Тренажер оператора мартеновскойпечи

Тренажер оператора мартеновскойпечи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЗоз Сеаетсимх

Сециалистмчеснмх

Реслублмк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТ©РСКОМУ Св ИТИЛЬСТВУ ои796903 (б3) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 190679 (21) 2772305/18-24 с присоединением заявки йо (23) ПриоритетОпублмковано 1501.81. Бюллетень Й9 2

Дата опубликования описания 15.01Б1 (51)М. Кл.з

С 09 В 9/00

Гоеуяярстаеннмй комнтет

СССР ао ямам нзобретеннй я отнрытнй (53) УДК 681.З. .071(0ЗВ.e) . (72) Авторы изобретения

A.Ô. Сакун, A.Ã. Падалко, В.Н. Цымбал, В. В. Макрушин, Б.П. Ельцов, Е.Ф. Хорошавин и В.Н. Буинцев

Сибирский металлургический институт им. Серго Орджоникидзе (71) Заявитель (54) TPEHAKEP ОПЕРАТОРА МАРТЕНОВСКОИ ПЕЧИ

Щ P т

Ййф )Я I

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к техническим средствам обучения, и может быть использовано для подготовки технологического персонала мартеновских цехов.

Известен тренажер, предназначенный для отработки навыков управления тепловым и окислительным режимами . мартеновской плавки в период довод- ® ки, содержащий последовательно соединенные блок моделирования мартенОвского прОЦесс& и блОк прфдъявле» ния информации оператору (1).

Недостатком данного тренажера яв- 15 ляется низкая точность обучения вследствие неполноты информационно го подобия реальному объекту и отсутствие средств автоматического контроля качества управления плавкой. 2©

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является тренажер оператора мартеновской печи, содержащий блоки моделирования мартеновско- 25 го процесса, предъявления информа ции, экономической оценки качества ведения плавки, индикатор и узлы ввода учебной информации. Входи блоксз моделирования мартеновского про- ;Щ цесса и экономической оценки качества ведения плавки подключены ко входам устройства, а выходы связаны со" ответственно со входами блока предъявления информации и индикатором, узлы ввода учебной информации подсоединены ко входам блока экономическо оценки качества ведения плавки 2).

Недостатком указанного тренажера является невысокая степень его информационного подобия реальному объекту, что приводит .к выработке недостаточно адекватных навыков контроля и управления мартеновской плавкой и снижает эффективность обучения на нем.

Информация о большинстве выходных параметров мартеновской плавки (в том числе и о температуре металлапри отсутствии устройств непрерывно" го ее контроля) выдается в реальных условиях в дискретном виде. Причем результаты химического анализа поступают с определенным запаздыванием относительно момента взятия пробы, которое, например, для содержания. углерода в металле составляет в

:реднем 5-10 мин. В известном тренажере информация о выходных парамет796903 нтрольно-измери- источником питания, а выходы — через

Рах выцается на контрольно-измер— н ботельные приборы блока предъявлени тельные р б р б редъявления .второй узел индикации связаны с лохом предъявления информации, который инфор инфо мации в непрерывном виде, при-: также связаны с группой световых изчем без учета ее динамических условий лучателей, входы усилителей постоянсвойств., Такое упрощение услови обучен я р об чения приводит к выработке недос- ного тока группы подключены ко вхотаточно. Работоспособных на реальном дам тренажера вход коммутатора соединен с выходом блока оценки. объекте алгоритмов контроля и управления и оправдано только дано только на началь- .На чертеже приведена структурная схема тренажера оператора мартеновсизвестном тренажере полностью отсут- О кой печи. л ная информация что ТРенажер содержит блок 1 моделитакже приводит к формированию формированию недос- Рования реальных процессов (напритаточно эффективных алгоритм

ых алгоритмов конт- мер маРтеновского), соединенный со роля и может спосо ствоват входами 2 (а, б, в) тренажера, блок

ых с точки зрения 3 предъявления информации., блок 4 ом алгоритмов уп- 5 оценки, узлы 5 и 6 ввода учебной инвсей системы в целом, алгоритмов управления плавко, поскольк формации, блок 7 Формирования дискная информация (например о хара

