3.2. Задача управления процессом плавления шихты в дсп решается последовательно по четырем вариантам расчета, рисунок 1.
В первом варианте мощность задается постоянной, как правило - максимальной, и по распечатке определяются границы стадий периода плавления.
Во втором варианте изменения мощности выбирается стратегия управления на каждом временном шаге так, чтобы не были превышены заданные граничные условия плавления.
В третьем варианте прогнозирования мощности задача управления облегчается за счет подготовленных данных на каждом временном шаге.
Четвертый вариант – оптимизация мощности – выполняется в автоматическом режиме и выдает расчет с наилучшими параметрами для заданных начальных условий плавления шихты. По результатам этого варианта проверяется правильность расчетов, выполненных студентами.
При неизменной вводимой мощности масса расплавленного металла и температура шихты непрерывно возрастают в ходе плавления. Максимальная температура футеровки имеет скачок при зажигании дуг, затем постепенно снижается в течение стадии проплавления колодцев и плавления закрытой дугой до какого-то минимального значения. При открытии дуг температура футеровки поднимается со скоростью 30-50°С/мин, что предъявляет повышенные требования к системе управления электрическим режимом.
Управление процессом плавления с изменением или прогнозированием мощности строится на основе предыдущего расчета. При зажигании дуг и открытом их горении снижают мощность в соответствий с превышением температуры футеровки над допустимой примерно 1670 оС и плавление ведут до полного расплавления шихты.
3.3. Описание оборудования.
Лабораторная работа проводится на информационно - вычислительном комплексе на базе IBM PC.
IBM PC состоит из следующих основных элементов:
- пульта управления с клавиатурой и видеотерминалом (дисплеем),
- блока периферийных устройств, в который входят флэш-накопитель и два дисковода,
- центрального процессора (вычислительный блок),
- печатающего устройства - принтер.
В данной работе диалог с ЭВМ осуществляется на языке команд - через клавиатуру и видеотерминал. Конечные результаты расчета распечатываются на принтере. Перед началом работы с программой следует ознакомиться с устройством клавиатуры.
4. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ.
4.1. Студенты делятся на бригады по 4-5 чел., каждая из которых получает свое задание. В задание входят данные о вместимости дуговой сталеплавильной печи, насыпной плотности шихты, максимальной установленной мощности трансформатора печи, марке выплавляемой стали и другие исходное данные о процессе, для которого следует подобрать рациональное управление электрическим и тепловым режимами плавления шихты.
Перед началом работы преподаватель или начальник вычислительного центра проводят дополнительный инструктаж по правилам работы на ЭВМ.
Работа проводится в диалоговом режиме: на экране видеотерминала появляются вопросы, на которые студент отвечает.
В ходе работы вводятся следующие данные:
- емкость печи, 100 т ,
- масса загрузки, 70 - 125 т,
- насыпная плотность шихты, 1 – 1,5 т/м3,
- величина вводимой мощности, МВт.
Каждый студент бригады получает для расчета свое значение насыпной плотности шихты.
4.2. Получив разрешение на самостоятельную работу, студент приступает к выполнению первой части работы - расчету периода плавления на максимальной мощности. В этом варианте расчета при неизменной мощности на экране дисплея выводятся данные о времени плавления, максимальной температуре футеровки, средней температуре шихты и массе расплавленного металла. По распечатке максимальной температуры футеровки определяется:
- необходимость снижения мощности в начале периода плавления при зажигания дуг,
- длительность стадии закрытого горения дуг до достижения допустимо: температуры футеровки - 1670 °С .
На основании этого расчета студент определяет длительность стадий и делает вывод о наилучшем перемени переключения мощности при регулировании тепловой работы печи.
Далее при помощи математической модели проводится поиск наилучшего рационального режима управления плавлением шихты. Студент, управляющий процессом, вводит исходные данные и наблюдает на экране дисплея за изменением основных параметров процесса – Тш и Тф. Для изменения режима плавления на каждом временном шаге может вводиться новое значение мощности Р. Таким образом, в каждый момент времени студент может управлять процессом плавления.
Величину вводимся мощности можно изменять в широких пределах - от 0 до значения, соответствующего вместимости печи. Максимальная температура футеровки в течение всего процесса не должна превышать 1670 °С (допускается кратковременный перегрев на одном временном шаге до 1700 °С). Окончание периода плавления происходит при расплавлении всей загруженной массы шихты.
Если необходимо провести новый вариант расчета или при выполнении работы допущена ошибка, то без изменения начальных исходных данных можно провести корректировку расчета, введя команду «шаг назад» вплоть до момента включения печи для плавления шихты.
Данные всех расчетов о проведенном периоде плавления выводятся на печать. Студенты получают распечатку основных показателей процесса в виде таблицы 1.
Таблица 1