автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Автоматическая система упреждения аварий (разрушения огнеупорной футеровки) мощных вращающихся печей

На правах рукописи

Шубин Михаил Владимирович

«Автоматическая система упреждения аварий (разрушения огнеупорной футеровки) мощных вращающихся печей»

Специальность

05.13.06 - «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (в металлургии)»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени Кандидата технических наук

Москва 2010

004608133

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Национальный исследовательский технологический университет МИСиС» - на кафедре «Компьютерные информационные и управляющие системы автоматики»

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки России

доктор технических наук, профессор Салихов Зуфар Гарифуллоеич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Будаиин Олег Николаевич

кандидат технических наук, доцент Анисимов Евгений Федорович

Ведущая организация: ОАО «Союзцветметавтоматика»

Защита состоится 7 октября 2010 года в 14 — часов на заседании диссертационного совета Д 212.132.07 в Национальном исследовательском технологическом университете «МИСиС» по адресу: 119049, г. Москва, Крымский вал, д.З, ауд. К325

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Национального исследовательского технологического университета «МИСиС»

Автореферат разослан «26» августа 2010 года

Отзывы и замечания по автореферату в двух экземплярах, заверенные печатью, просьба высылать по вышеуказанному адресу: 119049, г. Москва Ленинский проспект, д.4 на имя ученного секретаря диссертационного совета.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.132.07

кандидат технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Основными направлениями технического прогресса металлургической отрасли являются: внедрение высокопроизводительного энергосберегающего оборудования и интенсификация технологических процессов при одновременном обеспечении безопасности и безаварийности их эксплуатации. С увеличением производительности футерованных печных агрегатов существенно возрастает необходимость продления кампании исправной службы их футеровки. К таким агрегатам относятся мощные вращающиеся печи, широко используемые, для обжига сыпучих материалов не только в металлургической, но и в других отраслях промышленности. Из-за ремонта огнеупорной футеровки высокопроизводительные вращающиеся печи простаивают около 5-10% календарного времени, что существенно снижает коэффициент их использования, повышает общие затраты на ремонт оборудования, а также энергозатраты на холостой ход при пуске и остановке печи для ремонта.

При анализе причин разрушения футеровки вращающихся печей было выявлено, что значительная часть повреждений футеровки вызвана се прогарами вследствие несвоевременного выявления сколов и обрушения, и последующего восстановления «обмазки». Это, в свою очередь, связано с отсутствием оперативных методов контроля состояния «обмазки», а также средств устранения выявленных сколов без остановки и охлаждения всей внутренней поверхности печи. Все эти факторы приводят к существенным потерям производительности, авариям, большим материальным и энергетическим затратам.

Поэтому в диссертации поставлена и решена актуальная задача создания способов, алгоритмов и автоматических систем своевременного выявления и устранения дефектов в теплозащитной обмазке вращающейся печи без остановки ее работы.

Цель работы - сокращение энергозатрат, повышение производительности, безопасности и безаварийности эксплуатации высокопроизводительных вращающихся печей за счет автоматизации контроля и устранения дефектов в теплозащитной обмазке ее внутренней поверхности.

Методы исследования: математическое моделирование для формального графоаналитического описания технологического процесса и выработки принципов его автоматизации; методы теплового перазрушающего контроля и компьютерного зрения при разработке алгоритмов оперативного оценивания состояния обмазки в печи; методы активного и пассивного эксперимента для идентификации характеристик процесса; математическая статистика для обработки экспериментальных данных; численные методы для создания

компьютерных моделей и проверки эффективности созданных алгоритмов и автоматических систем управления на реально действующих вращающихся печах.

Научная новизна диссертации заключается в следующем:

• составлено математическое описание и разработан алгоритм процесса образования дефектов на теплозащитной обмазке внутренней поверхности вращающейся обжиговой печи;

• разработана математическая модель прогноза эволюции дефекта и исследованы возможные варианты развития аварийных ситуаций;

• синтезированы алгоритмы автоматизированного анализа предаварийных ситуаций и логические условия принятия своевременных решений по предотвращению развития выявленных дефектов;

• разработан способ автоматического контроля состояния обмазки и футеровки, позволяющий оперативно оценить место и характер обрушения обмазки, а также скорость его развития до опасного эксплуатационного состояния печи;

• разработай способ автоматизированного восстановления обмазки, путем направленного изменения температуры на внутренней поверхности поврежденной области за счет введения пыли в возвратный воздух, для рассеивания тепла и создания условий для восстановления обмазки без остановки работы вращающейся печи (Патент РФ по заявке на изобретение РФ №2009112000 от 01.04.2009, подробное описание на сайте ФИПС-РФ);

• разработаны структура и функциональная схема автоматической системы, реализующей алгоритмы устранения дефектов в теплозащитной обмазке внутренней поверхности печи без остановки ее работы;

• проведены испытания разработанных алгоритмов контроля и управления па действующих промышленных печах, получены качественные и количественные оценки эффективности их реализации.

Практическая значимость работы заключается в том, что промышленная реализация ее результатов, обеспечивает сокращение простоев печи пе менее 6^7 % на восстановление футеровки, снижает вероятность возникновения аварийных ситуаций, сокращает теплопотери или расход энергоносителей на 20-^25 %, увеличивает срок службы футеровки печи без капитального ремонта пе менее, чем на 2 - 2,5 месяца и одновременно повышает безопасность выполнения работ по восстановлению обмазки печи в межремонтном отрезке времени. Результаты работы приняты к внедрению, согласно договору НИОКР № 01/08-501 от 10.06.2008 (Тема НИОКР НИТУ «МИСиС» № 1014028); акты и расчет экономического эффекта прилагаются. Положения диссертационной работы используются в учебном процессе НИТУ «МИСиС» при чтении курсов

«Математические модели технологических процессов», «Моделирование систем» для студентов специальности «Автоматизация технологических процессов и производств (в металлургии)».

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались па следующих международных научных конференциях и семинарах: «Современное оборудование и технологии обжига цементного клинкера» (Белгород-2008), «Огнеупоры для промышленности» (Москва-2009), «Металлургия цветных металлов. Проблемы и перспективы» (Москва-2009), «Моделирование, идентификация, синтез систем управления» (Крым, Украина, 2008-2010), конкурсе проектов аспирантов, докторантов и молодых ученых МИСиС, направленных на проведение фундаментальных исследований (Победитель конкурса 2009 г.), научио-практических семинарах кафедры КИУСА.

Личный вклад аспиранта.

Все выносимые на защиту научные положения, технические решения и выводы разработаны соискателем лично. В основных научных работах по теме диссертации, опубликованных в соавторстве, лично аспирантом разработаны:

математическая модель выявления участка предполагаемого обрушения обмазки на его ранней стадии, математическая модель отслеживания и анализа развития сколов обмазки, математическая модель и алгоритмы расчета характеристик скачка, математическая модель отслеживания пятна для применения методики восстановления с помощью пылевоздушного потока, структура и функциональная схема автоматической системы реализации алгоритмов устранения сколов в защитной обмазке футеровки печи без остановки ее работы, разработан способ автоматизированного восстановления обмазки, путем направленного изменения температуры на внутренней поверхности поврежденной области за счет введения пыли в возвратный воздух, для рассеивания тепла и создания условий для восстановления обмазки без остановки работы вращающейся печи (патент на изобретение России по заявке №2009112000 от 01.04.2009). Патентодержатель НИТУ «МИСиС», подробное описание на сайте ФИПС Роспатента.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 98 наименований, приложений. Основная часть работы изложена на 105 стр. машинописного текста, содержит 23 рисунка.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность избранной темы и определены: задача, цель и вопросы исследования; раскрыты принципы используемых подходов и методики; показана научная новизна и практическая значимость диссертации, сформулированы выносимые на защиту положения; приведены апробации результатов исследования в реальных условиях работы мощной вращающейся печи.

В первой главе диссертационной работы представлен обзор способов и средств автоматического контроля состояния защитной обмазки вращающейся печи, а также способы и процессы ее восстановления.

Основными направлениями технического прогресса металлургической отрасли являются — внедрение высокопроизводительного энергосберегающего оборудования и интенсификация технологических процессов при одновременном обеспечении безопасности и безаварийности их эксплуатации.

С увеличением производительности футерованных печных агрегатов, существенно возрастает необходимость продления кампании исправной службы их защитной футеровки. Из-за ремонта огнеупора высокопроизводительных печных агрегатов они простаивают около 15-20% календарного времени плановой работы печи, что существенно снижает коэффициент их использования и существенно повышает затраты на ремонт оборудования. К таким агрегатам относятся мощные вращающиеся печи, широко используемые, для обжига сыпучих материалов не только в металлургической, по и в других отраслях промышленности.

Характерными особенностями состояния футеровки являются, например, наличие износа, разложение, выпадение огнеупоров и скручивание футеровки. Огнеупор может химически реагировать с загружаемым материалом. Причинами быстрого выхода огнеупора из строя могут быть, например, расплавление, отсутствие обмазки, механические нагрузки или низкое качество кладки огнеупорной футеровки. Наиболее важным фактором, влияющим на износ огнеупорной футеровки в зоне высокотемпературного спекания материала во вращающейся печи, является эксплуатационное состояние защитной обмазки, образующейся на поверхности футеровки из обжигаемого сырья. Обмазка или «гарнисаж» представляет собой слой обжигаемого материала, образующийся на поверхности огнеупорной футеровки в зоне спекания вращающейся печи. Обмазка защищает огнеупорную футеровку от корродирующего и истирающего воздействия клинкера. Она снижает безвозвратные потери тепла, а также существенно снижает влияние температурных колебаний на рабочей поверхности футеровки, уменьшает термические напряжения и термомеханический износ огнеупора.

