автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Система автоматического управления энергетическим режимом электродуговых печей переменного тока

На правах рукописи

Усачев Максим Валерьевич

Система автоматического управления энергетическим режимом электродуговых печей переменного тока

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

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

о „г - °

Москва - 2009

003467174

Работа выполнена на кафедре Компьютерные информационные и управляющие системы автоматики Государственного технологического университета — сМосковский институт стали и сплавов».

Научный руководитель:

"Заслуженный деятель науки России", "Заслуженный изобретатель РСФСР", доктор технических наук, профессор, Салихов Зуфар Гарифуллович

Консультант по электродуговым печам:

кандидат технических наук, Ишметъев Евгений Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

Еременко Юрий Иванович

кандидат технических наук, профессор, Лапшин Игорь Васильевич

Ведущая организация: ОАО «Черметавтоматика»

Защита состоится «¿-О » _2009 г. в асов на заседании дис-

сертационного совета Д212.132.07 при Государственном технологическом университете - <<Московский институт стали и сплавов», по адресу: 1190^9, г. Москва, Крымский вал, д.З, ком. К325

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного технологического университета - «Московский институт стали и сплавов».

Автореферат разослан

1 ?

04

2009 г.

Отзывы и замечания по автореферату в двух экземплярах, заверенные печатью, просьба высылать по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат технических наук, профессор

алашников Е. А.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. В настоящее время сверхмощные электродуговые сталеплавильные печи (ДСП), как агрегаты для производства стали, получают большое распространение, как в России, так и в мире. К преимуществам электродугового способа получения стали можно отнести высокую производительность агрегатов, способность использовать в качестве исходного сырья как традиционные полуфабрикаты (металлический лом, жидкий чугун), так и металлизированные окатыши. На сегодняшний день электродуговые печи считаются самыми распространенными и экологически чистыми агрегатами для выплавки стали. В России наибольшее распространение получают электродуговые печи переменного тока, которые обладают рядом эксплуатационных преимуществ перед дуговыми печами постоянного тока.

Основным источником тепловой энергии в дуговой сталеплавильной печи является электрический разряд — электрическая дуга. В столбе дуги выделяется большая мощность и вопросы рационального использования этой мощности для нагрева и плавления материалов, загруженных в печь, представляют большую сложность.

Сложности решения этой труднореализуемой, но необходимой в ситуации быстро развивающейся тенденции повышения стоимости энергоресурсов задачи объясняются тем, что трехфазная электродуговая печь является асимметричной нагрузкой, имеет нелинейные характеристики дуги и большие колебания реактивного сопротивления, обусловленные спецификой процесса. Даже если печь сконструирована симметрично, реактивное сопротивление будет существенно меняться в течение плавки, вызывая неконтролируемый дрейф статических рабочих характеристик.

Таким образом, эффективное управление электродуговым агрегатом переменного тока в процессе плавки исходного металлургического сырья является довольно сложной научно-технической задачей, нерешенной до настоящего времени в полном объеме, и остается одной из актуальных.

В данной работе исследуются вопросы создания поисковой экстремальной автоматической системы управления режимом энергопотребления электродуговыми печами переменного тока в условиях нестационарности характеристик объекта управления. В качестве цели оптимального управления принимается достижение максимальной экономии электроэнергии и производительности ДСП.

Цель диссертационной работы заключается в научном обосновании использования эффективного поискового метода экстремального управления и реализации на его основе системы автоматического управления энергетическим режимом электродуговых печей переменного тока, обеспечивающей снижение энергозатрат и увеличение производительности агрегата путем со-

кращения времени процесса расплавления.

Вопросы, решаемые в работе:

— исследование зависимости энергетических и экономических итоговых показателей эффективности электросталеплавильного процесса от параметров подводимой к ДСП электрической энергии;

— научное обоснование перспективности использования поисковой экстремальной системы автоматического управления энергетическим режимом ДСП переменного тока, с целью повысить эффективность ее энергопотребления;

— разработка математического и алгоритмического обеспечения поисковой экстремальной системы управления энергетическим режимом электродуговой печи переменного тока;

— разработка программной реализации функционирования системы автоматического управления энергетическим режимом электродуговых печей, работающей в поисковом режиме, численное моделирование ее работы;

— разработка физической модели процесса плавления в ДСП переменного тока и исследование процессов плавки на физической модели с использованием поисковой экстремальной системы управления энергетическим режимом печи, при существенном дрейфе рабочих ее характеристик.

Научная новизна:

— на основе исследования корреляционной связи между случайными функциями времени входа и выхода унимодальной статической характеристики объекта управления (током и мощностью дуги) разработана система поискового экстремального управления энергетическим режимом электродуговой печи, с целью повысить эффективность ее энергопотребления;

— структура системы управления энергетическим режимом дуговой печи переменного тока, реализующей поисковое экстремальное управление энергетическим режимом электродуговой печи;

— математическое и алгоритмическое описание системы управления энергетическим режимом электродуговой печи переменного тока, реализующей поисковое экстремальное управление энергетическим режимом электродуговой печи

— программная реализация алгоритма поискового экстремального метода автоматической оптимизации управления энергетическим режимом электродуговой печи;

— созданная физическая модель ДСП для исследования разрабатываемого программного обеспечения реализующего функции автоматической оптимизации управления энергетическим режимом электродуговой печи.

Практическая ценность. Создана система автоматического управления энергетическим режимом электродуговой печи, реализующей рациональное (близкое к оптимальному) управление с целью повышения часовой про-изводителноети, что позволит сократить время плавки, путем ускорения процесса расплавления шихтовых материалов, сократить расход электроэнергии путем сокращения времени плавки.

На защиту выносятся следующие основные результаты и положения:

— обоснование целесообразности реализации рационального эфективного режима энергопотребления электродуговой печи по критерию максимальной производительности;

— разработка системы поисковой экстремальной оптимизации управления энергетическим режимом электродуговой печи на основе исследования корреляционной связи между случайными функциями времени входа и выхода унимодальной статической характеристики объекта управления (током и мощностью дуги);

— структурное и алгоритмическое решения для построения системы автоматического управления энергетическим режимом ДСП с использованием поискового и экстремального управления;

— результаты математического и реального физического моделирования в лабораторных и промышленных условиях работы системы автоматического поискового экстремального управления энергетическим режимом электродуговой печи, подтверждающие эффективность предлагаемого метода.

Внедрение результатов. Проведено испытание разработанной системы автоматического управления энергетическим режимом электродуговой печи переменного тока в лабораторных и промышленных условиях Электростале-плавнльного цеха ОАО «Златоустовский металлургический завод» (акт от 1 февраля 2009 г.).

По данным испытаний получены оценки сокращения времени плавок на 10% и сокращения расхода электроэнергии на 7,5% в сутки.

Использование результатов работы в учебном процессе при подготовке специалистов в ВУЗе но автоматизации сложных металлургических процессов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались:

— на всероссийской научно-технической конференции «Создание и внедрение корпоративных информационных систем (КИС) на промышленных предприятиях Российской Федерации» (г. Магнитогорск, 2005);

— на 64-ой, 65-ой и 66-ой научно-технических конференциях по итогам научно-исследовательских работ (г. Магнитогорск, МГТУ, 2006, 2007, 2008 гг.);

— на Всероссийской молодежной научной конференции «Мавлютовские чтения», посвященной 75-летию УГАТУ (г. Уфа, 2007 г.);

— на VI Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Современные информационные технологии в науке, образовании и практике» (г. Оренбург, 2007 г.);

— на IV Международной научно-практической конференции «Печные агрегаты и энергосберегающие технологии в металлургии и машиностроении» (г. Москва, 2008 г.)