I (пример о характере Ретной информации, коммутатор 8,узел кипения металла) служит важным и

) служит важным допол- 9 индикации, блок 10 имитации кипенением к автоматически контролир еически контролируе- ния металла и блок 11 имитации факемой, и использование ее позволяет 26 ла. более точно и с о бы тро распознать сос- Блок 1 моделирования Реальных протояние объекта и своевременно и б и своевременно при- цессов может быть реализован на вынять правильные управля управляющие воздейст- числительной машине и предназначен вия. Кроме того, она имеет сам с она имеет самосто- для имитации основных технологичесятельное значение в технологической у5 ких процессов, протекающих в мартеинструкции для некоторых дл некоторых визуально новской печи. указанный блок соедиемых параметров существен- нен со входами 2 устройства, с поно влияющих на ход техно ог а ход технологических мощью которых в модель вводятся ос процессов, стойкость агрега йкость агрегата и т.д. . новные упРавляющие воздействия (раслина факела, or которой — ходы воздуха, топлива, кислорода в (например длина факела, о зависит тепловой режим плавки, в Факел и в Фурмы, твердые присадки— частности нагрев металла, т металла температу- входы 2, а), начальные условия (наприра и стойкость насадок регенерато- мер содержание углерода и температура металла, содержание окиси желе.Ров) . б ения — повышение точ- эа в шлаке " входы 2.б)) и возмущения ности обучения, что повышает э кб то повышает эффек- (входы 2,в). Выходы блока 1 связаны тивность обучения на тренажере за с блоком 3 предъявления информации, счет увеличения степени ег те ени его информа- выполненным в виде совокупности станционного подобия реальному о ъ е льному объекту. дартных контрольно-измерительных прил достигается тем

Указанная цель достигается боров и сигнализаторов, на которых что в тренажер, содержащи содержащий блок моде- 40 отображается и регистрируется основная технологическая информация о холирования реальных процессов, подключенный к блоку предъявл и блоку предъявления инфор- де мартеновской плавки (содержание углерода в металле, температура мененным с блоком оценки, подключе б о оценки подключенным талла, косвенные параметры и т.д.).

Блок 4 экономической оценки качек узлам ввода учебной информации, и узлы индикации, введены последова- .. ства ведения плавки служит для расчетельно включенные узел ввода пара- та стоимости затраченных на плавку метров процесса, два элемента памя-. материалов и условно-постоянных расти элемент задержки и коммутатор,по- ходов. К его входам подключены те ти, следовательно включенные преобразо- 50 управляющие входы 2,а устройства,сто ватель напряжение-частота, счетчик, имость которых значима (например расдешифратор и группа ключей, последо- ходы мазута или природного газа, коквательно включенные группа усилите- сового газа, руды, боксита, известлей постоянного тока, группа свето- няка), а также выходы узлов 5 и 6 вых фильтров,.а также источник пйтания

ых излучателей и .группа оптических ввода учебной информации, с помощью

$5 которых задаются соответственно маси дополнительный блок предъявления штаб времени моделирования и дли- информации, причем входы узла ввода тельность плавки. гараметров процесса подключены к вы- Выходы блока 1 (содержание углеходам блока моделирования реальных рода в металле и температура металпроцессов, выходы коьваутатора соеди- Щ ла) связаны с блоком 7 формирования иены со входами одного из узлов ин- дискретной инФормации, входами котоикации входы преобразователя напря- рого являются входы узла 12, выполжение-частота подключены к выходам ненного, например, в виде а ора н б блока моделирования реальных процес- ключей, первый выход которого через сов, входы клю о ходы ключей группы соединен с д.последовательно включенные элементы

796903

13 памяти и задержки 14,а второй выход через элемент 15 памяти подклв-, чены к соответствующим входам коммутатора 8, к третьему входу которого подсоединен выход блока 4 экономической оцснки качества ведения плавки. ,Выход коммутатора 8 подключен к узлу 9 индикации.

