Модели и алгоритмы функциональной задачи подсистемы управления загрузкой дуговой сталеплавильной печи тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат наук Ошурков Вячеслав Александрович

• Ошурков Вячеслав Александрович
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Ошурков Вячеслав Александрович

Введение

1 Теоретико-информационный анализ функциональных задач системы управления дуговой сталеплавильной печью

1. 1 Характеристика дуговой сталеплавильной печи как объекта управления

1.2 Характеристика функциональных задач подсистемы управления технологическим процессом выплавки рядовых марок стали в дуговой электросталеплавильной печи

1.3 Анализ теоретических и практических разработок для решения функциональных задач системы управления выплавки стали в дуговой электросталеплавильной печи

1.3.1 Анализ теоретических разработок для решения функциональных задач системы управления выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи

1.3.2 Анализ практических разработок для решения функциональной задачи управления режимами дуговой электросталеплавильной печи в зависимостиот насыпной плотности материалов

1.4 Направления исследования и концепция диссертационной работы

1.5 Показатели эффективности новой функциональной задачи системы управления выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи

1.6 Цель и задачи диссертационной работы

Выводы по главе

2 Синтез специального математического обеспечения_для интеллектуализации решения функциональной задачи определения насыпной плотности материалов для дуговой сталеплавильной печи

2.1 Планирование модельного эксперимента по исследованию причинно-следственных взаимосвязей в технологической цепочке загрузки металлического

лома в дуговой сталеплавильной печи

2.2 Результаты проведения модельного эксперимента по исследованию причинно-следственных взаимосвязей в технологической цепочке загрузки металлического лома в дуговой сталеплавильной печи

2.3 Математическое описание автоматизированного модуля интеллектуальной поддержки определения насыпной плотности шихтовых материалов

2.3.1 Методика моделирования наполнения и перемещения фрагментов металлического лома между рабочими пространствами натурных объектов

2.3.2 Методика формирования функции объёмной насыпной плотности материалов в рабочем пространстве металлургического агрегата

Выводы по главе

3 Проектные решения и программная реализация модуля интеллектуальной поддержки функциональной задачи определения насыпной плотности шихтовых материалов для дуговой сталеплавильной печи

3.1 Структура автоматизированного человеко-машинного модуля интеллектуальной поддержки определения насыпной плотности шихтовых материалов

3.2 Описание графического интерфейса автоматизированного человеко-машинного модуля интеллектуальной поддержки определения насыпной плотности шихтовых материалов

3.3 Квантификация эффективности графического интерфейса автоматизированного человеко-машинного модуля интеллектуальной поддержки определения насыпной плотности шихтовых материалов

3.4 Схема интеграции автоматизированного человеко-машинного модуля интеллектуальной поддержки определения насыпной плотности шихтовых материалов в АСУ П «Плавки»

3.4.1 Синтез интеллектуальной семафорной системы на основе теории нечеткой логики

3.4.2 Схема интеграции программных модулей новой функциональной задачи в АСУ П «Плавки»

Выводы по главе

4 Результаты исследования и рекомендации по совершенствованию подсистемы управления загрузкой материалов для выплавки стали в ДСП

4.1 Организация рабочего места технолога при наличии модуля интеллектуальной поддержки определения насыпной плотности шихтовых материалов

4.2 Результаты вычислительных экспериментов при испытании модуля интеллектуальной поддержки определения насыпной плотности шихтовых материалов

4.3 Оценка эффективности ввода в действие модуля интеллектуальной поддержки определения насыпной плотности шихтовых материалов

4.3.1. Оценка эффективности по методике определения эффективности новой функциональной задачи системы управления выплавкой стали в электродуговой печи

4.3.2. Результаты вычислительного эксперимента для обоснования эффективности новой функциональной задачи системы управления выплавкой стали в дуговой электросталеплавильной печи

4.4 Оценка экономической эффективности ввода в действие модуля интеллектуальной поддержки определения насыпной плотности шихтовых материалов

4.5 Рекомендации по развитию модуля интеллектуальной поддержки определения насыпной плотности шихтовых материалов

Выводы по главе

Заключение

Список сокращений и условных обозначений

Список терминов

Библиографический список

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Приложение Д

Приложение Е

Приложение Ж

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Модели и алгоритмы функциональной задачи подсистемы управления загрузкой дуговой сталеплавильной печи»