Публикации. Положения работы изложены в 11 основных печатных работах, две из которых опубликованы в журналах, рекомендованных ВАК для публикации основных результатов иелледований.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и трех приложений. Содержит 131 страницу основного текста, проиллюстрированного 50 рисунками, 7 таблицами.

Содержание работы

Во Введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулирована цель и аргументирована необходимость проведения научных исследований, для обоснования практической значимости построения адаптивной системы управления ДСП переменного тока, представлены выносимые на защиту научные положения.

В первой главе сделан обзор современных способов управления электродуговой плавкой, рассмотрены особенности электродуговой печи переменного тока как объекта управления.

Основной целью технологического процесса электродуговой плавки является получение определенного количества стали заданного состава при требуемой температуре и наиболее эффективном использовании подводимой в печь электроэнергии.

В результате обзора состояния техники конструирования и проектировании дуговых печей можно сделать вывод: оптимальные режимы с точки зрения интенсификации процесса выплавки стали и энерго и ресурсосбережения доступны на современных печах, оборудованных мощными трансформаторами и реакторами с повышенными вторичными напряжениями и возможностью изменения (увеличения) реактивного сопротивления печи, а также оборудованных специальными инжекционными устройствами для наведения пенистого шлака, причем работа в номинальном режиме трансформатора не обеспечивает экстремумов показателей эффективности плавки.

Электрическая дуга в электродуговых печах переменного тока является основным источником тепловой энергии, следовательно, контур управления электрическим режимом печи является основным в структуре системы управления электродуговой печи.

В качестве управляющих воздействий при регулировании электрического режима современной электродуговой печи применяются:

1) переключение ступеней реактора;

2) переключение ступеней напряжения печного трансформатора;

3) перемещение электродов, при выбранной ступени напряжения.

В результате обзора принципов построения современных систем управления электрическим режимом электродуговых печей переменного тока, была разработана функциональная схема системы автоматического управления электрическим режимом электродуговой печи (рис 1).

На рисунке представлена схема управления одной фазой печи. Управление двумя другими фазами происходит аналогично. Печной трансформатор (ПТ) позволяет ступенчато изменять величину напряжения питания электродов и конструктивно содержит в себе реактор, а также переключатель ступеней напряжения (ПСН), и переключатель ступеней реактора (ПСР) для изменения сопротивления реактора хр. Вакуумный выключатель (ВВ) позволяет отключать печь от сети, в том числе и при возникновении аварийных ситуаций. Сигналы мгновенных значений фазных напряжений ил,в-с и токов г-А.в.с с измерительных преобрзователей: ТТ — измерительный трансформатор тока и ТН — измерительный трансформатор напряжения — поступают

Рис. 1. Функциональная схема контура управления электрическим режимом ДСП

в устройство связи с объектом (УСО). Устройство управления — контроллер (УК) осуществляет формирование управляющих сигналов: птр — сигнал переключения ступени напряжения, гср — сигнал переключения ступени реактора; Б — сигнал включения/выключения вакуумного выключателя, СА,в,с — управляющие сигналы на сервоклананы (СК)гидравлических устройств перемещения электродов (ИМ). (¿л вс — расходы жидкости поступающей в гидроцилиндры (ГЦ) ИМ фаз АДС, пропорциональные скорости перемещения электродов, г и хс — параметры короткой сети, соответственно активное и реактивное сопротивление.

На рисунке 1 также представлена традиционная схема взаимодействия основных подсистем управления электрическим режимом электродуговой печи переменного тока блока УК.

Анализ существующих систем управления показал, что особенностью большинства из них является использование ими при управлении, в том или ином виде, статических моделей процесса (детерминированных, эмпирических или статистических), которые не могут учитывать в должной мере нестационарность процесса. Большинство систем управления ведения плавки работают в программном режиме. Однако, в динамично изменяющихся условиях работы печи с влиянием стохастических и труднопрогнозируемых возмущений наиболее целесообразно применять адаптивные поисковые системы для управления и оптимизации режима энергопотребления ДСП.

В даннной диссертационной работе предлагается осуществлять выбор оптимального режима (по мощности) сверхмощной ДСП с помощью коррекции

уставки основному регулятору положения электродов, а также подход к реализации подсистемы формирования задания (на рис. 1 выделена пунктиром), с целью обеспечения наиболее выгодного (энергетически) текущего режима работы электродуговой печи. Управление переключением ступеней напряжения трансформатора и реактора в рамках данной работы не рассматривается.

Во второй главе проведен анализ зависимостей электрических характеристик электродуговой печи от текущего электрического режима, и был выбран приоритетный показатель эффективности текущего использования электрической энергии, для осуществления управления энергетическим режимом электродуговой печи.

Как отмечается в литературных источниках, оптимизация электрического режима в ДСП, реализуемая путем идентификации состояния процесса плавки и поддержания оптимального режима для каждого состояния, позволяет увеличить производительность на 7-10% и снизить расход электроэнергии и огнеупоров на 5-7%.

Электрический режим однозначно определяется текущими значениями тока дуги и напряжения питания печи. Определяют следующие рабочие характеристики печи:

— зависимости активной мощности и реактивной мощности печи от тока;

— зависимость активной мощности, выделенной в дугах, от тока;

— зависимость текущего удельного расхода электроэнергии от тока;

— зависимость текущей производительности печи от тока;

В процессе работы данные величины могут изменяться в широких пределах. Количество электроэнергии, затраченное на плавку зависит от соотношения электрических и тепловых потерь, от полезной мощности, усваиваемой печью. Результирующие производственно-экономические показатели (производительность, продолжительность периода расплавления, удельное количество затраченной электроэнергии) зависят от рационального использования подводимой к электродуговой печи электрической мощности. На рисуЕ1ке 2 представлены зависимости текущей часовой производительности печи от тока дуг д(1), удельного расхода электроэнергии и>уд(7) и мощности дуг РД(1) от рабочего тока печи (расчитаны для ДСП-180 с учетом использования альтернативных источников энергии — природного газа, кислорода и энергии жидкого чугуна).

Из рисунка 2 видно, что значение тока, при котором достигается максимум производительности печи, совпадает со значением тока, при котором в дугах выделяется максимальная мощность.

100 - 1000

90 900

80 -

70 н 800

60 рЕ- са 700

50 ч 600

40 3 500

30

20 400

10 - 300

Рис. 2. Зависимости текущей часовой производительности печи <?(/), удельного расхода электроэнергии о}ул(1) и мощности дуг Рд(1) от рабочего тока печи

На рисунке 3 представлены экспериментальные данные за два месяца работы ЭСПЦ ОАО «ММК» в виде зависимости удельного расхода электроэнергии от суточной производительности агрегата.

400

380

360

340

320

н

га м 300

5 280

3

260

240

220

200

-¿ГО/)

4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 12 Эсу,, тыс.т/суг.

Рис. 3. Зависимость удельного расхода электроэнергии от суточной производительности цеха: — экспериментальные данные, д(д) — линия регрессии

Анализ представленного на рисунке 3 графика, позволяет сделать вывод, что с увеличением производительности работы печи, удельный расход электроэнергии имеет тенденцию к снижению. Таким образом снижается себестоимость единицы продукции. Суточную производительность печи можно повысить, уменьшив время простоев агрегатов или сократив время плавки, с помощью повышения текущей производительности <?(/), которая напрямую

зависит от текущей мощности Рд(/), выделяемой в дугах, и имеет явно выраженный экстремальный характер.

Условием для достижения максимальной текущей производительности агрегата дтах является наличие такого текущего электрического режима, при котором достигается максимальная мощность РАтах, выделяемая в дугах печи. В качестве критерия эффективности использования электрической энергии в данной работе предлагается отыскание такого значения рабочего тока -^опт) что;

РдОопт) = тах(Рд(/));

Т < I ^ '

_ -"НОМ!