При исследовании физики процесса спекания, образование обмазки можно рассматривать как припекание друг к другу разнородных или однородных тел, между которыми создается контакт с участием жидкой фазы.

6

На практике наблюдаются случаи позднего обнаружения разрушения обмазки, когда печь «ослабевает», т.е. температура обжигаемого материала в зоне спекания опускается за нижнее предельное значение. Как правило, это происходит через 20-30 минут после обрушения обмазки.

Обрушения обмазки во вращающейся печи относятся к допустимым нарушениям работы печи. В настоящее время на большинстве заводов обрушения обмазки обнаруживается обслуживающим персоналом с применением контрольно измерительных средств автоматики таких как пирометры, тепловизоры и комплексные системы контроля.

Значительное обрушение обмазки может вызвать снижение качества из-за недожога, кроме того происходит колебание мощности тока привода печи, который отрицательно влияет на энергетический баланс и ресурс привода.

Зависимость тепловых потерь через стснку лечи от теплопроводности се футеровки и ее остаточной толщины отчетливо видна на рис.1.

Доля тепловых потерь через стенку тем выше, чем ниже изолирующее воздействие выбранного огнеупорного материала. Исходя из чего, для оценки состояния футеровки за длительный период наблюдения целесообразно использовать поток тепловых потерь через кожух печи. При этом уменьшающаяся остаточная толщина футеровки с увеличением ее срока службы проявляется через увеличение потока тепловых потерь через стенку, и для контроля состояния футеровки и обмазки следует выбрать зону спекания, так как в этой зоне процессы износа футеровки протекают наиболее интенсивно.

0.5. .1С 1.0

теплопроводность

Рис 1. Зависимость тепловых потерь от теплопроводности футеровки печи и ее остаточной толщины.

В настоящее время измерение температуры корпуса вращающейся печи в зоне спекания осуществляется постоянно с помощью стационарных, переносных или передвижных пирометров или тепловизоров. Для определения толщины обмазки необходимо учесть зависимость внешней температуры корпуса печи от теплового сопротивления футерованной стенки печи. А также зависимость теплового сопротивления футерованной стенки печи от толщины обмазки и футеровки.

Зависимость температуры внешней стенки или поверхности корпуса печи от суммарного теплового сопротивления обмазки, футеровки и корпуса можно получить в результате расчета теплопередачи в различных зонах печи при стационарном тепловом режиме ее работы. Толщина обмазки при известном значении суммарного теплового сопротивления стенки печи определяется по формуле:

АО Лф

где: ЛХ- суммарное тепловое сопротивление обмазки, футеровки и корпуса печи, (вт/м2К) обмазки определяется опытным путем;

30 - рассчитываемая толщина клинкерной обмазки, м;

АО- теплопроводность обмазки на рассматриваемом участке вт/м.К;

8ф- толщина футеровки на рассматриваемом участке зоны спекания, м;

Ь]> - теплопроводность огнеупорного материала на рассматриваемом участке вт/м.К.

Коэффициент теплопроводности футеровки принимается равным коэффициенту теплопроводности огнеупорного кирпича и определяется в зависимости от вида огнеупорного изделия и температурных условий его службы.

Температура процесса обжига металлургического материала в печи в свою очередь определяется параметрами: режимов сжигания топлива, степенью заполнения печи материалом, скоростью вращения печи, способом отвода тепла от корпуса печи и другими параметрами, определяющими температурно-тепловой режим работы зоны спекания.

Одна из дилемм, с которой регулярно сталкивается оператор печи это надлежащая реакция на местный перегрев корпуса печи.

Как правило, проблемы возникают на участках, ближайших к форсункам печи. Существует несколько способов сокращения мест обрушения обмазки и прогара футеровки. Это способы: уменьшения зоны обжига, сокращения количества воздуха, изменения положения форсунок, остановка печи на небольшое время в определенном положении, наружное охлаждение перегретого

участка, и ряд других воздействий. Данные методы применяются по отдельности и в виде комбинаций, исходя из уровня опасности вызванного обрушением обмазки и квалификации оператора-технолога.

Также рассмотрено влияние скорости вращения печи па распределение температуры внутренней поверхности футеровки. Для сырьевого материала любого состава, обжигаемого в печи, и при любом виде огнеупора в зоне спекания можно создать наиболее благоприятные условия для образования устойчивой обмазки, соответственно изменяя лишь температуру процесса. Однако недостаточно точная информация о величине скола, и несвоевременное его обнаружение, а таюке отсутствие информации о тенденции его образования может послужить ложным сигналом к восстановлению обмазки, что не позволит эффективно использовать известные способы восстановления обмазки, направленные па предполагаемые области обрушения, что часто приводит к созданию аварийных или опасных ситуаций в работе мощных вращающихся печей. Общим недостатком всех методов контроля, выявления и устранения сколов защитной обмазки остается: опасность обслуживания, зависимость качества выполнения перечисленных действий от квалификации оператора и большая длительность приводящая к вероятной аварийной остановке печи.

Во второй главе дана характеристика печи как объекта управления, представлен метод формализации состояния печи относительно сколов обмазки: их выявление, оценка и математическое описание исходя из анализа теплового состояния внешней поверхности корпуса печи.

Формальное представление вращающейся печи через технологические параметры агрегата, позволяет составить более объективную картину процесса обжига с возможностью визуализации параметров в удобной форме для оператора печи, с дальнейшим применением интеллектуальных систем компьютерного зрения для контроля процесса и оптимизации технологических параметров.

Вращающаяся печь - объект со значительным транспортным запаздыванием. Сложные физико-химические процессы и большое количество неконтролируемых возмущений, усложняют задачу контроля состояния обмазки и управления процессом восстановления ее поврежденных участков. Весьма усложняет процесс восстановления обмазки малое количество возможных управляющих воздействий. Как правило, это воздействие на процесс обжига материала путем регулирования количества топлива, подаваемого в горелку, с последующей коррекцией расхода воздуха, которые жестко ограничены технологическим регламентом обжига.

Но очевидно, что в большинстве критических ситуаций, представляющих реальную угрозу целостности футеровочного материала, данных мер недостаточно, поскольку изменение интенсивности температурного режима в области обжига приводит к изменению других показателей процесса. Что может стать причиной недожога материала приводящего к снижению качества

продукции или образования крупных неконтролируемых наростов обжигаемого материала в виде обмазки, с последующим непрогнозируемым обрушением.

Вся совокупность технологических параметров изображена на рис. 2, и определяется условиями протекания процесса обжига материалов во вращающейся печи, сгруппированными и формализованными по признакам, характеризующим их воздействие на процесс.

£

X Вращающаяся У

печь

Рис. 2 Формализованный вид вращающейся печи, как объекта управления. X - входные параметры, е — возмущения, приводящие к сколам, У — выходные параметры

В группу X - включены входные параметры: X, - скорость вращения печи, м/с; Х2 - загрузка печи, т;

X] - температура поверхности корпуса печи, °С; Хц - подача топлива, м3;

Х5 - срок службы футеровки (количество часов до текущего момента), ч; Х6 - подача оборотной пыли, м3;

В группу е - включены возмущения, приводящие к сколам: Е\ - скачки напряжения на приводе, В; е2 - скачки в подаче топлива, м3; Ез - скачки в подачи оборотной пыли, м3;

£ч - содержание мелкодисперсной фракции в обжигаемом материале, %; В группу У - включены выходные параметры

У = {у,у2-. уп} - информация о сколах, где п - число сколов, у1 - формальное описание отдельного скола.

Согласно проведенным исследованиям, единственным наблюдаемым и измеряемым проявлением скола - является скачок температуры внешней поверхности корпуса печи.

Тогда скол можно формализовать с использованием методов теплового контроля. Схема теплового контроля внешней поверхности корпуса печи представлена на рис. 3.

Рис. 3. Схема тспловизионпого контроля состояния внешней поверхности корпуса вращающейся печи

Тепловизор установлен стационарно напротив печи па некотором уровне у (в дальнейшем, для удобства вычислений примем этот уровень за ноль). В процессе вращения печи, внешняя поверхность её корпуса построчно сканируется (рис. З.а). В случае обнаружения скачка температуры, его координаты фиксируются как по длине печи - /ь так и по углу отклонения от «условной оси» -У1 (рис. З.б). Таким образом, за один оборот печи, формируется развернутая термокарта внешней поверхности корпуса печи (рис. З.в). Фиксируя на каждом обороте (с интервалом Д/) развернутую термокарту в памяти системы, формируем динамическую термокарту (ДТК). Таким образом, первичная информация о возникновении и эволюции сколов содержится (в неформализованном виде) в ДТК. Учитывая дискретный характер измерений температуры, получаемых с использованием тепловизора, ДТК - это дискретный двумерный сигнал. Поэтому для извлечения из ДТК информации о возникновении и эволюции сколов целесообразно использовать методы цифровой обработки сигналов.