Введение

Актуальность темы. Современные дуговые сталеплавильные печи (ДСП) в качестве сырья используют металлический лом, твердый и жидкий чугун, а также альтернативные материалы. В настоящее время в мире функционируют более 500 дуговых сталеплавильных печей. Объёмы производства жидкой стали в 2017 году достигли 418 424 млн т. Крупнейшими странами-производителями жидкой стали являются Китай, США, Индия, Япония, Россия. Национальный проект «Наука» и Указ Президента Российской Федерации (от 2016 года) определяют переход к передовым цифровым и интеллектуальным производственным технологиям как одно из приоритетных направлений научно-технологического развития Российской Федерации. Это является вызовом для научного обоснования при преобразовании и перевооружении металлургического производства, что приводит к появлению и развитию новых функций систем управления производственно-технологическими процессами.

Вопросы оптимального наполнения металлическим ломом совков освещены в работах российских и зарубежных авторов: Поволоцкого Д.Я., Рощина А.В., Рысса М.А., Кудрина В.А., Евсеевой Н.В., Чернухи С.Ю., Мянника А.Г., Павлова В.В., Чекунова Г.М., Кочкина В.Н. и др. Проблема заполнения рабочего пространства плавильных агрегатов элементами конечного размера и объема, характерных для сталеплавильных производств, рассматривается в исследованиях Мордасова Д.М., Пугачева А.В., Гельфанда М.Е., Сахарова Э.В., Кивилиса С.С., J. Concei?äo, M. Estanqueiro, M. H. Amarall, J. P. Silval, J.M. Sousa Lobo. Управление процессом загрузки шихтовых материалов представлены в работах авторов Макурова С.Л., Смирнова А.Н., Зборщик А.М., Маслова Д.В., Альтгаузена А.П., Бершицкого И.М., Бершицкого М.Д., Susana Arad, Marius Marcu, Dragos Pasculescu, Codrut Petrilean и др.

Несмотря на множество теоретических и практических разработок в области выбора способов и управления загрузкой металлической шихты в дуговой сталеплавильной печи, до настоящего времени остаются актуальными и нерешенными проблемы:

1) отсутствие методик прогностического моделирования расположения фрагментов металлического лома в рабочем пространстве дуговой сталеплавильной печи в зависимости от использованного оснащения и габаритности шихтовых материалов;

2) отсутствие функциональных возможностей и средств интеллектуальной поддержки при принятии решений о коррекции режимов работы дуговой сталеплавильной печи в зависимости от фракционных составляющих металлического лома;

3) отсутствие методик, способных накапливать и сохранять причинно-следственные взаимосвязи между способами загрузки совков и значениями насыпной плотности металлического лома в рабочем пространстве дуговой сталеплавильной печи;

4) отсутствие методик корректирующих воздействий при переключении профилей плавки в соответствии с соотношением составляющих загруженного металлического лома и насыпной плотностью фрагментов металлического лома.

Кроме указанных проблем существует противоречие, состоящее в том, что при наличии средств, методов, способов получения исходных данных, расчёта насыпной плотности материалов в пространстве агрегатов не рассматриваются вопросы использования методов прогностического моделирования для определения наличия очагов «кострения» и распределенной в пространстве насыпной плотности шихтовых материалов.

Учитывая выявленные проблемы и противоречия, автором определена цель научного исследования: научное обоснование решения новой функциональной задачи интеллектуальной поддержки подсистемы управления загрузкой металлического лома в рабочее пространство дуговой сталеплавильной печи.

Для достижения цели в диссертационной работе решены задачи:

1) теоретико-информационный анализ структуры системы управления ДСП-180, включающий исследование возможностей и особенностей функциональных задач системы управления дуговой сталеплавильной печью, для последующего научного обоснования синтеза новой функциональной задачи;

2) построение показателей и критерия оценки эффективности функционирования нового модуля интеллектуальной поддержки системы управления технологическим процессом выплавки стали при определении насыпной плотности шихтовых материалов;

3) экспериментальные исследования процесса загрузки фрагментов металлического лома в конечные объемы агрегатов и оснащения в ходе, модельного и вычислительного экспериментов;

4) построение специального математического и информационного обеспечения для интеллектуальной поддержки подсистемы управления загрузкой рабочего пространства дуговой сталеплавильной печи при определении насыпной плотности шихтовых материалов;

5) разработка алгоритмов для реализации программных модулей функциональной задачи управления загрузкой дуговой сталеплавильной печи, позволяющих выполнить оценку неоднородности насыпной плотности материалов в рабочем пространстве дуговой сталеплавильной печи, и формирования библиотеки готовых решений фрагментов металлического лома для загрузки в ДСП для последующего использования в системе интеллектуальной поддержки;

6) обоснование организационно-технических решений для создания и эксплуатации системы сбора информации библиотеки решений, способов поддержки принятия решений на основе принципов семафорной системы и прогнозирования эффектов «кострения» для предотвращения разрушения элементов рабочего пространства ДСП.