где /Ном — номинальное значение тока вторичной обмотки трансформатора. В случае, если значение тока печи, обеспечивающего максиум мощности выделяемой в дугах 1тах > /иом, тогда /опт = /ном. Однако, на практике обычно допускается 20%-ое превышение номинального тока.

На рисунке 4 представлены зависимости активной мощности, мощности дуг и реактивной мощности печи от тока.

I, кА

Рис. 4. Графики зависимости активной мощности Р(1), мощности дуг РД{1) и реактивной мощности печи Я(1) от тока

В режиме максимума мощности дуги выполняется условие ~ Рл{1)-Данное условие используется при организации поисковой системы автоматической оптимизаци.

На рисунке 5 представлены статические характеристики оптимизируемого параметра, полученые с помощью программной модели электродуговой печи при различных значениях постоянной времени дуги 9 (в разные периоды плавки).

Из графиков на рисунке 5 следует, что существует нестационарность характеристик дуги, которая вызывает неконтролируемый дрейф статических характеристик процесса. При наличии дрейфа статических характеристик

Рис. 5. Графики зависимости активной мощности мощности дуг Рд{1) при различных значениях в\ 1 — в = 5000 мкс; 2 — в = 300 мкс; 3 — 0 - 100 мкс

объекта в работе предлагается использовать поисковую экстремальную систему автоматическго управления, определяющую в процессе функционирования значение 70ПТ для достижения максимального значения текущей мощности дуг Рд (с учетом ограничений по току), в соответствии с (1).

В третьей главе разрабатывается математическое и алгоритмическое описание системы управления энергетическим режимом электродуговой печи.

Задача поиска эффективного режима энергопотребления ДСП решается с помощью совместной работы двух подсистем: подчиненной системы стабилизирующего управления положения электродов и командной поисковой системы оптимизации для коррекции текущего режима (рисунок 6). Все сиг-

Оптимизирующий регулятор

г\щ

^[Стабилизирующий . регулятор

7Г

РИ 1[М1 ии

С[/сГ|

Электрический контур ДСП и исполнительные устройства

Рис. 6. Схема взаимодействия регуляторов предлагаемой системы автоматического управления

налы далее будут представлены в функции дискретного времени кТ. Объект управления — электрический контур печи и исполнительные устройства перемещения электродов. Стабилизирующий регулятор реализует алгоритмы зажигания дуг и может использовать различные законы формирования вектора управляющих воздействий С[кТ] = [СА, Св, Сс]т на механизмы перемещения электродов с целью минимизировать рассогласование между заданием ¿Г[кТ] и регулируемым параметром. Входными сигналами СР являются векторы текущих значений токов в фазах 1[А;Т] = [1Л, 1В, 1С]Т, фазных напряжений ЩкТ] = [ил, ив, ис\т и активной мощности Р[кТ] = [РА,РВ,РС]Т по фазам.

Входными сигналами для поисковой сиситемы управления (оптимизирующий регулятор) являются векторы текущих значений токов в фазах I[кТ], фазных напряжений и[А;Т] и активной мощности Р[А;Т] по фазам. Выходным сигналом является сигнал задания (уставки) 2[кТ], передаваемый в подчиненный стабилизирующий регулятор на каждой итерации работы поисковой системы управления. Так как целью управления является поддержание максимально возможной мощности, выделяемой в дугах, текущее знчение Рд[кТ] определяется расчетно на каждой итерации в соответсвии с выражением Рд(/) = Р(1)-312г. Физически сигнал 2\кТ] представляет собой величину уставки стабилизирующему регулятору в единицах стабилизируемого параметра.

Использование каскадного управления необходимо для обеспечения устойчивости работы системы автоматического управления. Если производить поисковое управление для достижения максимума целевой функции непосредственно управляя исполнительными механизмами, можно вывести систему в неустойчивый режим работы из-за наличия значительного взаимовлияния токов в трехфазной цепи без нулевого провода. Поэтому поисковая система управления работает в качестве командной системы для стабилизирующего регулятора. В качестве подчиненного стабилизирующего контура для существующих печей можно использовать существующие промышленные системы управления электрическим режимом.

В основе предлагаемой системы поисковой автоматической оптимизации лежит функциональная схема, представленная на рисунке 7.

Система поискового автоматического управления состоит из двух подсистем: экстремальный регулятор (ЭР) и быстрый поисковый регулятор (БПР). В каждый момент времени в работе находится только один из них, в зависимости от положения ключа К. Переключение К производится по сигналу а от устройства управления переключением (УП).

БПР обеспечивает быстрый вывод объекта в «окрестность» максимальной мощности дуги. В основе принципа, работы этой подсистемы лежит условие максимума мощности дуги, полученное в главе 2: С}{1) ^ Рл(1)-

Рис. 7. Функциональная схема блока поисковой атоматической оптимизации

С учетом ограничений на минимальное и максимальное 2тах значение задания (в единицах управляемого параметра, например напряжения дуги), на рисунке 8 представлена функциональная схема работы блока БПР на каждой итерации работы системы управления.

Рис. 8. Функциональная схема блока БПР

Однако, индуктивные сопротивления лгтр и хр могут изменяться в процессе плавки, например, в связи с изменением гармонического состава токов в фазах печи. Поэтому данный алгоритм не может обеспечить точное определение экстремума, когда имеет место нестационарность характеристик объекта. Для коррекции неточности определения экстремума модулем БПР, используется модуль экстремального регулирования (ЭР), в котором реализуется полностью поисковый режим работы, точность работы которого не зависит от точности определения параметров объекта.

Электродуговой процесс, можно считать случайным (стохастическим) про-

цессом, так как в системе ирисутсвуют случайные возмущения, в виде флук-туаций длины дуги. При наличии высокочастотных флуктуаций тока, а также практически отсутствием запаздывания между изменениями тока и мощности дуги отсутствует необходимость введения принудительного возмущения (в отличии от традиционных систем с принудительной модуляцией), что позволит повысить качество поискового процесса, то есть позволит избежать принудительного колебательного режима работы и уменьшить амплитуду входного и выходного параметров. С помощью физического моделирования были получены значения оценок коэффициентов корреляции г между случайными значениями мощности дуги РА и тока дуги I, за период времени длиной Дт=1 с, в различных режимах работы печи, то есть при различных рабочих токах (средних значениях, рассчитанных за тот же промежуток времени Дг). График зависимости оценки коэффициента корреляции г от рабочего тока печи представлен на рисунке 9. Для наглядности на рисунке также представлена статическая характеристика процесса Рд(/).

Рис. 9. Зависимость оценки коэффициента корреляции г между случайными велиинами тока и мощности дуги от текущего среднего рабочего тока печи и статическая характеристика процесса Рд(/)

Из графика следует, что между значениями случайных функций тока и мощности дуги в каждый момент времени существует возрастающая зависимость при работе на восходящей ветви статической характеристики и убывающая зависимость при работе на нисходящей ветви статической характеристики.

Алгоритм функционирования блока ЭР представлен на рисунке 10 в виде функциональной схемы.

На схеме 10 п — количество точек, используемых для расчета статистических оценок, г-ые элементы векторов с и р хранят г-ые значения тока дуги и

Рис. 10. Функциональная схема блока ЭР

мощности дуг соответсвенно за рассматриваемый промежуток времени Дт, где i = 1,2... п. тс и тр — средние значения соответсвено тока дуги и мощности дуг за рассматриваемый промежуток времени Дт. dc и dp — оценки дисперсий тока дуги и мощности дуг за рассматриваемый промежуток времени Дт. г — оценка коэффициента взаимной корреляции между током дуги и мощностью дуг.