На первом этапе, по ДТК осуществляется поиск точек, соответствующих сколам обмазки (назовем их «критическими точками») рис.4(1). Так как скол обмазки сопровождается скачком температуры (ее существенным ростом), то в соответствующей ему точке, будет наблюдаться увеличение производной температуры.

Для дискретного сигнала (рис. 4.Ш), приближенное значение производной определяется с помощью выражения:

дЩ,у)ч _Т(1,У)ч-Т(!,ч)ч_х

где T{l,y)q - температура внешней поверхности корпуса печи в точке (/,у), зафиксированная в момент времени t4. Тогда критическая точка - это точка, в которой производная температуры больше нуля. Чтобы исключить реакции на случайные малозпачимые изменения температуры целесообразно ввести некоторое пороговое значение. Тогда правило отбора критических точек имеет вид:

Р(',)бР(«г) : (2)

д'ч

где p(tq) = агц(7'(/,у),/) - дискретная точка (пара координат (/,у)), Р(<7) - множество критических точек, 7Yn - пороговое значение производной температуры: если производная положительна, то эта точка включается в тепловое пятно. Аналогично проверяются другие соседние точки и так далее, пока не будут достигнуты физические границы пятна.

фазы развития

«локальная ДТК>> эволюция пятпа (в крппиескоп точке)

центр пятна (точка с наивысшей температурой)

!с = +

ш

Ь Н Ь Г. с

Ь Ь Г. С Ь н Ь г. с

средняя температура температура пятна цента пятна

площадь пятна

Рис. 4. Схема извлечения информации об эволюция пятна из динамической термокарты внешней поверхности корпуса печи.

Правило соседства окрестных точек с тепловым пятном имеет вид:

(/,у),еРг*(д) : (Э/?'е Рг(<7) э тах(| / —/'|,| у — у'|)< 1), (3)

где (/,у), - дискретные координаты проверяемой точки; 1\ (ц) - множество точек г-го теплового пятна ( Рг (ц) е Р(е/)); Р* (с/) - множество точек, соседствующих с г-м тепловым пятном; шах(|/-/'|,(|у-у'|)< 1 - критерий соседства: отклонения точек по каждой из координат не должны быть больше единицы. Для фиксации границ пятна задается второе пороговое значение Г-ци << 7тп • Тогда правило включения соседних точек в тепловое пятно принимает вид:

дЩ, у)„

У(/,у),еРг(*)=>(Лг),еРг(?) : (4)

где 71(/,у)? - температура в проверяемой точке; 7'Пп ~~ пороговое значения .

На втором этапе, для каждого теплового пятна из исходного множества Р(7/), в течение нескольких оборотов печи, по правилам (3)-(4), в памяти системы фиксируются множества точек Рг(</), Рг((/+1), Рг(гу 12), Рг(^+3) и т.д. Таким образом, формируется локальная динамическая термокарта контролируемого участка рис. 4(11).

На третьем этапе, с использованием принципов цифровой обработки сигналов, фиксируются три динамических характеристики пятна: средняя температура (Тт), температура центра (7"с) и площадь (К) пятна; строятся их временные графики.

Средняя температура пятна определяется согласно правилу (5):

Тш(г,ч) = —±— Е Щ.Г1),. (5)

Г (ЯЛ) (/„г, )£/>,(,)

где ц(Рг(<у)) - мощность множества Рг(</) (количество точек в пятне). Температура центра пятна определяется согласно правилу (6):

Гс(г,«7)= шах (Щ.у,),). (6)

(/„Г, )£/}(?) Ч'

а площадь пятна - согласно правилу (7):

= (7)

где Брх - реальная площадь в м2, соответствующая одной точке на термокарте. Изменение этих показателей во времени рис. 4(111) характеризует эволюцию пятна.

Математические принципы расчета харакреристик скола описывают температурный скачок, переводящий внешнюю поверхность корпуса печи из

14

одного установившегося состояния в другое. Учитывая инерцию материалов, из которых изготовлена печь, скачковое возмущение приобретает сигмоидальный вид (рис. 5).

Тт

Т. "С

1, с

Рис. 5. Представление возникновения скола через скачок характеристик Аналитический вид сигмоида представлен выражением (8):

Т = Тт

1 + ехр(-я, ■ (/ - а2))'

(8)

начальное значение,

где Д| - параметр наклона, а2 - задержка, Тт! Г^р - конечное значение, Г5ир - Т-иЛ - величина скачка.

Величину "Г^г фиксируем как температуру (до скачка) — среднюю по зоне печи, Тыр - переменная, зависимая от характера протекающего процесса (размеры и глубина скола).

Таким образом любой скол может быть формально представлен как набор

вида:

(9)

У = <Г,„г Т„

¡лг, J sup, ai,a2 ^

Эволюция температуры пятна наиболее показательная характеристика термического удара по футеровке. Путем экстраполяции графика температуры пятна имеем возможность прогнозировать его развитие, и па основании полученного прогноза выработать управляющие воздействия, обеспечивающие автоматическое предотвращение развития скола, и его последующее устранение.

Полученные характеристики скачка температуры можно использовать для прогнозирования развития скола. Схема прогнозирования представлена па рис. 6, и выглядит следующим образом: в соответствии с физическими свойствами процесса образования обмазки, после скола обмазки начинается «зарастание» скола, которое длится некоторое время. Внешне, процесс зарастания выглядит как обратный температурный скачок (кривая 2 па рис. 6), который (в идеале) компенсирует обнаруженный ранее «прямой скачок» (кривая 1 на рис. 6), связанный с сколом. Эти скачки, накладываясь друг на

друга, образуют «траекторию возврата», характеризующую процесс восстановления обмазки.

с

Рис. 6 Графическая схема прогнозирования развития скола

Очевидно, что обратный скачок происходит с запаздыванием (/2 — /|) и с несколько другими граничными значениями: верхняя граница - Т(17), нижняя (Лпг- (Ттр- 7"тг)), т.е. старая нижняя граница минус величина старого скачка.

Тогда выражение для «идеального» компенсирующего скачка принимает вид:

Т* = Т(12)~

1 + ехр(-а, -С- а2 -(/, -/,)))

(10)

В этом случае траектория возврата определяется как усреднение прямого и компенсирующего скачков:

т -Т+Т* = 1 2 2

Т-

• ш

(^ир _ 7]пг)

ТЮ-

1 + ехр(-а, -(1-а2))

1 + схр(-г»,-(/-а2 -(/,-/,)))

(П)

Вопрос задания фактической траектории возврата определяет постановку задачи оперативного управления состоянием обмазки вращающейся печи -рассчитать компенсирующий скачок, удовлетворяющий следующим критериям".

T(lcr) -» min,

'fin

-t \ min,

J^lnf -Д'пп)! min>

то есть, рассчитать компенсирующий скачок, обеспечивающий термическое воздействие на огнеупор - минимальное по величине и продолжительности.

В третьей главе представлены математические модели и алгоритмы выявления скола и прогнозирования его развития, а также информационные структуры для представления и хранения сведений о сколах в памяти ЭВМ.

Используя методику, представленную в гл. 2 разработана математическая модель определяющая зависимость характеристик скачка от характеристик печи. Особую роль в ней играет отношение температуры центра пятна к его Т.

средней температуре —. Исследования свойств футеровки и обмазки,

позволили выявить экспоненциальную зависимость между глубиной скола и конечной температурой внешней поверхности корпуса печи. Учитывая, что

Т, д5 д2$

глубина скола прямо пропорциональна отношению —-, а также — и ——.

Тт д! дг

Тогда выражение для определения р примет вид:

Tsup = ехр

сф "Рф

sup 1

, Тс , DS , d2S ,

b\- — + b 2 — + ¿3 —ir + b0

Tm 8í di2

+ p2

(13)

где р|, (52, Ьо ... Ь) - настраиваемые параметры (для конкретной печи, и конкретной зоны в печи), Х® - теплопроводность футеровки вт/м.К, сф -теплоемкость футеровки кдж/кг.К, рф - относительная плотность футеровки =

3000 кг/м . Тогда, выражение

Ь, ■

Т..

и dS и

-Ь? — + ь 2 dt

d2S

з--— + b0 | - эквивалентная

дГ

толщина футеровки (с учетом слоя обмазки). В данном случае характер ее изменения не принципиален, так как он может быть скомпенсирован при настройке параметров [1|, р2-

Значение а2 есть задержка, связанная с достижением заданного порога чувствительности Т-щ, обратно пропорционально первой производной температуры (чем выше начальная скорость процесса тем позже его начали отслеживать). Учитывая, что значения 7"¡„r и T(t¡) — известны, выражение для а2 выводится из определения производной:

l'i-'infb<\ /,-/inr ) dt

где /¡„г- фактическое время начала скачка, t\ - время начала наблюдений, T{t\) -первое измеренное значение характеристики. Учитывая относительную линейность сигмоида в начальной фазе, предел можно опустить:

Щ)-Тм _дЩ) Щ)-Тм

~; ; _ ^ '1 ~'¡«г -7ЯТ,. > из;

'i-'inr dt (дЩ)

I dt

где (1\ - /,„г) - и сеть искомая задержка а2, следовательно:

(16)

Значение а\, как параметр наклона, прямо пропорционально первой производной в точке перегиба; из свойств сигмоидальпой функции, выражение для а\ имеет вид:

4 ВТ д2Т

(^sup-Tinf) dt <>t

Фактическое значение угла наклона для а\ определяется в точке перегиба; по форма сигмоида (см. рис. 5) позволяет оперировать приближенным значением а| уже в начале подъема. Тогда величина а\ определяется в некоторой окрестности с. Аналогично предыдущим рассуждениям, фиксируем первую производную в точке начала наблюдений:

Ттм -Г(<,) _ ЭГ(/,) . Тт-,л -Г(<|)

'mid 1 dt Will

Т +Т-

где Tm¡d = sup '" и tmм - координаты точки перегиба, T(t\) и t\ - координаты

точки начала наблюдений. Тогда, зная примерное время до точки перегиба ('mid - 'i), первая производная может быть определена через вторую:

оя>

dt dt дГ

согласно (17),

(^sup 7-inr)

(20)

Для перехода от приблизительных выражений к точным, введем поправки на экспоненциальный характер функции, ее первой и второй производной, а также

дТ д2Т

нелинейность отношения а| и —, при —— отличных от нуля:

5/ дГ

а, =(ехр(а, -а\ +а2) + а3)а4. (21)

где а;, а2, аз, а4 - настраиваемые параметры модели, зависящие от характера наблюдаемого процесса.