Объектом исследования в работе является система управления крупнотоннажной дуговой сталеплавильной печи. Предметом исследования является информационное, математическое и программное обеспечение интеллектуальной поддержки подсистемы управления загрузкой шихтовых материалов в рабочее пространство дуговой сталеплавильной печи.

Методы исследования. В диссертационной работе проведены исследования с использованием методов: конкретизации при проведении теоретико-информаци-

онного анализа функциональных задач системы управления дуговой сталеплавильной печью; статистической обработки данных при построении показателей и критериев эффективности ввода в действие модуля интеллектуальной поддержки определения насыпной плотности шихтовых материалов; нечеткой логики при построении интеллектуальной семафорной системы модуля интеллектуальной поддержки определения насыпной плотности шихтовых материалов; методы подобия, аналогий и моделирования при построении системы критериев геометрического подобия реальных объектов для поиска заменяющих объектов; методы планирования экспериментов при построении плана проведения модельных экспериментов; методы описательной и математической статистики при оценке вероятности возникновения очагов эффектов «кострения» в конечном объеме.

Научная новизна и основные положения, выносимые на защиту:

1) математическое обеспечение для новой функциональной задачи подсистемы АСУ П по определению распределенной насыпной плотности материалов в рабочем пространстве дуговой сталеплавильной печи, включающее:

- модель и методику формирования функции насыпной плотности материалов, отличающиеся неоднородным распределением фрагментов металлического лома в рабочем пространстве ДСП;

- прогностическую модель и методику перемещения фрагментов металлического лома между рабочими пространствами ДСП и оснащения, отличающиеся учетом многоэтапного движения материалов и ограничениями по форме рабочего пространства агрегата или оснащения;

2) комплекс алгоритмов для определения значений насыпной плотности шихтовых материалов, отличающихся от ранее известных формированием пространственно-распределенной функции по прямоугольной сетке разбиения рабочего пространства металлургических агрегатов с применением алгоритма поиска связанных элементов;

3) структура программного модуля интеллектуальной поддержки подсистемы АСУ П для определения распределенной насыпной плотности шихтовых материалов, разработанного на основе технологической инструкции выплавки стали

в ЭСПЦ ПАО «ММК» и отличающегося возможностью определения неоднородности в массе металлического лома в дуговой сталеплавильной печи;

4) интеллектуальная семафорная система определения неоднородной насыпной плотности шихтовых материалов, отличающаяся возможностью формирования сигнала о наличии очагов «кострения» и неоднородностях насыпной плотности, построенная с использованием методов нечеткой логики и рассуждений на основе прецедентов.

Практическая значимость работы заключается в разработке алгоритмического и программного обеспечений, позволяющие осуществлять визуализацию очагов эффекта «кострения» и неоднородность в массе шихтовых материалов, возникающие в процессе наполнения рабочего пространства ДСП фрагментами металлического лома. Ввод в действие предлагаемой системы позволяет сократить время нахождения дуги под током и продолжительность цикла плавки. Планируемое сокращение времени нахождения дуги под током и продолжительности цикла плавки составляет до 0,5 % для каждой печи.

Реализация результатов диссертационной работы. Разработанная система опробована подразделениями ЗАО «КонсОМ СКС» в составе программно-технического комплекса (ПТК) «Система измерения объема лома в совках». Результаты научного исследования рекомендованы для ввода в действие на промышленных предприятиях как элемент интеграции в системы управления производством на металлургических предприятиях (Приложение Е).

Научные исследования диссертационной работы использованы в научной и учебно-образовательной деятельности при обучении бакалавров и магистров по направлениям подготовки 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника» для дисциплин «Обработка экспериментальных данных на ЭВМ», «Научно-исследовательская практика», «Программное обеспечение средств вычислительной техники и автоматизированных систем» (Приложение Е).

Соответствие паспорту специальности. Проблематика, рассмотренная в диссертации, соответствует пункту 4 паспорта научной специальности 05.13.06 -Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (в

металлургии) (п. 4. Теоретические основы и методы математического моделирования организационно-технологических систем и комплексов, функциональных задач и объектов управления и их алгоритмизация).

Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на международных научных конференциях: «Моделирование и наукоемкие информационные технологии в технических и социально-экономических системах» (г. Новокузнецк, 2016 год), «Информационные Технологии Интеллектуальной Поддержки Принятия Решений» (г. Уфа, 2016 год), «Компьютерная интеграция производства и ИПИ-техноло-гии» (г. Оренбург, 2016 - 2019 годы), 3rd International Symposium On Mechatronics And Industrial Informatics (Китай, г. Хайкоу, 2017 год), «Информационные технологии в моделировании и управлении: подходы, методы, решения» (г. Тольятти, 2019 год).

Работа выполнена при финансовой поддержке грантов Законодательного Собрания Челябинской области (2018 год) и Правительства РФ для обучающихся по направлениям подготовки/специальностям, соответствующим приоритетным направлениям модернизации и технологического развития российской экономики (2017 год).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликованы 4 статьи в изданиях из Перечня ВАК (Вестник Череповецкого государственного университета, Сталь, Электротехнические системы и комплексы), 3 статей в зарубежных изданиях, включенных в Scopus, 1 монография, 8 статей в сборниках научных трудов и материалах международных, российских и региональной научных конференций, 3 свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка сокращений и условных обозначений, библиографического списка и приложений. Работа изложена на 192 страницах, в том числе: основной текст на 160 страницах, 25 таблиц, 80 рисунков, библиографический список из 99 наименований на 10 страницах, приложения на 22 страницах.

В первой главе приведены результаты теоретико-информационного анализа

функциональных задач системы управления дуговой сталеплавильной печью. Описана характеристика дуговой сталеплавильной печи как объекта управления. Представлена декомпозиция функциональных задач подсистем управления дуговой сталеплавильной печью. Проведён анализ теоретических и практических разработок для решения функциональных задач системы управления выплавки стали в дуговой электросталеплавильной печи. Сформулированы показатели эффективности новой функциональной задачи подсистемы АСУ П.

Во второй главе представлен синтез специального математического обеспечения для интеллектуализации решения функциональной задачи определения насыпной плотности материалов для дуговой сталеплавильной печи. Приведены результаты модельных экспериментов по исследованию причинно-следственных взаимосвязей в технологической цепочке загрузки металлического лома в дуговой сталеплавильной печи. Представлено математическое описание автоматизированного модуля интеллектуальной поддержки определения насыпной плотности шихтовых материалов.

В третьей главе приведены проектные решения и программная реализация модуля интеллектуальной поддержки функциональной задачи определения насыпной плотности шихтовых материалов для дуговой сталеплавильной печи. Представлена структура автоматизированного человеко-машинного модуля интеллектуальной поддержки определения насыпной плотности шихтовых материалов. Описан графический интерфейс человеко-машинного модуля интеллектуальной поддержки определения насыпной плотности шихтовых материалов и проведена его квантификация эффективности. Разработана и описана схема интеграции автоматизированного человеко-машинного модуля интеллектуальной поддержки определения насыпной плотности шихтовых материалов в подсистему АСУ П «Плавки». Описан синтез интеллектуальной семафорной системы на основе теории нечеткой логики.

В четвёртой главе представлены результаты исследования и рекомендации по совершенствованию подсистемы управления загрузкой материалов для выплавки стали в ДСП. Описана организация рабочего места технолога при наличии

модуля интеллектуальной поддержки определения насыпной плотности шихтовых материалов. Проведены вычислительные эксперименты при испытании модуля интеллектуальной поддержки определения насыпной плотности шихтовых материалов и представлены их результаты. Проведена оценка эффективности ввода в действие модуля интеллектуальной поддержки определения насыпной плотности шихтовых материалов. Описаны рекомендации по развитию модуля интеллектуальной поддержки определения насыпной плотности шихтовых материалов.

В заключении приведены основные результаты и выводы по работе.

1 Теоретико-информационный анализ функциональных задач системы

1.1 Характеристика дуговой сталеплавильной печи как объекта управления

Дуговая сталеплавильная печь (ДСП) - мощный электрический агрегат, предназначенный для расплавления металлического сырья и получения жидкой стали для производства рядовых марок стали. ДСП характеризуется значительным потреблением электрической энергии. Доля потребляемой электрической энергии может превышать 50 % от суммарных затрат энергии на цех. В этих условиях приоритетным направлением российских и зарубежных металлургических предприятий является исследование работы дуговой сталеплавильной печи для выработки решений по достижению увеличения или сохранения производительности при минимальных удельных расходах электрической энергии. В условиях ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат» («ММК») функционируют две дуговые сталеплавильные печи ёмкостью 180 тонн. Схематическое изображение оборудования ДСП-180 приведено на рисунке 1.1 [1].