С помощью блоков единичных задержек, на каждой итерации работы контроллера происходит запоминание п предыдущих значений тока I и мощности дуги Рд, при накоплении п точек (за время Дт = пТ, где Т — период цикла опроса датчиков) производится вычисление текущей коррекции величины уставки ДZz[kT] и, с учетом значения уставки на предыдущем цикле Z[(k — 1)Г], формируется уставка Z2[kT] на текущий цикл работы.

УП обеспечивает переключение между двумя регуляторами подсистемы поискового автоматического управления. Основная задача, выполняемая этим блоком — определять границы функционирования каждого модуля. В случае большого отклонения от экстремума действует блок БПР с допустимой неточностью определения экстремума, далее в работу включается корректирующий блок ЭР.

УП функционирует в соответсвии с выражениями (2):

Ф) = PA{t) - Q'(t) - I(t)2(xTр 4- £р);

_ f 1 , если |е| > Я1 (2)

10 , если |е| < Яг '

где Н\ — граница функционирования системы ЭР. выход за которую переводит ключ в состояние «1», включая тем самым в работу блок БПР, Яг — зона, при попадании в которую ключ переводится в положение «О», происходит отключение блока БПР и включение в работу блока ЭР.

Целесообразно принять Н\ > Яг, тогда при первоначальном включении системы при работе модуля БПР будет обеспечено ближайшее к оптимуму положение объекта, что может увеличить скорость поиска экстремума оптимизируемого параметра.

В четвертой главе приводится описание созданной опытной физической модели процесса электродуговой плавки, используемой при провдении испытаний предлагаемой системы автоматического управления электрическим режимом элетродуговой печи.

В главе представлены также результаты программного моделирования функционирования предлагаемой системы автоматического управления и ее практической реализации виде управляющего программного комплекса. Численное программное моделирование работы предлагаемой системы производилось для 21 ступени напряжения трансформатора и 4 ступени реактора. На рисунке 11 изображен процесс работы предлагаемой системы оптимизации во времени.

На рисунке 11 представлены графики изменения текущих значений мощности дуг Рд(£)> среднего тока I(t) по фазам, средних имнедансов фаз 2гф(£)> изменение задания Z(t) стабилизирующему контуру, а также значение ко-эфициента корреляции r(t) между током и мощностью. Стабилизирующий контур работает по импедансу, поэтому задание выражается в единицах импеданса. На графиках также отмечено оптимальное значения мощности дуг Рцтах Для данного сочетания ступени реактора и ступени напряжения трансформатора. Весь процесс поиска разделен на три временных интервала: 1 — оптимальное управление не производится, 2 — работа блока БПР, 3 — работа блока ЭР.

Численное моделирование и сравнение режимов энергопотребления печи ДСП-180 показало, что предлагаемая система осуществляет устойчивый поисковый режим работы и обеспечивает более точное определение и поддержание максимального значения мощности дуг (суммарная мощность дуг на 3,7% выше), чем используемая в настоящее время стабилизирующая система управления электрическим режимом ДСП ArCOS NT.

140 120 100 80 60 40 20 0 12 11 10 9

£ В

5 4 3 1

0.75 0.5 0.25 0

-0.25 -0.5 -0.75 -1

! _1 ! ]______!__1__^___! _ !___' _ !___.....!_ / ........ •:•• • • .■Р&та.х л ....>•• ^..... •• •• --- . - -- - • - -—- т~ ■■■ -------— рм

■•••,•• |.....г •.....г : ЛААксУ

> И гф ЩУТггг^' - - т !' " 1.....!" -Г"4 "1.....Г ■'?■■ "! .....1 - Г'" Ь

\ ! ! 1 ! ! ! 1 ! 1 ! Г ! ! | 1

2 ИЛ 1 . г ; 1 1 ? ; 5 . 1 1 1

; ■

120

100

80

к

60 <

40

20

12

11

10

9 3

8 О

7

6 N

5

4

3

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 4, с

Рис, 11. Численное моделирование процесса работы системы автоматического управления электрическим режимом электродуговой печи (процесс поиска во времени)

Результаты физического моделирования поискового режима работы системы управления энергетическим режимом лабораторной электродуговой печи представлены на рисунке 12.

Для оценки эффективности поискового режима работы системы, было проведено ее сравнение с системой экстремального регулирования, исползу-ющей шаговый принцип поиска, работающей в тех же условиях. Потери на поиск при работе предлагаемой системы сотавляют 2,7% от максимального значения, что на 30% меньше, чем у шаговой системы экстремального регулирования.

На рисунке 13 представлено изображение процесса работы печи в фазовых координатах («7-Рд») в поисковом режиме работы системы управления.

От начала плавления (от режима короткого замыкания, когда загорается дуга) и до окончания процесса (когда происходит гашение дуг) происходит постоянный поиск экстремума статической характеристики в условиях ее дрейфа. На рисунке видно, что система обеспечивает опредление и поддержание такого режима энергопотребления, в котором в дуге выделяется максимальная мощность.

О 10 20 30 40 50 60 ТО 80 90 100 110 120 130 140 150

и с

Рис. 12. Процесс работы системы автоматического поискового управления электрическим режимом лабораторной электродуговой печи

Для оценки эффективности работы предлагаемой системы автоматического управления энергетическим режимом ДСП были проведены лабораторные испытания, в которых оценивались такие показатели плавки как время расплавления ¿р, количество затраченной электроэнергии на расплавление гир, средняя мощность дуги за плавку Рдср, средний ток за плавку /ср. Система работала в двух режимах: в первом случае имитировался стабилизирующий режим работы традиционных систем автоматического управления электрическим реижимом ДСП, во втором — система работала в поисковом режиме, определяя экстремум текущей зависимости мощности дуги от тока.

В результате применения поискового режима работы, обеспечивающего определение максим&чьного значения мощности дуги, в процессе лабораторных испытаний количество энергии, требуемое для расплавления чугуна массой тш~0А кг уменьшилось на 10,5% по сравнению с плавкой в стабилизирующем режиме. Также на 10,7% сократилось время плавки. Средняя мощность дуги за плавку увеличилась на 4%.

В результате испытаний разработанной системы автоматического управления энергетическим режимом электродуговой печи переменного тока в промышленных условиях электросталеплавильного цеха ОАО «Златоустовскнй металлургический завод» были получены оценки сокращения времени плавки на 10% и сокращения расхода электроэнергии на 7,-5% в сутки.

В Заключении отмечено, что цель работы, заявленная, как научное

/. А

Рис. 13. Процесс плавления в поисковом режиме: Рд = /](/) статическая характеристика в начале плавки. Рд = /г(/) — статическая характеристика в конце плавки. РЦ{1) — процесс плавки

обоснование использования эффективного поискового метода экстремального управления и реализации на его основе системы автоматического управления энергетическим режимом электродуговых печей переменного тока, обеспечивающей снижение энергозатрат и увеличение производительности агрегата путем сокращения времени процесса расплавления, достигнута. Основные выводы:

1. В динамично изменяющихся условиях работы металлургической печи с учетом стохастических и труднопрогнозируемых возмущений, выдвинута и обоснована идея применения поисковой экстремальной системы для автоматического управления энергетическим режимом ДСП.

2. Режимы энергопотребления электродуговых сталеплавильных печей неременного тока могут изменяться в широких пределах. В качестве приоритетного критерия, характеризующего эффективность работы ДСП, принято поддержание максимально возможной текущей производительности .<?(/),что обеспечивается путем определения и поддержания максимально возможной мощности, выделяемой в дуге Рд.

3. Возможность использования системы экстремального регулирования для поиска оптимального энергетического режима обосновывается экстремальным характером завсимости оптимизируемого параметра Рд от текущего рабочего тока /, а также выявлением наличия неконтролируемого непрогнозируемого дрейфа статической характеристики объекта,

обусловленного нестационарностыо металлургического процесса.