Использование предложенной модели позволяет аппроксимировать процесс еще в начале его развития (за три итерации) и зафиксировать функцию эволюции температуры в памяти ЭВМ.

Алгоритм расчета характеристик скачка изображен на рис.7. Для удобства программной реализации в УВМ, при составлении алгоритма были введены следующие обозначения:

температура центра г-го теплового пятпа, в момент времени /,,,

первая производная температура центра г-го теплового пятна,

вторая производная температура центра г-го теплового пятна,

средняя температура г-го теплового пятна, в момент времени /,,,

площадь г-го теплового пятна, в момент времени первая производная площади г-го теплового пягна,

вторая производная площади г-го теплового пятна.

и четвертой главе представлена методика автоматизированного заживления сколов обмазки, функциональная схема автоматической системы упреждения аварий мощных вращающихся печей, а также результаты ее промышленных испытаний.

В работе предлагается способ восстановления обмазки с использованием регулируемой форсунки подачи пылевоздушной смеси. В печь через форсунку вводится управляемый по расходу, ноток смеси «воздух-мелкодисперсная пыль», например, «воздух - оборотная пыль обжигаемого материала». Поток сжатого воздуха и пыли непосредственно направляется в область повышенной температуры; по мере его заполнения, температура внутри скола снижается до

Тс(г,д) = Т[г,ч] вТЛг.ч)

81 „

= ЛКч]

а.2

= с!2Т[г,ч] -

Г„(г^) = Тш[г,ч1 -

55(г,9)_

3/„

-=<Щг,Ч]

8Щг,д)

(ШМ] -

с

3

= таймер (д)

= сканер (ОД) <ТМ], ТтМ], 5[г,д]> опр. из Р[г,с]] согл. (5)-(7)

<Щг,2] = ТГг,2]-Т[г,1] 1[2]-1[1]

;

(1Т[г,3] = Т[г,3]-Т[г,2]

1[3]-1[2]

т

(Щг,2] = 8[г,2]-8[г,1]

1[2]-1Ц]

сШ[г,3] = Б[г,3]-8[г,2]

1[3]-1[2]

тт =

Т[г,Ц Тш[г,1]

а2Г[г,з]=

(1Г[г,3]-(1Т[г,2] 1[3]-1[2]

X

3

с128[г,3]:

1[3]-1[2]

Т^ = схр[р, ■ • (Л, • ТГ + Ь2 ■ <Щг,3] + Ь, ■ (128[г,3] + Ь0) + р2

V сф'Рф

~ I

а, = (схр(<х.

' 4 ■ Иг,3] + (Г^ - Т[г,3]) ■ с12Т1г,3])|

(Т^-Ты)

+ а2) + а 3Г

т\гЯ-ты

с!Т[г,2}

С

2>

Рис. 7 Алгоритм расчета характеристик скачка

заданной, что является признаком восстановления обмазки. Если обмазку и не удается полностью восстановить за один оборот печи, то все операции повторяются при следующем(их) оборотс(ах) печи с последовательным снижением расхода воздушно-пылевой смеси.

Для реализации этого способа предложен комплекс средств автоматики для формирования управляющих воздействий, представленных на рис. 8. На выходе из печи 1 устанавливается форсунка 2 с изменяемыми углами атаки по вертикали у| и горизонтали у2, а длина факела 1 регулируется изменением количества дутья в печь. Дополнительно регулируется частота вращения печи/'

При известной частоте вращения легко можно рассчитать моменты начала и завершения движения зоны скола на участке (р|-(р2:

где со = /360° - угловая скорость вращения печи. Тогда зависимость координаты зоны скола от времени имеет вид ф(т) = со (т-т]). С использованием простых тригонометрических соотношений мы также можем установить зависимость между угловыми координатами ср на траектории сопровождения, и углами атаки факела. Проведя двойное преобразование из радиальных координат в линейные, а из линейных в сферические, получим:

12

Рис8. К объяснению механизма управления форсункой

Т, =Т0+(Оф!, Т2 =т0+Шф2,

(22)

(23)

или с учетом вращения печи:

у 2 СО = агевт

У](т) = агс5т

(26)

(25)

где Л - радиус дуги сопровождения, Ь - длина факела, которая легко рассчитывается исходя из координат зоны скола, полученных от системы термосканирования:

где / - координата скола, для удобства вычислений, в качества начала координат /0 взяты координаты форсунки. Необходимое количество циклов N и количество дутья на каждом обороте Щд) определяются для каждого выявленного скола на основании экспертной информации об отклонениях от задания температуры корпуса печи в зоне скола, содержащейся в базе знаний автоматической системы.

Рассмотренные характеристики формируют набор параметров программы восстановления обмазки, структура которой представлена на рис. 9. Из представленной схемы видно, что механизм восстановления полностью определяется задаваемыми параметрами. То есть непосредственно программа может быть жестко вшита в контроллер исполнительной части, тогда как для решения задач управления и оптимизации достаточно оперировать ее информационной компонентой, т.е. набором параметров:

Такие наборы, для различных ситуаций, хранятся в специальной базе данных - "базе программ восстановления обмазки".

На начальном этапе синтеза и применения решений для автоматического контроля состояния обмазки и управления процессом ее восстановления, решалась путем применения нескольких контуров регулирования по отклонению температуры (для одной из нескольких зон печи) от заданной допустимой величины температуры корпуса печи.

Большинство систем контроля состояния обмазки применяют принцип одноканалыюго управления оказывая в зависимости от температуры корпуса печи воздействие на регулятор подачи топлива или привод печного агрегата, и не используют данные полученные при измерении температуры корпуса печи для применения в качестве контура прогнозирования состояния футеровки и обмазки.

(27)

Р(1 ..№) = <1, т0, ю, фь ерь К

(28)

Рис. 9. Алгоритм управления восстановлением обмазки

Необходимым является обеспечение селективного контроля состояния футеровки и обмазки и оперативное отслеживание процессов развития разрушения обмазки и се восстановления. Для решения данной задачи необходим синтез и комплексное применение различных алгоритмов отслеживания предаварийпых ситуаций с дальнейшим восстановления обмазки в зависимости от возможностей предприятия и печного агрегата. Данные меры приводят к повышению эффективности и безопасности эксплуатации вращающихся печей за счет исключения человеческого фактора и применения интеллектуальной системы автоматизированного контроля состояния и восстановления слоя защитной обмазки в случае ее обрушения. Таким образом, необходимо реализовать систему автоматического управления (САУ), вырабатывающую ряд корректирующих воздействий по рассогласованию измеренной, полученных тепловизором в контролируемой зоне температуры и заданного порогового значения температуры корпуса печи.

Поскольку простые системы автоматического регулирования, функционирующие по принципу контроля отклонения выходной величины в контрольных точках, не обеспечивают оперативный контроль и оптимальное регулирование параметров процесса, для реализации сложных математических моделей и алгоритмов управления процессом контроля состояния и восстановления обмазки, применена интеллектуальная система с использованием управляющей ЭВМ (УВМ) и программным обеспечением. Использование УВМ позволяет охватить большие объемы информации о процессе и учесть погрешности. Главным преимуществом является возможность синтеза управляющих воздействий в соответствии со сложными алгоритмами, использующими математическую модель эволюции состояния сколов обмазки. Таким образом, возможна селективная стабилизация температурного профиля корпуса печи в условиях постоянно меняющейся толщины защитной обмазки футеровки возможна с использованием наиболее эффективного и универсального способа воздействия на процесс восстановления обмазки.

На основе полученных в работе математических моделей и методов своевременного выявления, развития сколов, и их устранения, предложено на уровне изобретения РФ, повое техническое решение - Автоматическая система упреждения представленная на рис. 10.

Разработанная нами схема САУ изображена на рис. 10. Система предназначена для автоматизированного контроля и управления технологическим процессом восстановления огнеупорной обмазки на футеровке. Она построена в виде многоконтурной системы управления с применением управляющей вычислительной машины, где в комплексе производится прием и обработка информации от нижнего уровня, реализуется задача централизованного контроля, диагностики каналов измерения, состояния оборудования и технологических ситуаций, корректировка и передача заданий и коэффициентов регуляторам системы нижнего уровня по данным анализа технологической ситуации, выдача информации па монитор для диалога оператора с системой.