Блок 10 имитации кипения металла предназначен для моделирования проведения расплава под воздействием пузырьков окиси углерода, выделяющихся в результате реакции окисления углерода, информация о которой служит косвенной оценкой скорости обезуглероживания, и содержит преобразователь 16 напряжение-частота, вход которого, являющийся входом блока 10, связан с выходом блока 1 (по скорости обезуглероживания), счетчик 17 и дешифратор 18, а также ключи 19, источник 20 питания, узел 21 индика-, ции, соединенный с полупрозрачным экраном 22. Управляющие входы ключей

19 соединены с соответствующими выходами дешифратора 18, информационные входы — с источником 20 питания, а выходы — с соответствующими входами узла 21 индикации, оптически связанным с блоком 22 предъявления информации.

Блок 11 имитации факела предназначен для воспроизведения цветовых, яркостных и геометрических характеристик пламени и содержит три идентичных канала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных усилителя 23 постоянного тока и светового излучателя 24, снабженного отражателем 25 и оптическим фильтром

26; связанным с блоком-экраном 22, являющимся общим для блоков 10 имитации кипения металла и 11 имитации факела, на котором смешиваются световые потоки от световых излучателей

24.

Тренажер оператора мартеновской печи работает следующим образом.

Перед началом моделирования с помощью узла 6 задают длительность плавки и со входов 2,б вводят начальные условия. В соответствии с их значениями обучаемый выставляет исходные уровни управляющих входов 2.а.

Затем осуществляется пуск тренажера и начинается моделирование плавки, ход которой определяется установленными уровнями управляющих воздейст вий и характером вводимых в модель со входов 2.в возмущений.

На контрольно-измерительных приборах и сигнализаторах блока 3 непрерывно отображается и регистрируется информация об основных автоматически контролируемых на реальном объекте промежуточнЫх и выходных параметрах, поступающая в виде уровней напряжений из блока 1 моделирования реальных процессов. Влоки 10 имитации к. пения металла и 11 имитации факела выдают визуальную инфор,мацию, которой руководствуется оператор при управлении мартеновским процессом.

Для имитации кипения металла с выхода блока 1 на вход преобразователя

16 напряжение-частота, являющегося входом блока 10 имитации кипения металла, подают сигнал, характеризую(O щий скорость обезуглероживания металла. Частота импульсов на выходе преобразователя 16 напряжение-частота прямо пропорциональна величине напряжения на его входе. С выхода преобразователя 16 напряжение-частота импульсы поступают на вход счетчика 17, выполненного на триггерах, и далее с его выходов — на входы дешифратора 18, построенного, например, на логических элементах совпадения

® и позволяющего выделить временную последовательность импульсов для поочередной работы ключей 19. С выходов дешифратора 18 импульсы поступают на управляющие входы ключей 19, 23 которые осушествляют поочередное подключение групп индикаторов узла 21 к источнику 20 питания. Световые индикаторы узла 21 объединены в три группы и расположены перед блоком 22 щ (на котором представлена в разрезе мартеновская печь) в несколько рядов таким образом, что между рядами, составленными нэ одних световых индикаторов одной группы, находятся по одному ряду световых индикаторов других групп. Вследствие того, что подключение групп световых индикаторов узла 21 к источнику его питания происходит поочередно, на блоке 22 создается эффект, имитирующий всплывание пузырьков газа на поверхность ванны. Чем больше сигнал на входе блока 10 имитации кипения металла, т.е. чем выше скорость обезуглероживания, тем больше плотность пузырь45 ков на блоке 22 в единицу времени и соответственно интенсивнее кипение металла.

Для имитации факела на блок 11, входами которого являются входы уси )О лителей 23, со входов 2.а подают сигналы, характеризующие расходы топлива, воздуха и их соотношение. Усиленные сигналы поступают на световые излучатели 24, интенсивность излучения которых пропорциональна величи$5 не входного сигнала. Световые потоки от световых излучателей 24, направ ленные отражателями 25 под определенным углом, через оптические (цветовые) фильтры 26 проецируются на ф0 блок 22, вследствие чего на нем формируется непрерывное цветное поле, являющееся аналогом реального факела.

При этом яркостные, цветовые и геометрические параметры факела опреде® ляются величинами входных сигналов.

796903

На входы блока 4 экономической оценки качества ведения плавки с управляющих входов 2,а поступают сигналы о расходах материалов. Выходом бЛока в режиме "Пуск" является сигнал о стоимости израсходованных материалов на текущий момент плавки от начала моделирования. Коммутатором 8 указанный сигнал подключается к узлу 9.