4. Поисковое управление предлагается реализовать с помощью каскадного управления подчиненной системой стабилизирующего регулирования для обеспечения стабильного и симметричного режима работы в процессе поиска. Предлагается структура организации системы управления электрическим режимом электродуговой печи, совместно с системой автоматического поискового экстремального управления энергетическим режимом ДСП на основе выявленной корреляционноой связи между входным сигналом тока и выходным сигналом мощности дуги. Для быстрого выхода в окрестность экстремума дополнительно предлагается использовать особенность электрического режима в районе опта-мума Рд(7) и (^{1).

5. Численное моделирование показало, что предлагаемая система автоматического управления осуществляет устойчивый поисковый режим работы и обеспечивает более точное определение и поддержание максимального значения мощности дуг (суммарная мощность дуг на 3,7% выше), чем в традиционных системах управления электрическим режимом ДСП. Показано, что система эффективно обеспечивает поиск рационального электрического режима ДСП при наличии возмущений в виде скачкообразных и плавных смещений статической характеристики.

6. В результате лабораторного моделирования показано, что предлагаемая система обладает более высокими показателями качества поиска, чем шаговая система экстремального регулирования, функционирующая в тех же условиях. Потери на поиск у предлагаемой системы на 30% меньше, чем у шаговой системы, потери на «рысканье» на 53% меньше чем у шаговой системы экстремального регулирования.

7. В результате лабораторного исследования процессов расплавления с использованием поискового режима работы достигнуто сокращение времени плавки и количества затраченной электроэнергии на 10% по сравнению с ведением плавки в стабилизирующем режиме работы системы управления.

8. В результате испытаний разработанной системы автоматического управления энергетическим режимом электродуговой печи переменного тока в промышленных условиях электросталеплавильного цеха ОАО «Злато-устовский металлургический завод» были получены оценки сокращения времени плавок на 10% и сокращения расхода электроэнергии на 7,5% в сутки.

Список публикаций

1. Усачев, М. В. Оптимизация энергетического режима работы электродуговой печи / Е. Н. Ишметьев , С. М. Андреев, Б. Н. Парсункин, 3. Г. Салихов, М. В. Усачев, М. Ю. Рябчиков // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. — 2007. — 5. С. 23-27.

2. Усачев, М. В. Оптимизация электрического режима дуговых сталеплавильных печей переменного тока / Б. Н. Парсункин, С. М. Андреев, У. Б. Ахметов, М. В. Усачев // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. — 2006. —7 . — С. 26-30.

3. Усаче в, М. В. Оптимизация электрического режима дуговых сталеплавильных печей в литейном производстве / С. М. Андреев, У. Б. Ахметов, Б. Н. Парсункин, М. В. Усачев // Металлургия машиностроения.

- 2005. - №5. С. 2-5.

4. Усачев, М. В. Рациональный электрический режим выплавки стали в дуговых печах / Б. Н. Парсункин, С. М. Андреев, У. Б. Ахметов, М. В. Усачев // Электротехнические комплексы и системы: Межвузовский сб. науч. тр. Вып. 11. - Магнитогорск: МГТУ. - 2005. - С. 117-123.

5. Усачев, М. В. Помехозащищенный алгоритм динамической оптимизации управления электрическим режимом при выплавке стали в мощных дуговых печах / Парсункин Б. Н., Андреев С. М., Усачев М. В., Ахметов У. Б. // Сборник трудов всероссийской научно-технической конференции Создание и внедрение корпоративных информационных систем на промышленных предприятиях Российской Федерации. Выпуск 1. — Магнитогорск — 2005. — С. 126-131.

6. Усачев, М. В. Выбор параметра для оптимизации электрического режима дуговых печей переменного тока / Б. Н. Парсункин, С. М. Андреев, М. В. Усачев, Е. Н. Ишметьев // Математика. Приложение математики в экономических, технических и педагогических исследованиях: Сб. науч. тр. Вып. 4. - Магнитогорск: МГТУ. — 2006. — С. 188-191.

7. Усачев, М. В. Программное обеспечение системы оптимизации управления энергетическим режимом электродуговых установок / Б. Н. Парсункин, С. М. Андреев. М. В. Усачев, А. К. Наливкин // Материалы 65-й научно-технической конференции — Магнитогорск: МГТУ. — 2007.

- С. 63-66.

8. Усачев, М. В. Оптимизация управления энергетическим режимом доводки стали в агрегате печь-ковш с целью минимизации себестоимости процесса / Б. Н. Парсункин, С. М. Андреев, С. В. Булычева, М. В. Усат чев, Е. С. Михальченко.// Приложение математики в экономических исследованиях: Сб. науч. тр. Вып. 1. — Магнитогорск: МГТУ. — 2007. С. 3-12.

9. Усачев, М. В. Динамическая оптимизация электрического режима электродуговых печей и реализация экспериментальной установки для ее моделирования / Б. Н. Парсункин, С. М. Андреев, Е. Н. Ишметьев, М. В. Усачев, А. К. Наливкин // Электротехнические системы и комплексы: Межвузовский сб. науч. тр. Вып. 14. — Магнитогорск: МГТУ. - 2007. С. 210-215.

10. Усачев, М. В. Система автоматической оптимизации управления энергетическим режимом при доводке стали в агрегате печь-ковш / Б. Н. Парсункин, С. М. Андреев, Е. Н. Ишметьев, М. В. Усачев, А. К. Наливкин, Е. В. Шаваев // Электротехнические системы и комплексы: Межвузовский сб. науч. тр. Вып. 14. — Магнитогорск: МГТУ. — 2007. С. 220-228.

11. Усачев, М. В. Оптимизация управления энергетическим режимом сверхмощных ДСП / 3. Г. Салихов, Е. Н. Ишметьев, М. В. Усачев, Б. Н. Парсункин, С. М. Андреев, А. К. Наливкин // Печные агрегаты и энергосберегающие технологии в металлургии и машиностроении: материалы IV международной научно-практической конференции. — Москва: ГТУ «МИСиС». - 2008. - С. 309-316.

Издательство ООО «ПКЦ Альтекс». Издательская лицензия ЛР №065802 от 09.04.98. Подписано в печать 16.04.2009 Формат 60x90 1/16, п.л.1,43 Тираж 100 экз. Заказ №74 Отпечатано в типографии ООО «Мультипринт». 121357, Москва, ул. Верейская, д.29,

Тел.:518-76-24; 638-45-55; 411-96-97 шиШрпп^шаН.ги www.k-multiprint.ru

Ь)

Введение

Глава 1. Обзор способов и средств автоматического управления энергетическим режимом ДСП.

1.1. Особенности технологического процесса производства стали в электродуговых печах переменного тока и перспективы развития

1.2. Особенности управления энергетическим режимом электродуговых печей переменного тока.

1.3. Обзор существующих автоматических систем управления и оптимизации работы ДСП.

1.4. Постановка задач

Глава 2. Выбор критерия оценки эффективности энергетического режима ДСП

2.1. Обзор критериев оптимизации управления энергетическим режимом электродуговых печей

2.2. Расчет электрических характеристик печи.

2.3. Электрические характеристики печи

2.4. Производственно-экономические характеристики и выбор приоритетного критерия оценки эффективности энергопотребления электродуговой печи

2.5. Выводы по главе.

Глава 3. Синтез системы управления энергетическим режимом ДСП.

3.1. Математическая модель системы управления энергетическим режимом ДСП.

3.2. Особенности синтеза стабилизирующих систем управления электрическим режимом электродуговой печи

3.3. Система поискового автоматического управления энергетическим режимом ДСП.