Реализация системы управления осуществляется в соответствии со структурной схемой, представленной на рис. 10.

Рис. 10. Структурная схсма системы управления.

На схеме обозначены: 1-объект управления - вращающаяся печь высоеой производительности; 2 - контроллер положения форсунки; 3- контроллер расхода воздуха; 4 - контроллер расхода топлива; 5- контроллер управления частотно регулируемым приводом; 6 - блок формирования задания на оперативное; 7- блок моделирования развития скола (алгоритм на рис. 7);8 -блок управления базой программ восстановления обмазки (БПВО); 9 - блок расчета алгоритма восстановления (алгоритм на рис. 9); 10 - тепловизор; 11 -блок формирования и анализа динамических термокарт (по схеме па рис. 4).

Па базе математических моделей эволюции состояния защитной обмазки создана возможность, при условии использования базы данных, для применения системы управления с прогнозированием по входным параметрам позволяющей исключить запаздывание в оценке измерений выходных параметров. Наша методика базируются па зависимости показывающей скорость изменения степени инфракрасного излучения корпуса вращающейся печи, интерпретируемой в температурные показатели участков корпуса печного агрегата выбранных математическим алгоритмом для наблюдения.

Созданная автоматическая система упреждения аварий (от разрушения огнеупорной футеровки мощных вращающихся печей) прошла промышленные испытания с последующим внедрением результатов работы па ООО

«Ачинский Цемент». Математическая модель и алгоритмы выявления и прогноза эволюции сколов обмазки; алгоритмы автоматизированного анализа иредаварийпых ситуаций на вращающейся печи, а также разработанные па их основе новые способ и функциональная блок-схема СЛУ с программным обеспечением реализации алгоритма автоматизированного восстановления разрушенной обмазки на огнеупорной футеровке вращающейся печи обжига клинкера прошли с 10.07.2009 по 20.01.2010 г. промышленное испытание на Ачинском цементном заводе.

В результате испытаний установлено, что перечисленные результаты НИОКР, полученные лично аспирантом Шубиным М.В. при внедрении в промышленность обеспечивают увеличение продолжительности компании футеровки более 10%. При этом своевременное автоматическое выявление скола в обмазке и прогнозирование его развития практически предотвращает возникновение аварийных ситуаций, обусловленных обрушением футеровки, а разработанная автоматическая система восстановления обмазки без остановки печи уменьшает потери тепла через корпус печи и обеспечивает безопасность выполнения работ по восстановлению обмазки.

Положительные результаты длительных испытаний разработанных авторами САУ процессом восстановления и контроля за состоянием обмазки, позволили принять математические модели, алгоритмы и блок-схемы САУ к реализации в проекте по автоматизации промышленной вращающейся печи диаметром 5м и длиной 185м производительностью 80 т. клинкера в час. Акт и расчет ожидаемого эффекта прилагаются.

Заключение и выводы

Подведены основные итоги исследования и сформулированы общие выводы. Впервые дано математическое описание и выполнен графоаналитический анализ актуальной задачи разрушения защитной обмазки вращающейся печи и современных способов ее решения. Поставлена и решена многокритериальная задача наискорейшего обнаружения и заживления сколов обмазки. Разработан метод оперативного обнаружения сколов с использованием теплового контроля и усовершенствована модель прогноза развития сколов. Разработан и защищен патентом способ устранения сколов без остановки печи. На основании разработанных способов и моделей синтезированы алгоритмы оперативного анализа состояния обмазки печи и своевременного их заживления, реализованные в подсистемах интегрированной автоматической системы упреждения аварийных ситуаций. Описана эффективность представленных методов и алгоритмов в составе автоматической системы, позволяющей минимизировать длительность вынужденных простоев, риски возникновения крупных аварий и снизить себестоимость получаемой продукции не менее 10%. Совокупность перечисленных результатов по работе представляет решение актуальной задачи создания способов, алгоритмов и автоматических систем своевременного выявления и устранения дефектов в теплозащитной обмазке вращающейся печи без остановки ее работы.

Основные положения и выводы диссертации опубликованы в следующих работах:

1*. Салихов З.Г., Шубин В.И., Шубин М.В., Бекаревич A.A., Шепталип C.B., Краснонисцев С.И., Шулаков Ю.А., Газимов Р.Т. Способ контроля управления процессом восстановления обмазки па футеровке вращающейся обжиговой печи. Патент РФ по заявке па изобретение РФ №2009112000 от 01.04.2009, подробное описание на сайте ФИПС-РФ.

2*. Салихов З.Г., Газимов Р.Т., Шубин М.В., Бекаревич A.A. / Автоматизированное выявление и устранение сколов обмазки и футеровки вращающейся печи без ее остановки // Изв. ВУЗов. Цветная Металлургия. 2010, № 8. с. 45-48.

3*. Салихов З.Г., Газимов Р.Т., Шубин М.В. / Математические принципы непрерывного автоматизированного контроля состояния обмазки и футеровки вращающихся печей // Известия ВУЗов. Черная металлургия, 2009, № 1 С. 5257.

4**. Z.G. Salikhov, R. Т. Gazimov, M.V. Shubin / Continuous Automatic Monitoring of the Coating and Lining of Rotating Furnaces // Steel in Translation, 2009, Vol 39, No 1, pp. 19-24.

5. Шубин M.В., Бекаревич A.A., Салихов З.Г., Газимов Р.Т. / Автоматизированная система диагностики состояния дефектов футеровки и обмазки вращающейся печи // Моделирование, идентификация, синтез систем управления: Сборник тезисов одиннадцатой международной научно-технической конференции, 2008. с. 163.

6. Автоматизированный контроль состояния обмазки и футеровки в зоне спекания цементных вращающихся печей / Салихов З.Г., Газимов Р.Т., Шубин М.В. - ИнформЦемент, №2(22) 2009, С 48-54.

7. Автоматизированная система диагностики дефектов футеровки и обмазки вращающейся печи и управления технологией процесса их устранения/ Салихов З.Г., Бекаревич A.A., Шубин М.В. // Металлургия цветных металлов. Проблемы и перспективы. Сборник тезисов докладов международной научно-практической конференции, 2009., с. 128.

8. Шубин М.В., Бекаревич A.A., Салихов З.Г., Газимов Р.Т. / Принципы тепловизионного контроля состояния внешней поверхности корпуса вращающейся печи // Моделирование, идентификация, синтез систем управления: Сборник тезисов двенадцатой международной научно-технической конференции, 2009. с. 153-155.

9. Контроль за состоянием футеровки и обмазки в зоне спекания цементных вращающихся печей в реальном времени / Салихов З.Г., Шубин М.В. -ИнформЦемент, №3(18) июль 2008., С.13-19.

* Печатные работы входящие в перечень ВАК

** Печатные работы индексируемые в SCI

Подписано в печать 24.08.2010 г. Печать лазерная цифровая Тираж 100 экз.

Типография Aegis-Print 115230, Москва, Варшавское шоссе, д. 42 Тел.: 543-50-32 www.auforef.ae-print.ru

Введение

Глава 1 Обзор способов и средств автоматического контроля состояния обмазки во вращающихся обжиговых печах, а также и подходов для ее автоматизированного восстановления.

1.1 Обзор особенностей технологического состояния футеровки 11 и обмазки и их влияния на процесс обжига материала.

1.2 Обзор современных средств и методов контроля состояния 14 обмазки и футеровки

1.3 Обзор методик анализа эксплуатационного состояния слоя 20 обмазки и футеровки.

1.4 Обзор средств и методов восстановления обмазки. "

1.5 Современное состояние технологии и автоматического 25 управления сложными технологическими процессами.

1.6 Принципиальные схемы автоматизированной системы 29 контроля сколов обмазки и ее восстановления

1.7 Выводы по главе 1.

Глава 2 Характеристика печи как объекта управления, выявление сколов обмазки, оценка и математическое описание их развития.

2.1 Формальное описание процесса образования обмазки и ее 37 разрушения.

2.2 Характеристика печи как объекта автоматического 41 управления

2.3 Принцип многоканальной системы управления 44 технологическим процессом с применением УВМ.

2.4 Схема извлечения информации о возникновении и эволюции 46 скола обмазки.

2.5 Принципы расчета характеристик дефекта и 56 прогнозирования его последующей эволюции.

2.6 Выводы по главе 2.

Глава 3 Математические принципы автоматизированного контроля 61 состояния обмазки и футеровки вращающихся печей в процессе их работы, информационные структуры для представления и хранения сведений о сколах в памяти ЭВМ.

3.1 Основные понятия и определения теории излучения, 61 тепловой контроль.

3.2 Принципы тепловизионного контроля состояния внешней 66 поверхности корпуса вращающейся печи.

3.3 Математические методы автоматизированного контроля состояния обмазки и футеровки вращающихся печей в 67 процессе их работы.

3.4 Алгоритм анализа эволюции процесса и структура базы 70 данных.

3.5 Выводы по главе 3.

Глава4 Автоматизированное устранение сколов обмазки и 75 футеровки вращающейся печи без ее остановки, функциональная схема автоматической системы.

4.1 ^Описание реализации предлагаемого способа восстановления 75 сколов обмазки на футеровке вращающейся печи.

4.2 Методика автоматизированного устранения сколов обмазки 80 на футеровке вращающейся печи.

4.3 Структурная схема, ФСА, описание работы модели 87 прогнозирования роста дефекта обмазки.