С помощью узла 12, элементов 13, 14 и 15 осуществляется дискретный контроль выходных параметров мартеновской плавки. С этой целью на входы узла 12 из блока 1 подают непрерывные сигналы о текущем содержании углерода в металле и текущей температуре металла. В момент измерения замыкается соответствующий ключ в узле 12 и сигнал, характеризующий измеряемый параметр, в виде, кратковременного импульса проходит на его выход, откуда поступает на вход соответствующего элемента 13 или 15 и затем подается на соответствующий вход коммутатора 8. Причем сигнал о содержании углерода поступает с определенным запаздыванием, задаваемым элементом 14, и равным в принятом масштабе времени Интервалу от момента взятия пробы до получения результатов химического анализа. С помощью коммутатора 8 информация об измеряемом параметре выводится на узел 9.

Аналогичным образом может быть обеспечен дискретный контроль других параметров мартеновской плавки (содержание серы, фосфора, основности шлака и т.д.) °

В случае дискретного контроля выходных параметров приборы непрерывного контроля в блоке 3 или отключают или оставляют включенными, но закрывают маской. Полученные при этом диаграммы используют для анализа ре эультатов моделирования плавки.

Используя показания контрольноизмерительных приборов блока 3 и (или) узла 9, а также визуальную информацию, выдаваемую блоками 10 и

11, можно наблюдать на ходом процесса и в случае необходимости с помощью входов 2.а наносить управляющие воздействия, стремясь достичь конечных целей плавки, например, получить с минимумом затрат в данное время заданную марку стали.По окончании плавки тренажер останавливают. При этом прекращается процесс .моделирования в блоке 1 и на внходе блока 4 появляется сигнал, характеризующий сумму стоимости затраченных на плавку материалов и прира" щения условно-постоянных расходов относительно базовой плавки. Затем тренажер возвращается в исходное положение °

Таким образом можно многократно использовать различные варианты,добиваясь качественного выполнения зМ ания и закрепления устойчивых навыков его реализации.

Предлагаемый тренажер по сравне нию с известным обладает большей степенью информационного подобия peg альному объекту. Это способствует формированию более рациональных навыков, близких к тем, которые необходимы для работы на мартеновской печи. Результатом является повышение

О производительности агрегатов, сокращение длительности плавки, экономия топлива и твердых присадок, снижение брака и себестоимости стали, что повышает точность обучения операторов мартеновской печи.

Формула изобретения

Тренажер оператора мартеновской @ печи, содержащий блок моделирования реальных процессов, подключенный к блоку предъявления информации и ко входам тренажера, соединенным с блоком оценки, подключенным к узлам вво25 да учебной информации, и узлы индикации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности обучения, он содержит последовательно включенные узел ввода параметров р() процесса, два элемента памяти, элемент задержки и коммутатор, последовательно включенные преобразователь напряжение-частота, счетчик, дешифра" тор и группу ключей, последователь но включенные группу усилителей постоянного тока, группу световых излучателей и группу оптических фильтров, а также источник питания и дополнительный блок предъявления информации, причем входы узла ввода параметров

4О процесса подключены к выходам блока моделирования реальных процессов,выходы коммутатора соединены со входами одного из узлов индикации, входы преобразователя напряжение-частота

4$ подключены к выходам блока моделирования реальных процессов, входы ключей группы соединены с источником питания, а выходы - через второй узел индикации связаны с дополнительЯ ным блоком предъявления информации, который также связан с группой световых излучателей, входы усилителей постоянного тока группы подключены ко входам тренажера, вход коммутато" ра соединен с выходом блока оценки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Буинцев В.Н. Последовательная идентификация основных процессов марщ теновской плавки методом подстраие ваемой модели. Дисс. Новокузнецк, 1975, с. 125, 127.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2597034/18-24, д кл. G 09 В 9/00,,1978 (прототип) °

796903

Составитель А Карлов

Редактор И. Петрова Техред,Н.Ковалева Корректор 0 ° Ковинская

Заказ 9776/69 Тираи 493 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делаМ изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Уигород, ул. Проектная, 4