3.4. Выводы по главе.

Глава 4. Экспериментальная проверка работы системы автоматического управления энергетическим режимом ДСП

4.1. Физическая модель однофазной электродуговой печи.

4.2. Практическая реализация системы поискового автоматического управления энергетическим режимом ДСП

4.3. Численное моделирование работы системы поискового автоматического управления трехфазной электродуговой печи . . . .103 4.4. Исследование работы системы поискового автоматического управления энергетическим режимом электродуговой печи с помощью физического моделирования процесса плавки

4.5. Выводы по главе.

Актуальность работы. В настоящее время сверхмощные электродуговые сталеплавильные печи (ДСП), как агрегаты для производства стали, получают большое распространение, как в России, так и в мире. К преимуществам электродугового способа получения стали можно отнести высокую производительность агрегатов, способность использовать в качестве исходного сырья как традиционные полуфабрикаты (металлический лом, жидкий чугун), так и металлизированные окатыши. На сегодняшний день электродуговые печи считаются самыми распространенными и экологически чистыми агрегатами для выплавки стали. В России наибольшее распространение получают электродуговые печи переменного тока, которые обладают рядом эксплуатационных преимуществ перед дуговыми печами постоянного тока.

Основным источником тепловой энергии в дуговой сталеплавильной печи является электрический разряд — электрическая дуга. В столбе дуги выделяется большая мощность и вопросы рационального использования этой мощности для нагрева и плавления материалов, загруженных в печь, представляют большую сложность.

Сложности решения этой труднореализуемой, но необходимой в ситуации быстро развивающейся тенденции повышения стоимости энергоресурсов задачи объясняются тем, что трехфазная электродуговая печь является асимметричной нагрузкой, имеет нелинейные характеристики дуги и большие колебания реактивного сопротивления, обусловленные спецификой процесса. Даже если печь сконструирована симметрично, реактивное сопротивление будет существенно меняться в течение плавки, вызывая неконтролируемый дрейф статических рабочих характеристик.

Таким образом, эффективное управление электродуговым агрегатом переменного тока в процессе плавки исходного металлургического сырья является довольно сложной научно-технической задачей, нерешенной до настоящего времени в полном объеме, и остается одной из актуальных.

В данной работе исследуются вопросы создания поисковой экстремальной автоматической системы управления режимом энергопотребления электродуговыми печами переменного тока в условиях нестационарности характеристик объекта управления. В качестве цели оптимального управления принимается достижение максимальной экономии электроэнергии и производительности ДСП.

Цель диссертационной работы заключается в научном обосновании использования эффективного поискового метода экстремального управления и реализации на его основе системы автоматического управления энергетическим режимом электродуговых печей переменного тока, обеспечивающей снижение энергозатрат и увеличение производительности агрегата путем сокращения времени процесса расплавления.

Вопросы, решаемые в работе: исследование зависимости энергетических и экономических итоговых показателей эффективности электросталеплавильного процесса от параметров подводимой к ДСП электрической энергии; научное обоснование перспективности использования поисковой экстремальной системы автоматического управления энергетическим режимом ДСП переменного тока, с целью повысить эффективность ее энергопотребления; разработка математического pi алгоритмического обеспечения поисковой экстремальной системы управления энергетическим режимом электродуговой печи переменного тока; разработка программной реализации функционирования системы автоматического управления энергетическим режимом электродуговых печей, работающей в поисковом режиме, численное моделирование ее работы; разработка физической модели процесса плавления в ДСП переменного тока и исследование процессов плавки на физической модели с использованием поисковой экстремальной системы управления энергетическим режимом печи, при существенном дрейфе рабочих ее характеристик.

Научная новизна: на основе исследования корреляционной связи между случайными функциями времени входа и выхода унимодальной статической характеристики объекта управления (током и мощностью дуги) разработана система поискового экстремального управления энергетическим режимом электродуговой печи, с целью повысить эффективность ее энергопотребления; структура системы управления энергетическим режимом дуговой печи переменного тока, реализующей поисковое экстремальное управление энергетическим режимом электродуговой печи; математическое и алгоритмическое описание системы управления энергетическим режимом электродуговой печи переменного тока, реализующей поисковое экстремальное управление энергетическим режимом электродуговой печи программная реализация алгоритма поискового экстремального метода автоматической оптимизации управления энергетическим режимом электродуговой печи; созданная физическая модель ДСП для исследования разрабатываемого программного обеспечения реализующего функции автоматической оптимизации управления энергетическим режимом электродуговой печи.

Практическая ценность. Создана система автоматического управления энергетическим режимом электродуговой печи, реализующей рациональное (близкое к оптимальному) управление с целью повышения часовой про-изводителности, что позволит сократить время плавки, путем ускорения процесса расплавления шихтовых материалов, сократить расход электроэнергии путем сокращения времени плавки.

На защиту выносятся следующие основные результаты и положения: обоснование целесообразности реализации рационального эфективного режима энергопотребления электродуговой печи по критерию максимальной производительности; разработка системы поисковой экстремальной оптимизации управления энергетическим режимом электродуговой печи на основе исследования корреляционной связи между случайными функциями времени входа и выхода унимодальной статической характеристики объекта управления (током и мощностью дуги); структурное и алгоритмическое решения для построения системы автоматического управления энергетическим режимом ДСП с использованием поискового и экстремального управления; результаты математического и реального физического моделирования в лабораторных и промышленных условиях работы системы автоматического поискового экстремального управления энергетическим режимом электродуговой печи, подтверждающие эффективность предлагаемого метода.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались: на всероссийской научно-технической конференции «Создание и внедрение корпоративных информационных систем (КИС) на промышленных предприятиях Российской Федерации» (г. Магнитогорск, 2005); на 64-ой, 65-ой и 66-ой научно-технических конференциях по итогам научно-исследовательских работ (г.' Магнитогорск, МГТУ, 2006, 2007, 2008 гг.); на Всероссийской молодежной научной конференции «Мавлютовские чтения», посвященной 75-летию УГАТУ (г. Уфа, 2007 г.); на VI Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Современные информационные технологии в науке, образовании и практике» (г. Оренбург, 2007 г.); на IV Международной научно-практической конференции «Печные агрегаты и энергосберегающие технологии в металлургии и машиностроении» (г. Москва, 2008 г.)

Публикации. Положения работы изложены в 11 основных печатных работах, две из которых опубликованы в журналах, рекомендованных ВАК для публикации основных результатов ислледований.

Личный вклад автора заключается в создании поисковой экстремальной системы автоматического управления энергетическим режимом электродуговой печи переменного тока на основе исследования корреляционной связи между случайными функциями времени входного и выходного сигналов унимодальной статической характеристики объекта управления (током и мощностью дуги), программной реализации алгоритмов системы автоматической оптимизации управления энергетическим режимом электродуговых печей, а также в создании физической модели процесса и исследовании особенностей функционирования предлагаемой системы на этой модели.

4.5. Выводы по главе

1) В результате программного моделирования показано, что система автоматической оптимизации при управлении трехфазной печью с использованием предложенного метода поискового экстремального регулирования осуществляет устойчивый поисковый режим работы, обеспечивая максимум оптимизируемого параметра при воздействии возмущений в виде высокочастотных помех, дрейфа и скачкообразных смещений статической характеристики.

2) Показано, что электрический режим определяемы и поддерживаемый предлагаемой системой управления, обспечивает на 3,7 % большую мощность, выделяемую в дугах, чем стабилизирующая система управления (на примере ArCOS).

3) В результате моделирования с использованием физической модели однофазной электродуговой печи показано, что предлагаемая система обеспечивает устойчивый поиск оптимального энергетического режима. При этом, предлагаемая система обладает более высокими показателями качества, чем традиционная шаговая система экстремального регулирования, так потери на поиск на 25% меньше, чем у шаговой системы, потери на «рысканье» на 53% меньше чем у шаговой системы экстремального регулирования.