4.4 Выводы по главе 4.

Актуальность работы.

Основными направлениями технического прогресса металлургической отрасли являются — внедрение высокопроизводительного энергосберегающего оборудования и интенсификация технологических процессов при одновременном обеспечении безопасности и безаварийности их эксплуатации.

С увеличением производительности футерованных печных агрегатов, существенно возрастает необходимость продления кампании исправной службы их футеровки. Из-за ремонта огнеупора высокопроизводительных печных агрегатов они простаивают около 5-10% календарного времени, что существенно снижает коэффициент их использования и существенно повышает затраты на ремонт оборудования. К таким агрегатам относятся мощные вращающиеся печи, широко используемые, для обжига сыпучих материалов не только в металлургической, но и в других отраслях промышленности.

Наиболее важным фактором, влияющим на износ огнеупорной футеровки в зоне высокотемпературного спекания материала во вращающейся печи, является эксплуатационное состояние защитной обмазки, образующейся на поверхности футеровки из обжигаемого сырья. Обмазка или «гарнисаж» представляет собой слой обжигаемого материала, образующийся на поверхности огнеупорной футеровки в зоне спекания вращающейся печи. Обмазка защищает огнеупорную футеровку от корродирующего и истирающего воздействия клинкера. Она снижает безвозвратные потери тепла, а также существенно снижает влияние температурных колебаний на рабочей поверхности футеровки, уменьшает термические напряжения и термомеханический износ огнеупора.

Работа обжиговых вращающихся печей характеризуется рядом особенностей, так, например: корректирующие управляющие воздействия, направленные на компенсацию отклонения параметров процесса от заданных параметров в контролируемой области зоны спекания, могут привести к неконтролируемым изменениям в других областях зоны спекания. Несмотря на то, что вращающиеся обжиговые печи используются в промышленности с первой половины 20 века, и печные агрегаты совершенствуются, задача повышения долговечности сохранения футеровки и качества управления процессом обжига остается актуальной.

В настоящее время управление процессом тепловой переработки материала во вращающихся печах на большинстве предприятий продолжает осуществляться оператором, без использования интеллектуальных автоматических систем, т.е. оператор наблюдает ход технологического процесса и, в основном, опираясь на собственный опыт и показания средств КиП выдает задание для корректировки процесса. На некоторых предприятиях функционируют системы автоматической стабилизации некоторых технологических параметров, например расхода шихты и топлива, температуры в отдельных зонах печи и т. д. Причем часто надежность контроля температуры в контролируемых зонах низка из-за отказа традиционно применяемых, контактных технических средств (термопар, термометров сопротивления и других средств) по причине их высокого механического повреждения, влияния агрессивной среды, зарастания расплавленным слоем материала и низкой надежностью снятия с них информации.

Попытки расчета температуры в зоне спекания вращающейся печи с помощью методов математического моделирования так же не увенчались успехом, так как проектные параметры самой вращающейся печи, существенно не стационарны во времени. Анализ процессов переработки материалов во вращающихся печах показал, что они тоже нестационарны.

Отмеченные нестационарности обусловлены значительными и быстрыми изменениями как свойств печного агрегата, в частности, толщины обмазки и футеровки печи так и физико-химического свойства обжигаемого материала. Это усугубляется тем, что известные принципы и средства на которых строится система автоматического управления, неспособны дать полную картину изменения температуры материала по всей длине печи, с одновременным учетом изменения характеристик футеровки и деформаций корпуса печи, а так же появившихся отложений внутри печи.

Анализ причин ремонта футеровки показывает, что их значительная часть вызвана прогарами футеровки, вследствие несвоевременного выявления и восстановления обмазки. В свою очередь несвоевременное выявление обрушения и восстановление обмазки происходит из-за отсутствия оперативных методов контроля за ее состоянием, устранением выявленных дефектов без остановки и охлаждения всей внутренней поверхности печи. Все эти факторы приводят к существенным потерям производительности, авариям, материальным и энергетическим затратам.

Наиболее прогрессивные способы контроля состояния футеровки и обмазки используют косвенный показатель состояния футеровки - тепловое излучение корпуса печи. Однако существующие методы контроля, основанные на регистрации этих параметров, мало информативны и используются с целью сигнализации о сложившейся аварийной ситуации.

Поскольку, вопросы исследования механизмов образования и разрушения обмазки до настоящего времени недостаточно изучены, актуальными остались также вопросы разработки научно обоснованных способов оперативного восстановления обмазки без остановки работы вращающейся печи.

Таким образом, анализ информации о состоянии техники по теме диссертации позволяет сформулировать решаемую в данной работе актуальную научно-техническую задачу, цель работы и научные методы, направленные на решение этой задачи и цели.

В диссертации поставлена и решена актуальная задача создания способов, алгоритмов и автоматических систем своевременного выявления и устранения дефектов в теплозащитной обмазке вращающейся печи без остановки ее работы.

Цель работы — сокращение энергозатрат, повышение производительности, безопасности и безаварийности эксплуатации высокопроизводительных вращающихся печей. Разработка нового эффективного способа оперативного, автоматического контроля состояния обмазки футеровки печи, позволяющего предупредить аварию печного агрегата выявляя обрушение обмазки на ранней стадии, и нового способа автоматизированного ее восстановления без остановки печного агрегата.

Методы исследованиях математическое моделирование для формального графоаналитического описания технологического процесса и выработки принципов его автоматизации; методы теплового неразрушающего контроля и компьютерного зрения при разработке алгоритмов оперативного оценивания состояния обмазки в печи; методы активного и пассивного эксперимента для идентификации характеристик процесса; математическая статистика для обработки экспериментальных данных; численные методы для создания компьютерных моделей и проверки эффективности созданных алгоритмов и автоматических систем и управления на реально действующих вращающихся печах.

Научная новизна диссертации заключается в следующем: V

• составлено математическое описание и разработан алгоритм процесса образования дефектов на теплозащитной обмазке внутренней поверхности вращающейся обжиговой печи;

• впервые разработана математическая модель прогноза эволюции дефекта и исследованы возможные варианты развития аварийных ситуаций;

• синтезированы алгоритмы автоматизированного анализа предаварийных ситуаций и логические условия принятия своевременных решений по предотвращению развития выявленных дефектов;

• разработан способ автоматического контроля состояния обмазки и футеровки, позволяющий оперативно оценить место и характер обрушения обмазки, а также скорость его развития до опасного эксплуатационного состояния печи;

• разработан способ автоматизированного восстановления обмазки, путем направленного изменения температуры на внутренней поверхности поврежденной области за счет введения пыли в возвратный воздух, для рассеивания тепла и создания условий для восстановления обмазки без остановки работы вращающейся печи (Патент на изобретение РФ №2395773, Бюл. №21 от 27.07.2010, подробное описание на сайте ФИПС);

• разработаны структура и функциональная схема автоматической системы, реализующей алгоритмы устранения дефектов в теплозащитной обмазке внутренней поверхности печи без остановки ее работы;

• проведены испытания на действующих промышленных печах разработанных алгоритмов контроля и управления, получены качественные и количественные оценки эффективности их реализации.

Практическая значимость работы заключается в том, что промышленная реализация ее результатов, обеспечивает сокращение простоев печи не менее 6-^7 % на восстановление футеровки, существенно снижает вероятность возникновения аварийных ситуаций, сокращает теплопотери или расход энергоносителей на 10^-15 %, увеличивает срок службы футеровки печи без капитального ремонта не менее, чем на 2 — 2,5 месяца и одновременно повышает безопасность выполнения работ по восстановлению обмазки печи в межремонтном отрезке времени. Результаты работы приняты к внедрению, согласно договору НИОКР № 01/08-501 от 10.06.2008 (Тема НИОКР НИТУ «МИСиС» № 1014028); акты и расчет экономического эффекта прилагаются. Положения диссертационной работы используются в учебном процессе НИТУ «МИСиС» при чтении курсов «Математические модели технологических процессов», «Моделирование систем» для студентов специальности «Автоматизация технологических процессов и производств (в металлургии)».

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих международных научных конференциях и семинарах: «Современное оборудование и технологии обжига цементного клинкера» (Белгород-2008), «Огнеупоры для промышленности» (Москва-2009), «Металлургия цветных металлов. Проблемы и перспективы» (Москва-2009), «Моделирование, идентификация, синтез систем управления» (Крым, Украина, 2008-2010), конкурсе проектов аспирантов, докторантов и молодых ученых МИСиС, направленных на проведение фундаментальных исследований (Победитель конкурса МИСиС 2009 г.), научно-практических семинарах кафедры КИУСА.

Публикации: Основные положения диссертации опубликованы в 9 печатных работах, в том числе, три работы в изданиях по перечню ВАК и один патент на изобретение России № 2395773.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 98 наименований, приложений. Основная часть работы изложена на 105 стр. машинописного текста, содержит 23 рисунка.

4.4 Выводы по главе 4.