управления дуговой сталеплавильной печью

16

17

18

19

Рисунок 1.1 - Схематичное представление расположения элементов оборудования ДСП-180

На рисунке 1.1 введено обозначение: 1 - механизм наклона печи; 2 - фиксатор; 3 - насосно-аккумуляторная станция; 4 - механизм поворота портала; 5 - механизм перемещения электродов; 6 - печной трансформатор; 7 - вторичный токо-подвод; 8 - электрододержатель; 9 - графитированный электрод; 10 - свод водо-охлаждаемый; 11 - механизм подъема свода; 12 - полупортал; 13 - патрубок газоотсоса сводовый; 14 - стеновые водоохлаждаемые панели; 15 - корпус печи; 16 -люлька; 17 - сливной носок; 18 - фундаментная балка; 19 - фундамент.

Основные технические характеристики ДСП-180 приведены в таблице 1.1 [2]. Таблица 1.1 - Основные технические характеристики ДСП-180 в условиях ПАО «ММК»

Наименование параметра Единица измерения Показатель

Максимальная вместимость печи т 210

Масса выпускаемой стали т 180

Остаток жидкой стали в печи т 30

Мощность трансформатора МВА 150

Число рабочих ступеней трансформатора шт. 21

Напряжение в первичной обмотке кВ 35

Напряжение во вторичной обмотке В 1400

Вторичный ток кА 70

Диаметр распада электродов мм 1200

Объем ДСП м 180

Объем загрузочной бадьи м 165

Объем совка м 60

Диаметр кожуха на уровне откосов мм 7400

Диаметр верхнего кожуха (между панелями) мм 7500

Вместимость печи т 210

Масса выпускаемой стали т 180

Остаток жидкой стали в печи т 30

К показателям работы ДСП-180 относятся: температура сплава в рабочем пространстве ДСП; температура в рабочем пространстве печи; устойчивость дуги; объем выпускаемой жидкой стали; удельный расход электроэнергии; потребляемая

мощность.

Расплавление металлического лома в рабочем пространстве ДСП-180 достигается посредством горения электрических дуг на этапе проплавления колодцев. Электрические дуги являются одним из видов разрядов в газах или парах [3, с. 90]. Для ДСП-180 используется трехфазный ток при непроводящей подине. Характерными особенностями электрической дуги в ДСП-180 являются [3, с. 90]: - большие рабочие токи дуги при низких напряжениях дуги;

- возможность горения электрической дуги в закрытых пространствах;

- большая длина дуги при меньших рабочих токах дуги в зависимости от ступени напряжения печного трансформатора - длина дуги 500 мм при рабочем токе дуги 20 А для ступени напряжения U=1045 В.

Структура системы управления ДСП-180 построена в соответствии с классической структурой автоматизации и включает следующие подсистемы [1]:

- подсистема АСУ ТП «Плавки», состоящая из микропроцессорных контроллеров (МПК) Simatic S7-400, специализированного универсального вычислительного комплекса (УВК), SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) и предназначена для реализация технологических и электрических режимов плавки дуговой сталеплавильной печи 180 т;

- подсистема АСУ П «Плавки» (автоматизированная система управления производством), включающая основные функции для учёта производства: управление качеством продукции, оперативное планирование производства, управление производственными процессами, подготовка к производству и другие;

Система КИС ПАО «ММК» (корпоративная система управления) является смежной системой и предназначена для автоматизации хозяйственной деятельности производства.

Основными информационными потоками между подсистемами и системами являются:

1) направление информационного потока от подсистемы АСУ П «Плавки» к подсистеме АСУ ТП «Плавки»: производственное задание на исполнение, включая информацию о технологических требованиях к производству;

2) направление информационного потока от подсистемы АСУ ТП «Плавки» к подсистеме АСУ П «Плавки»: значения производственных показателей, включая информацию по физико-химическим свойствам продукции, паспорт плавки;

3) направление информационного потока от подсистемы АСУ П «Плавки» в систему КИС ПАО «ММК»: факты производства, складское наличие и т.д.;

4) направление информационного потока между от системы КИС ПАО «ММК» к

подсистеме АСУ П «Плавки»: портфель заказов, нормативно-справочная информация и другие потоки данных.