4) В результате исследования процессов расплавления с использованием поискового режима работы достигнуто сокращение времени плавки и количества затраченной электроэнергии на 10% по сравнению с ведением плавки в стабилизирующем режиме.

5) Разработанный программный управляющий комплекс для управления промышленными ДСП испытан в промышленных условиях электросталеплавильного цеха ОАО «Златоустовский металлургический завод» (Акт испытаний от 1 февраля 2009 г). Получены оценки повышения производительности на 10% и сокращения расхода электроэнергии на 7,5%.

Цель работы, заявленная, как научное обоснование использования эффективного поискового метода экстремального управления и реализации на его основе системы автоматического управления энергетическим режимом электродуговых печей переменного тока, обеспечивающей снижение энергозатрат и увеличение производительности агрегата путем сокращения времени процесса расплавления, достигнута

1) В динамично изменяющихся условиях работы металлургической печи с учетом стохастических и труднопрогнозируемых возмущений, выдвинута и обоснована идея применения поисковой экстремальной системы для автоматического управления энергетическим режимом ДСП.

2) Режимы энергопотребления электродуговых сталеплавильных печей переменного тока могут изменяться в широких пределах. В качестве приоритетного критерия, характеризующего эффективность работы ДСП, принято поддержание максимально возможной текущей производительности д(1),что обеспечивается путем определения и поддержания максимально возможной мощности, выделяемой в дуге Рд.

3) Возможность использования поисковой системы экстремального регулирования для определения оптимального энергетического режима обосновывается экстремальным характером завсимости оптимизируемого параметра Рд от текущего рабочего тока /, а также выявлением наличия неконтролируемого непрогнозируемого дрейфа статической характеристики объекта, обусловленного нестационарностью металлургического процесса.

4) Поисковое управление предлагается реализовать с помощью каскадного управления подчиненной системой стабилизирующего регулирования для обеспечения стабильного и симметричного режима работы в процессе поиска. Предлагается структура организации системы управления электрическим режимом электродуговой печи, совместно с системой автоматического поискового экстремального управления энергетическим режимом ДСП на основе выявленной корреляционноой связи между входным сигналом тока и выходным сигналом мощности дуги. Для быстрого выхода в окрестность экстремума дополнительно предлагается использовать особенность электрического режима в районе оптимума Рд(/) аз Q(I).

5) Численное моделирование показало, что предлагаемая система автоматического управления осуществляет устойчивый поисковый режим работы и обеспечивает более точное определение и поддержание максимального значения мощности дуг (суммарная мощность дуг на 3,7% выше), чем в традиционных системах управления электрическим ре- I жимом ДСП. Показано, что система эффективно обеспечивает поиск рационального электрического режима ДСП при наличии возмущений в виде скачкообразных и плавных смещений статической характеристики. I

6) В результате лабораторного моделирования показано, что предлагаемая система обладает более высокими показателями качества поиска, чем шаговая система экстремального регулирования, функционирующая в тех же условиях. Потери на поиск у предлагаемой системы на 30% меньше, чем у шаговой системы, потери на «рысканье» на 53% меньше чем у шаговой системы экстремального регулирования.

7) В результате лабораторного исследования процессов расплавления с использованием поискового режима работы достигнуто сокращение времени плавки и количества затраченной электроэнергии на 10% по сравнению с ведением плавки в стабилизирующем режиме работы системы управления.

8) В результате испытаний разработанной системы автоматического управления энергетическим режимом электродуговой печи переменного тока в промышленных условиях электросталеплавильного цеха ОАО «Злато-устовский металлургический завод» были получены оценки сокращения времени плавок на 10% и сокращения расхода электроэнергии на 7,5% в сутки.

1. Лапшин, И. В. Автоматизация технологических процессов дуговой сталеплавильной печи / И. В. Лапшин. — М.: МИСиС, 2002. — С. 157.

2. Рябов, А. В. Современные способы выплавки стали в дуговых печах: Учебное пособие / А. В. Рябов, И. В. Чуманов, М. В. Шишимиров. — М.: Теплотехник, 2007. С. 192.

3. Лапшин, И. В. Применение кислорода для высокоэффективнго электросталеплавильного производства / И. В. Лапшин // Новости черной металлургии за рубежом. — 2001. — 4. — С. 35-38.

4. Управление режимом плавки в дуговой электропечи переменного тока с целью защиты холодильноиков стен печи / М. Кнооп, Р. Лихтербек, 3. Келе, Ю. Зинг // Черные металлы, — 1997.— 7. — С. 8-13.

5. Роль вспенивания шлака в оптимизации тепловой работы ДСП переменного тока / П. Поррагин, Д. Онееги, А. Гроссо, Ф. Миани // Сталь. — 2005.-4.-С. 84-86.

6. Энерготехнологические особенности процесса электроплавки стали pi инновационный характер его развития / В. Д. Смоляренко, А. Г. Девитай-кин, А. Н. Попов, М. А. Бесчанова // Электрометаллургия. — 2003.— № 12, — С. 12-19.

7. Дуговые печи нового поколения: ЭДП серии ULTIMATE фирмы «ФАИ Фукс» / Ф. Вагнер, Ф. Мюллер, П. Пудель, В. Д. Смоляренко // Сталь. — 2005. — № 6.- С. 77-79.

8. Смоляренко, В. Д. Современное состояние и перспективы развития электродуговых печей для выплавки стали / В. Д. Смоляренко, С. Г. Овчинников, Б. П. Черняховский // Сталь. — 2005. — № 2. — С. 47-51.

9. Нархольц, Т. Электродуговая печь серии ULTIMATE — сталеплавильный агрегат нового поколения / Т. Нархольц, Б. Виллемин // Электрометаллургия. — 2005. — № 4. — С. 8-12.

10. Воробьев, В. П. Автоматизация дуговых электропечей / В. П. Воробьев, А. В. Сивцов, С. Г. Возжеников // Черные металлы. — 1999. — № 5. — С. 12-14.

11. Аргента, П. Выплавка электростали с непрерывной загрузкой горячей шихты / П. Аргента, М. Бианчи Ферри // Электрометаллургия. — 2003.-5.-С. 27-34.

12. Глинков, Г. М. Контроль и автоматизация металлургичесих процессов / Г. М. Глинков, А. И. Косырев, Е. К. Шевцов. — М.: Металлургия, 1989. — С. 352.

13. Электрические промышленные печи. Дуговые печи и установки специального нагрева / Под ред. А. Д. Свенчанский. — М.: Энергоиздат, 1981.— С. 296.

14. Андрианова, А. Я. О свойствах электрических цепей с дугами и вопросы управления ДСП / А. Я. Андрианова, В. М. Эдемский // Электрометаллургия. — 2002. — № 10. — С. 29-32.

15. ОАО «ММК». Технологическая инструкция ТИ-101-СТ ЭСПЦ-64-2006, 2006.

16. Рушио, Э. Электродуговая печь с ситемой динамического автоматаческого регулирования фирмы DANIELI / Э. Рушио, К. Бергман, С. Олунд // Сталь. — 2005. № 10. — С. 42-48.

17. Кучумов, JI. А. Система «Нева ДСП». Рекламный проспект / JI. А. Ку-чумов. — 2006.

18. Повышение эффективности управления дуговой печыо переменного тока // АО «Черметинформация». Новости черной металлургии за рубежом. 2002. - № 2. - С. 47-48.

19. Рис, М. Оптимизация управления электродуговых печей с использованием нейронных сетей / М. Рис, Р. Сессельман // Труды 3-го конгресса сталеплавильщиков. — М.:, 1995.— С. 153-162.