Рассмотренный механизм образования обмазки на футеровке и выявления ее «сколов» положен в основу разработанного нового метода автоматического устранения «сколов» обмазки основывающегося на следующих теоретических основах и научных разработках описанных в главе:

1) приведено писание реализации предлагаемого способа восстановления «сколов» обмазки на футеровке вращающейся печи;

2) разработана новая методика автоматизированного устранения «сколов» обмазки на футеровке вращающейся печи без остановки ее работы;

3) разработана структурная схема системы, и ФСА автоматической системы упреждения аварий (разрушения огнеупорной футеровки) мощных вращающихся печей с различными вариации базовых контуров управления, в зависимости от условий предлагаемых предприятием;

4) разработан алгоритм нового метода автоматического устранения «сколов» обмазки без остановки печи, и на базе этих результатов на уровне изобретения создана САУ, обеспечивающая устранение возможных аварий за счет выработки упреждающих воздействий для ликвидации развития дефекта обмазки до аварийного состояния. При этом своевременное автоматическое выявление «скола» в обмазке и прогнозирование его развития практически предотвращает возникновение аварийных ситуаций, обусловленных обрушением футеровки, а разработанная автоматическая система восстановления обмазки без остановки печи уменьшает потери тепла через корпус печи и обеспечивает безопасность людей и выполнения работ по восстановлению обмазки.

Заключение и выводы по работе.

Диссертационная работа на тему «Автоматическая система упреждения аварий (разрушения огнеупорной футеровки) мощных вращающихся печей» является законченной научно-исследовательской работой, выполненной лично автором и соответствует требованиям, предъявляемым к диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

В диссертационной работе поставлена и решена актуальная задача создания способов, алгоритмов и автоматических систем своевременного выявления и устранения дефектов в теплозащитной обмазке вращающейся печи без остановки ее работы.

Для решения поставленной задачи было разработано и предложено несколько новых научных идей и подходов:

1) составлено математическое описание и разработан алгоритм процесса образования дефектов на теплозащитной обмазке внутренней поверхности вращающейся обжиговой печи;

2) разработана математическая модель прогноза эволюции дефекта и исследованы возможные варианты развития аварийных ситуаций;

3) синтезированы алгоритмы автоматизированного анализа предаварийных ситуаций и логические условия принятия своевременных решений по предотвращению развития выявленных дефектов;

4) разработан способ автоматического контроля состояния обмазки и футеровки, позволяющий оперативно оценить место и характер обрушения обмазки, а также скорость его развития до опасного эксплуатационного состояния печи;

5) разработан способ автоматизированного восстановления обмазки, путем направленного изменения температуры на внутренней поверхности поврежденной области за счет введения пыли в возвратный воздух, для рассеивания тепла и создания условий для восстановления обмазки без остановки работы вращающейся печи (Патент на изобретение РФ №2395773, Бюл. №21 от 27.07.2010, подробное описание на сайте ФИПС);

6) разработаны структура и функциональная схема автоматической системы, реализующей алгоритмы устранения дефектов в теплозащитной обмазке внутренней поверхности печи без остановки ее работы;

7) проведены испытания разработанных алгоритмов контроля и управления на действующих промышленных печах, получены качественные и количественные оценки эффективности их реализации.

Совокупность результатов диссертационной работы подтверждает актуальность и значимость решенной задачи, а их коммерческая реализация дает значительный экономический и социальный эффект. Промышленная реализация ее результатов, обеспечивает сокращение простоев печи не менее 6-^-7 % на восстановление футеровки, снижает вероятность возникновения аварийных ситуаций, сокращает теплопотери и расход энергоносителей, увеличивает срок службы футеровки печи без капитального ремонта не менее, чем на 2 - 2,5 месяца и одновременно повышает безопасность выполнения работ по восстановлению обмазки печи в межремонтном отрезке времени. Результаты работы приняты к внедрению, согласно договору НИОКР № 01/08-501 от 10.06.2008 (Тема НИОКР НИТУ «МИСиС» № 1014028); акты и расчет экономического эффекта прилагаются. Положения диссертационной работы используются в учебном процессе НИТУ «МИСиС» при чтении курсов «Математические модели технологических процессов», «Моделирование систем» для студентов специальности «Автоматизация технологических процессов и производств (в металлургии)».

1. Огнеупоры для зоны спекания цементных вращающихся печей / Труды НИИЦемента, № 52, 1982 г., М., 21-30.

2. Эксплуатация огнеупоров в цементных печах / НИИЦемент, Москва 1984. С.3-21.

3. Автоматизированная оценка измерений температур на кожухе вращающейся печи как средство экономичного управления печью / (перевод) Pisters Н., Becke М., Spilhagen U.: Zement-Kalk-Gips, 1986, 39, Nr 3, С. 125128.

4. Стойкость футеровок вращающихся печей / Цемент № 10, Стройиздат, 1971

5. Автоматизация производства / Труды № 25 Издательство литературы по строительству: Москва, 1971,- С. 51.

6. СИДРАМ (SIDRAM): Прибор для раннего обнаружения обрушения обмазки в цементной вращающейся печи / (перевод) Н. Wackerle Weisbaden: Zement-Kalk-Gips, 1986. С. 143-145.

7. Слежение за состоянием огнеупорной футеровки при помощи высокоскоростного сканера печи/ (перевод) Кэммерер Дж. П. — International Cement Review, Jan 1991., С. 25-29.

8. Контроль состояния огнеупорной футеровки печи / (перевод) Хольмблад, Л. Бруун H.: ZKG, Jahrgang, 36, 1983.

9. Методика контроля состояния обмазки и футеровки и прогнозирования прогревов корпуса цементных вращающихся печей / Гипроцемент, Ленинград, 1987, С. 1-22.

10. Влияние скорости вращения печи на распределение температуры внутренней поверхности футеровки / краткие тезисы докладов на VI всесоюзном научно-техническом совещании по жизни и технологии цемента Москва, 19-21 октября 1982г., С. 264-269.

11. Определение толщины обмазки в зоне спекания вращающихся печей / Цемент №2 1979г. С. 15-16.

12. О механизме образования обмазки / Торопов Н.А., Волконский В.В. — Новое в науке и технике о цементе, 1952, №1

13. Majdic A., Schwiete H. Zement-Kalk-Gips, 1959, №3.

14. Опыт использования автоматизированной системы слежения за температурой кожуха печи / (перевод )Холл Й.А., Бруун Н.Г., Слот Г., Смидт Ф.Л. Польша: CWY, 1987. С. 247-253.

15. The SCANEX System Highligts / KHD Germany: KHD Information Brochure, 1986. C. 1-15.

16. Температура корпуса вращающейся печи как средство контроля режима ее эксплуатации и состояния футеровки / Гнедина И.А., Скоббло

17. Л.И., Казанович Б.JI., Соколинская Ч.А. Научн.тр. НИИЦемент, 1982, вып. 62., С. 69-70.

18. Fifth infrared information exchange book II / Agema infrared systems October 29-31, 1985, C. 55-59.

19. Применение измерительного устройства типа «Сиомат» с двухкоординатным самописцем для регистрации и допускового контроля температуры футеровки вращающейся печи / (перевод) Дальхаус У., Кнеллер X., ХартвигВ.: Zement-Kalk-Gips, 1983, 36, Nr 3, С. 162-168.

20. Holmblad L.P., Ostergaard J.J.: Zement-Kalk-Gips, 1981. Nr 3, С. 127.

21. BruunN.G., Holmblad L.P.: Zement-Kalk-Gips, 1983. Nr 3, C. 142.

22. Нормали по теплофизическим свойствам огнеупоров / Е.Д. Литовский, Н.А. Пучкелевич Ленинград 1981.

23. AGA Termoprofile 5 Effective monitoring of rotary kilns / aga infrared systems, Pub.No. 556 556 750, 1987, C.l-3

24. Agema infrared system.: (перевод) Документация прибора, 1987. С. 1-11.

25. Снятие поперечных профилей температуры для целей технологического контроля в обрабатывающей промышленности. Agema Thermoprofile 6 / Agema Direct Sales AB: Brochure, 1989., C. 1-5.

26. Agema Thermoprofile 5 /Agema Direct Sales AB: Description list, 1987. C. 1-3. .

27. Прибор для контроля состояния футеровки вращающейся печи с помощью сканирующего пирометра / Protection for cement kiln linings -Ceramic Industries Journal, 1981, № 1026,23,26 GB.

28. Microcomputer-based shell scanning for kiln efficiency and cost savings / Richard S Salisbury: World cement October 1987, C. 329-334.

29. Гарантированный контроль. Новая система сканирования CemScanner / FLSmidth Automation — Denmark: Brochure, 2003.

30. Предохранение обжиговых печей при помощи инфракрасного линейного сканирования / Agema Direct Sales AB, публикация № 556 556 790, 1987, С. 1-3.

31. Термоскан-2 Система дистанционного контроля температуры корпуса вращающейся печи / брошюра HlШ Топаз-К, 1981., С. 1-3.

32. Температура корпуса печи как средство контроля за режимом ее работы. / И.А. Гнедина, Л.И. Скобло, Б.Л. Казанович, Ч.А. Соколинская — труды НИИЦемента, М., вып. 64, 1982.

33. Расчет температурных параметров зоны спекания / И.А. Гнедина, Ч.А. Соколинская —Цемент №1 1979г. С. 15-17.

34. Методы определения теплопроводности / Изделия огнеупорные. ГОСТ 12170-76.

35. Тепловое сопротивление футеровки / Труды всесоюзного совещания по вопросам футеровок вращающихся печей М. НИИЦемент 1979, С. 99-107.

36. Температура корпуса вращающейся печи и состояния футеровки / Гнедина И.А., Скоббло Л.И., Казанович Б.Л., Соколинская Ч.А. Научн.тр. НИИЦемент, 1982, вып. 64., С. 1-69.

