуры греющей среды (Р), а также узлами регулирования соотношения топливо — воздух, давления в печи и другими, не пока­ занными на схеме узлами.

В дополнение к стандартным узлам, описанным ранее (п. 1, 2 этой главы), система управления оснащена сле­ дующими устройствами и средствами, необходимыми для оптимизации процесса: пирометрами для измерения тем­ пературы поверхности металла внутри печи, арифметиче­ скими блоками реализации алгоритма (БРА), блоком измерения темпа прокатки (f), пультом ручного ввода параметров садки _(ПРВ), запоминающим устройством параметров садки (ЗУ), системой слежения за прохож­ дением границ садок в печи, блоком ввода параметров садок (БВПС).

Работа системы в режиме реализации алгоритма онтимального управления сводится к следующему.

При поступлении очередной партии металла к толка­ телю оператор вводит (установкой положения соответст­ вующих переключателей) через ПРВ сведения о пара-

Рис. 64

Принципиальная схема реализации алгоритма оптимального управления

метрах садки. В ССГС поступает сигнал об изменении параметров БВПС. По команде из ССГС коммутируют­ ся ферродинамическне датчики параметров садки, кото­ рые установлены в ЗУ (с цепями БРА соответствующей зоны).

В схему реализации алгоритма поступают также сиг­ налы из узла измерения темпа прокатки f и измерения температуры поверхности /}1М. Выходным сигналом БРА

является напряжение, пропорциональное необходимой температуре зоны нагрева $*(м, вводимое на вход потен­

циометра с дистанционной перестановкой задания типа ЭПДЗ, который связан с регулятором температуры зоны. ЭПДЗ и регулятор сосредоточены в узле Р (рис. 64,6).

Ниже приводится более подробное описание некото­ рых основных узлов системы.

Вычислительное устройство блока реализации алгоритма

Принципиальная схема вычислительного' устройства применительно к томильным зонам приведена на рис: 64,ö, а функциональная — на рис. 64,6. Задача за­ ключается в непрерывном вычислении заданных значе­ ний регулятором температуры томильной зоны по выра­ жению

Входящие в уравнение величины можно условно раз­ делить на две группы: с условно постоянными величина­ ми b0, S, <*>м, kv которые изменяются только по командам

с пульта ввода параметров садки и могут длительное время оставаться неизменными с меняющимися во вре­ мени величинами f и ^ м, которые меняются по случайно­

му закону, и возникающие вследствие этого нарушения режима должны подавляться локальной системой регу­ лирования температуры в зоне.

Набор значений условно-постоянных величин пара­ метров хранится в ЗУ. Каждому фиксированному зна­ чению параметра соответствует ферродинамический трансформатор ТРФ, угол поворота, а следовательно, и выходное напряжение которого зависят от величины па­ раметра.

На схеме (рис. 64, а) ТРФ (1, 3) условно показаны жестко подключенными в схеме реализации алгоритма, хотя в описываемых системах каждый из них подключа­ ется по командам от ССГС через БВПС. Операции сло­ жения и вычитания осуществляются на ферродинамических трансформаторах ПФ4. Напряжения трансформато­ ров, пропорциональные измеряемым параметрам, суммируются или вычитаются. Это достигается включе­ нием выходных цепей, э. д. с. которых направлены в од­ ну или противоположные стороны.

Умножение происходит на ферродинамических преоб­ разователях ПЭФ 2. Если один из сомножителей вводить как изменение силы тока возбуждения ПЭФ, а второй— как угол поворота рамки одного и того же трансформа­ тора, то выходное напряжение ПЭФ будет пропорцио­ нальным произведению вводимых сомножителей. После­ довательность выполнения операций ясна из рис. 64, б.