20. Андриянова, А. Я. Некоторые вопросы использования интеллектного управления в дуговых сталеплавильных печах / А. Я. Андриянова, Я. С. Паранчук, А. О. Лозинский // Электрометаллургия. — 2004. — № 3. С. 30-37.

21. Ефроймович, Ю. Е. Оптимальные электрические режимы дуговых сталеплавильных печей. / Ю. Е. Ефроймович.— М.: Металлургиздат, 1956.— С. 98.

22. Марков, Н. А. Электрические цепи и режимы дуговых электропечных установок / Н. А. Марков. — М.: Энергия, 1975.— С. 204.

23. Минеев, А. Р. Энергосберегающая статистическая и динамическая оптимизация параметров и структур компьютеризированных электроприводов (на примере электрических печей) / А. Р. Минеев // Электротехника. — 1998. -10. С. 15-22.

24. Лозинский, О. Ю. Система оптимального управления электрическим режимом дуговой печи, питаемой через регулируемый реактор / О. Ю. Лозинский, Я. С. Паранчук // Электрометаллургия. — 2007. — №8. — С. 23-31.

25. Лозинский, О. Ю. Устройство для регулирования электрического режима дуговой многофазной электропечи. Патент RU 2238616.

26. Миронов, Ю. М. Об оптимизации электрических режимов и параметров дуговых сталеплавильных печей / Ю. М. Миронов // Электрометаллургия. — 2001. 9. — С. 25-32.

27. Казаков, О. А. О вольт-амперной характеристике дугового разряда переменного тока / О. А. Казаков // Электричество. — 1995. — № 8. — С. 49-56.

28. Леушин, А. И. Дуга горения / А. И. Леушин. — М.: Металлургия, 1973. — С. 239.

29. Игнатов, И. И. Расчет электрических параметров и режимов дуговых сталеплавильны печей / И. И. Игнатов, А. В. Хаинсон // Электричество. 1983. — 8. — С. 62-65.

30. Ридингер, Д. Измерение мощности на первичных и вторичных сторонах трехфазных дуговых печей / Д. Ридингер, М. Бок // Черные металлы. — 2002.-8. — С. 17-21.

31. Калиткин, Н. Н. Численные методы / Н. Н. Калиткин.— М.: Наука, 1978,- С. 512.

32. Игнатов, И. И. Математическое моделирование электрических режимовдуговых сталеплавильны печей / И. И. Игнатов, А. В. Хаинсон // Электричество. — 1985. — 8. — С. 69-72.

33. Математическая модель электрического контура дуговой сталеплавильной печи / В. С. Галактионов, В. JI. Рабинович, Р. В. Минеев и др. // Электричество. — 1975. —11. — С. 76-78.

34. Миронов, Ю. М. Закономерности электрических режимов дуговых сталеплавильных электропечей / Ю. М. Миронов // Электричество. — 2006.-6. — С. 56-62.

35. Оптимизация управления температурным и энергетическим режимами в технологические периоды электродуговой плавки / Б. Н. Парсункин, С. М. Андреев, М. В. Усачев и др. // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова,— 2007. № 4.

36. Гмурман, В. Е. Тория вероятностей и математическая статистика / В. Е. Гмурман. — М.: Высшее образование, 2008. — С. 479.

37. Аншин, В. Ш. Трансформаторы для промышленных электропечей /

38. B. Ш. Аншин, А. Г. Крайз, В. Г. Мейксон; Под ред. А. Г. Крайза. — М.: Энергоиздат, 1982. — С. 296.

39. Баранчук, Е. И. Взаимосвязанные и многоконтурные регулируемые системы / Е. И. Баранчук. — Ленинградское отделение «Энергия», 1968.—1. C. 268.

40. Салихов, 3. Г. Терминология основных понятий автоматики / 3. Г. Сали-хов. — М.: Издательство «Учеба», 2003.— С. 126.

41. Александров, А. Г. Оптимальные и адаптивные системы / А. Г. Александров.— М.: Высш. шк., 1989, — С. 263.

42. Самонастраивающиеся системы: Справочник / Под ред. П. И. Чинаева. — Киев, 1959.-С. 528.

43. Казакевич, В. В. Системы автоматической оптимизации / В. В. Казакевич, А. Б. Родов, — М.: Энергия, 1977. — С. 288.

44. Автоматизация и оптимизация управления технологическими процессами внепечной доводки стали / Е. Н. Ишметьев, С. М. Андреев, Б. Н. Пар-сункин и др. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2008. — С. 311.

45. Оптимизация электрического режима дуговых сталеплавильных печей в литейном производстве / С. М. Андреев, У. Б. Ахметов, Б. Н. Парсункин, М. В. Усачев // Металлургия машиностроения. — 2005. — № 5. — С. 2-5.

46. Парсункин, Б. Н. Расчеты систем автоматической оптимизации управления технологическими процессами в металлургии / Б. Н. Парсункин, М. В. Бушманова, С. М. Андреев. — Магнитогорск: МГТУ им. Г. И. Носова, 2003. С. 267.

47. Ariyur, К. В. Real-Time Optimization by Extremum-Seeking Control / К. В. Ariyur, M. Kristic. — New Jersey: Wiley-Interscience Publication, 2003. P. 230.

48. Парсункин, Б. H. Оптимизация управления технологическими процессами в металлургии / Б. II. Парсункин, С. М. Андреев, У. Б. Ахметов.— Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2006. — С. 198.

49. Gurvich, L. Fuzzy logic base extremum seeking control system / L. Gurvich // Electrical and Electronics Engineers in Israel. — 2004. — 9. — Pp. 18-21.

50. Методы робастного, нейро-нечеткого и адаптивного управления / Под ред. Н. Д. Егупова. — М.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. — С. 744.

51. Деменков, Н. П. Нечеткое управление в технических системах / Н. П. Де-менков.— М.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2005.— С. 200.

52. Оптимизация электрического режима дуговых сталеплавильных печей переменного тока / Б. Н. Парсункин, С. М. Андреев, У. Б. Ахметов, М. В. Усачев // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. — 2006. — 7. — С. 26-30.

53. Оптимизация энергетического режима работы электродуговой печи / Е. Н. Ишметьев, С. М. Андреев, Б. Н. Парсункин и др. // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. — 2007. — 5.

54. Статистическое исследование и моделирование экономических и технологических процессов металлургического производства / Б. Н. Парсункин, М. В. Бушманова, С. М. Андреев и др. — Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2007.-С. 316.

55. Салихов, 3. Г. Об одном методе повышения эффективности расчета динамических характеристик объектов управления / 3. Г. Салихов, JL А. Рут-ковский, Д. Н. Столбовский // Автоматика и Телемеханика.— 2004.— № 11,- С. 76-80.

56. Бендат, Д. Прикладной анализ случайных данных / Д. Бендат, А. Пир-сол. — М.: «Мир», 1989. — С. 540.

57. Ким, Д. П. Теория автоматического управления. Т.2: Многомерные, нелинейные, оптимальные и адаптивные системы. / Д. П. Ким.— М.: ФИЗ-МАТЛИТ, 2004. С. 464.

58. Салихов, 3. Г. Системы оптимального управления сложными технологическими объектами / 3. Г. Салихов, Г. Г. Арунянц, JI. А. Рутковский.— М.: Теплоэнергетик, 2004, — С. 495.

59. ОРС Data Access Custom Interface Specification. — Electronically published. — 2002.

60. Казаринов, JI. С. Автоматизированные информационно-управляющие системы: уч. пособие / JI. С. Казаринов, Д. А. Шнайдер, Т. А. Барбасова. — Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2008. — С. 296.

61. Параметры математической модели электродуговой печи