37. Инфракрасный наблюдатель / Agema infrared system — Публикация № 556556895, Изд. I Rus., 1989., С. 1-2.

38. Футеровка вращающихся печей / Шубин В.И., М.: Стройиздат, 1975., С 49.

39. Топчаев В.П. Автоматизация трубчатых вращающихся печейцветной металлургии. -М.:Металлургия, 1971.-191 е., ил.

40. Лощинская А. В., Рысс С.М., Львович И.В. Автоматическое регулирование процессов обжига и сушки в промышленности строительных материалов. — Л.: Из-во литературы по строительству, Ленингр. Отд, 1969. — 200 е., ил.

41. Диомидовский Д.А. Металлургические печи цветной металлургии. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Металлургия. 1970. - с.704., ил.

42. Дайн Я.Ф. Контроль и регулирование технологических процессов в металлургии. -М.: Металлургия. 1966. 149 с, ил.

43. Ходоров Е.И. Печи цементной промышленности. 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Промстройиздат, 1968. - 237 с, ил.

44. A.c. 392317 (СССР). Способ автоматического регулирования процесса обжига строительных материалов во вращающихся печах. Ю.В. Горбушкин, Ю.И. Макаров, В.Я. Ратновский, Б.В. Скиба, В.Д. Левицкий, -опубл. В Б.И., 1973, №32.

45. B.C. Кочетов и др. Автоматизация производственных процессов и АСУ 111 промышленности строительных материалов. Л.: Стройиз-дат, 1981, -117с, ил.

46. Ходоров Е.И., Шморгуненко Н.С. Техника спекания шихт гли^ноземной промышленности. М.: Металлургия, 1978. -С.319.

47. Ходорое ЕЛ, Срибнер НГ. // Вращающиеся печи для спекания глиноземных (нефелиновых) шихт. М: ЦИИНЦветмет. -1964. -С.11

48. Лощинская A.B., Мягков А.Е., Хохлов BJC., Цивилева ЕЛ, Эн-тин З.Б. Интенсификация процессов обжига цементного клинкера. -М: Стройиздат, 1966, 173с, ил.

49. Арлюк Б Л, Шнеер В.Е. Процесс спекания в производстве гли-нозема. М: Металлургия, 1970. -120с.

50. Ходоров ЕЛ Печи цементной промышленности. -Л: Сгройиз-дат, 1968.-С.455.

51. Абрамов В Л., Боевская СМ. и др. //ЖПХ -1980. -Вып.З. -С.498-502.

52. Диомидовский ДА. Металлургические печи цветной металлургтии. -М: Металлургия. 1970. С. 702.

53. Дэвидсон AM., Кудрявцева Л.Т.П Изв. ВУЗов. Цветная мегал-лургия. -1969. -№5.-С.99-105.

54. Вращающиеся печи для спекания глиноземных (нефелиновых) шихт. М.: ЦНИИЦВЕТМЕТ. 1964. -112с.

55. АрлюкБЖ //ИФЖ -1981. № 6.-С.1134.

56. Арлюк Б.И, Екимов В.А. // Науч. тр./ВАМИ. -1987. -С.17-28.

57. Ходоров Е.И. Печи цементной промышленности. Ч. I. - М: Промстройиздат, 1950. - С. 237.

58. Моношков В.В., Ходоров Е.И., Хваткое Ю.А., Алексеева А .Я.// Науч. тр./ВАМИк 1973. № 85. -С. 102-107.

59. Блох А.Г. Основы теплообмена излучением. -М: Госэнергоиз-дат, 1962. -330с.

60. Невский А.С. Лучистый теплообмен в печах и топках. -М.: Металлургия, 1971. -438с.

61. Арлюк Б.И. // ИФЖ. -1983. -№6. -СЛОИ.

62. Арлюк Б.И. //ИФЖ. -1984. -№3. -С.518-519.

63. Гельфанд Я.Е. Управление цементным производством с использованием вычислительной техники. -Л.: Стройиздат, Ленинградское отделение, 1973, -176с, ил.

64. Шатилов О., Челпанов А., Чуйков С. Автоматизированная система контроля и регулирования вращающихся печей. М.: СТА. №3, 2002. с.20-27

65. Рыбкин В.Д. Автоматизированные системы управления технологическими процессами во вращающихся печах. М.: ЦНИИИ ТЭИ Цветной металлургии, 1975. - 39с, ил.

66. Гинзбург И.Б., Смолянский А.Б. Автоматизация цементного производства: Справочное пособие. -Л.: Стройиздат, 1986.

67. Берх В.И., Пьянков В.А., Рабинович Б.В. Автоматизированные системы управления технологическими процессами в алюминиевой промышленности. Цветные металлы, 1978, №3, с.33-36.

68. Александровский Н.М., Егоров СВ., Кузин P.E. Адаптивные системы автоматического управления сложными технологическими процессами. М.: Энергия, 1973. - 271с, ил

69. A.c. 586141 (СССР). Способ автоматического управления процессом обжига сырьевой смеси во вращающейся печи. Я.Е. Гельфанд, А.Д. Кацман, A.A. Первозванский, В.К. Савчков, В.И. Шидлович. Опубл. ВБ.И., 1977, №48.

70. Ллойд Д. Системы тепловидения: Пер. с англ. М.: Мир. 1978. 410с.

71. Жуков А.Г., Горюнов А.Н., Кальфа A.A. Тепловизионные приборы и их применение. М.: Радио и связь. 1983. 168с.

72. Гофман Г.М., Круг Г.К., Косякин A.A., Филаретов Г.Ф., Поле-таева Л.П., Базылева Н.М. Математическое описание процесса обжига в мощной вращающейся печи 4,5x170м. В кн.: Труды НИИЦемента, 1971,вып.25,с.85-94.

73. Управление процессом обжига. «Rev.mater.constr. et trav.publics.», 1969, №644, с. 163-180 (Франц.), Р.Ж. Химия, 1970, 7,7И258.

74. Кафаров В.В., Сатарин В.И., Шифрин В.Б., Дрепин Н.Ф. Авто-матизация управления цементным производством. Киев, Бу-д1вельник, 1976, - 132с, ил.

75. Офицерова Г.И. Математическое моделирование и оптимизация процесса спекания глиноземсодержащих шихт на конвейерной машине. -Дис.к.т.н. М.:, 1973, - 142с.

76. Шпионский Ю.С. «К вопросу о потерях тепла корпусом вращающейся печи в окружающую среду», «Цемент» №4, 1996.

77. Чекалин А.С, Ширяев В.В., Вавилов В.П. Устройство для автоматической обработки термограмм. //Дефектоскопия. 1987.№1. С. 84

78. Криксунов JI.3. Справочник по основам инфракрасной техники. М: Сов.радио. 1978.400с.

79. Линевег Ф. Измерения температур в технике. М.: Металлургия. 1980. 544с.

80. Фельдбаум A.A., Бутковский А.Г. Методы теории автоматического управления.—М.: Наука, 1971.

81. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М. Наука, 1972

82. Всесоюзная конференция по применению ЭВМ в металлургии. Москва, 2-3 февраля 1973. Тезисы докладов. — М.: МИСиС, 1973.

83. Емельянов СВ. Системы автоматического управления с переменной структурой. —М.: Наука, 1967.

84. Буровой НА., Горин В.Н. Автоматическое управление химико-металлургическими процессами с сосредоточенными параметрами. — М.: Металлургия, 1977.

85. Иванов В.А. Автоматическое управление некоторыми классами технологических процессов с применением моделей. Автореф. докт. дис. — М.: МИСиС, 1972.

86. Салихов З.Г., Газимов Р.Т., Шубин М.В. Математические принципы непрерывного автоматизированного контроля состояния обмазки и футеровки вращающихся печей // Известия ВУЗов. Черная металлургия, 2009, № 1 С. 52-57.

87. Салихов 3. Г., Салихов К. 3. Способ управления процессом обжига материалов во вращающейся печи. Патент на изобретение №2249775, опубл. в бюлл.изобр. №10 от 10.04.2005.

88. Салихов 3. Г., Шубин В. И., Бекаревич А. А., Салихов К. 3. система управления процессом обжига материалов во вращающейся печи. Патент на изобретение №2232959. Бюлл.№20 от 20.07.2004.

89. Бекаревич А. А. (н. руков. Салихов 3. Г.) Канд. диссертация на тему «Компьютерная система автоматического управления процессом тепловой переработки материалов во вращающейся печи. М.: МИСиС, 2003, С. 135»

90. Салихов З.Г., Шубин М.В. / Контроль за состоянием футеровки и обмазки в зоне спекания цементных вращающихся печей в реальном времени ИнформЦемент, №3(18) июль 2008., С.13-19.

91. Салихов З.Г., Газимов Р.Т., Шубин М.В. / Автоматизированный контроль состояния обмазки и футеровки в зоне спекания цементных вращающихся печей- ИнформЦемент, №2(22) 2009., С48-54.

92. З.Г. Салихов, О.Н. Будадин, E.H. Ишметьев и др. Инженерные основы теплового контроля. Опыт промышленного применения. М: Изд. дом МИСиС, Монгография, 2008, 475 с.

93. Ч.А. Соколинская, В.И. Шубин, И.А. Гнедина. Температурный режим службы футеровки цементных вращающихся печей. Труды НИИЦемента, М., вып. 62, 1981, 220 с.