Положения роторов выбираются из соображений воз­ можности получения максимальной чувствительности схемы к изменениям параметров. Так как максимально­ му значению выходного сигнала соответствует угол сстах=20°, «цена» каждого градуса угла поворота ТРФ определится из условия

*2= — = 1,08- ІО-2. ь 1850

Углы поворотов ТРФ, соответствующие значениям па­ раметров для третьей сварочной зоны, определяются из выражений:

ai = kl bT

а углы поворотов ТРФ, соответствующие значениям па­ раметров для томильной зоны:

ab ^ kl

Марочный состав сталей определяет удельную номи­ нальную продолжительность нагрева и поэтому зна­ чение параметра от, определяется как

U

Щ

^‘шах

Значениям от,- соответствуют положения делителей напряжения

где Щ и Щ — величины сопротивления резисторов.

Аналогично приведенной на рис. 64, а схеме строятся схемы реализации алгоритмов для остальных зон на­ грева.

Следует отметить, что вследствие различия между величинами выходного сигнала вычислительного устрой­ ства (2,0 в) и напряжением входного сигнала ЭПДЗ (6,3 в) часть величины входного сигнала, пропорцио­ нальная температуре в регулируемой зоне, вводится вручную (перестановкой ЭПДЗ) как постоянная состав­ ляющая (£3, k4), а остальная часть является функцией параметра садки и изменяющихся и /.

Методика выбора настроечных параметров рекомен­ дует последовательное выполнение следующих операций:

1) настройка ферродинамических трансформаторов для ввода значений параметров нагреваемых заготовок;

2)определения предварительных и уточненных зна­ чений коэффициентов и констант в алгоритмах управле­ ния;

3)определения оптимальных контрольных сечений по длине печи;

4)испытания алгоритмов управления.

Настройка ведется по алгоритмам:

а) для томильной зоны (зоны 5-й и 6-й)

Установление постоянных величин на ферродинамических трансформаторах

Для реализации алгоритмов (ѴІ-2) и (ѴІ-3) необхо­ димо последовательно найти произведение нескольких величин. Выборка соответствующих значений парамет­ ров, используемых в алгоритмах, обеспечивается систе-

мой слежения и системой ввода программ, а реализация алгоритмов — схемой, приведенной на рис. 65. Установ­ ление постоянных значений параметров на ТРФ проис­ ходит в той последовательности, в какой эти параметры (b, 5, Ст, f, k) включены в схему, т. е. установление зна­ чений какого-либо параметра на ТРФ предполагает, что предыдущая часть схемы уже настроена и имеет номи­ нальное выходное напряжение 2000 мв.

Обозначим возможные (в данной печи) значения ши­ рины слябов через bj (/ — нижний индекс, указывает группу значений ширины), причем ôj

'>bh\ а возможные значения толщины обозначим через Sj, причем S i> S 2> ...> S j> ...> S ;. На ТРФ, соответст­ вующем максимальной ширине или толщине сляба, ус­ танавливается номинальное выходное напряжение 2000 мв, т. е. Ь\ = >2000 мв, a Si = >2000 мв.

В алгоритме сварочной зоны (ѴІ-3) остальные ТРФ для bj и Sj устанавливаются следующим образом:

0,->(^-2000) лее, (/ = 2 ,3 ,..., k);

S,-> (ßj- 2000j мв, (/ = 2 ,3 ,...,/).

В алгоритме томильной зоны (ѴІ-2) остальные ТРФ для bj и Sj устанавливаются таким образом:

мв, (/ = 2,3,.

ь> Л Ѵ і н

мв, (/ = 2,3,. ../).

f - Н

Из технологической инструкции по нагреву заготовок определяется удельная продолжительность нагрева каж­ дой группы марок стали, при этом / і > / 2> ^ з> ---> > / j > . . . > / m. Предварительное значение коэффициента Cmj определяется следующим образом:

(І = 2,..., т);

h

Cmj реализуется делителем напряжения или ферродина­ мическими трансформаторами. Значения Cmj( 2 ^ /^ /n ) при'необходимости уточняются после окончательной на­ стройки алгоритмов.

При установлении различных заданных температур

тельность измерителя температуры поверхности металла

мв/град. В алгоритме сварочной зоны чувствительность Е2 учитывается при установлении на ТФР различных заданных температур

^п.мі /п.м2 • • ‘ tn.Mi • 1Д"tn i

Значение выходного напряжения ТРФ, соответствующе-