Структура автоматизации системы управления ДСП-180 приведена на рисунке 1.2. На рисунке 1.2 введено обозначение: МПК - микропроцессорный контроллер; 1 - параметры технологического процесса и состояния ДСП-180; 2 - управляющие задающие воздействия; 3 - визуализация технологических и производственных параметров; 4 - производственное задание на исполнение; 5 - значения производственных показателей, паспорт плавки; 6 - факты производства; 7 - нормативно-справочная информация, портфель заказов.

Плавка металлического лома в дуговых сталеплавильных печах 180 т характеризуется несколькими периодами плавления, длительность и энергетические затраты которых зависят от ёмкости печи, количества коротких замыканий, количества подвалок, тепла в рабочем пространстве ДСП, мощности трансформатора, фракционного состава металлического лома.

Оператор

Корпоративная система управления ------------------------А г--------------------------

6 7

_________________________-Ж._________________________

Подсистема АСУ П «Плавки»

Управление складами Управление качеством

Управление технологией Учёт производства

Подготовка к производству

А Т

4 5

%

Оператор

1 1 1 1 Подсистема АСУ ТП «Плавки»

1 1 1 1 1

1 н 1 1 1 1 1 1 1 1 т ] БСАБА

I I I I 1 А 1 1 2 I V

I I УВК

1 I I I 1 1 I ▲ 1 1 2 _____1________т______

11 11 11 11 11 11 МПК 1 МПК 2 МПК N 1 1 1 1 1

О 00

с

и

&

й

н о К

и

Рисунок 1.2 - Структура системы управления ДСП-180

На первом периоде выплавки стали «Заглубления» зажигается дуга, проплавляются колодцы, нагревается металлический лом до получения жидкой стали. На этом периоде электрический режим неустойчив: присутствуют частые колебания тока (от коротких замыканий до разрыва дуги). Неравномерность распределения фрагментов металлического лома и возникновение очагов эффектов «кострения» способствуют нестабильному горению коротких дуг, и дуги перебрасываются с одного куска металла на другой, что приводит к частому обрыву дуги и коротким замыканиям. К частым коротким замыканиям приводят обвалы фрагментов металлического лома [3, с. 93, 94], что вызывает поломку графитированных электродов.

Периоды проплавления металлического лома под названиями «Проплавление колодцев» и «Закрытых дуг» занимают наибольшее количество времени процесса плавки стали. В эти периоды расходуется 60-80 % электроэнергии всего процесса [3] и задаётся дуга большой длины. Именно в этот период возникает вероятность очагов эффектов «кострения», что приводит к обвалам фрагментов металлического лома и увеличению времени проплавления металлического лома в рабочем пространстве ДСП-180. После проплавления металлического лома наступают окислительные и восстановительные периоды для доведения жидкой стали до требуемых физико-химических свойств.

Основными подсистемами АСУ ТП «Плавки» для управления электрическим режимом являются [3-5]:

1) подсистема управления электрическим режимом, предназначенная для выбора величины тока дуги, ступени трансформатора и ступени реактора;

2) подсистема перемещения электродов, предназначенная для поддержания импеданса на начальных режимах плавки, а также для поддержания активного сопротивления дуги на конечных режимах плавки;

3) подсистема определения профиля плавки, предназначенная для идентификации режима управления и определения необходимого профиля плавки;

4) подсистема регулирования напряжения и тока, предназначенная для стабилизации напряжения и симметрирования напряжения при изменении значения тока дуг.

Управление электрическим режимом плавки (рисунок 1.4) реализовано на базе

программного комплекса ЛтС08 ЫТ, позволяющего обеспечивать устойчивую стабилизацию и программное управление электродами в процессе выплавки стали.

Дуговая сталеплавильная печь 180 т

ЛтС08 N1

Управляющие^ воздействия

№

аэ н и :=

и П м О

и

В

2

се

Е

м О

И

е

и ?

2

н о ю се

► а

Ч и н се м се В о

е

Рисунок 1.3 - Схема программного комплекса ЛгСОБ N1

А В С

Шина, 35 кВ

К сетевому трансформатору 220/35 кВ

профиль

Уровень 2 Уровень 1

Рисунок 1.4 - Функциональная схема системы управления электрическим режимом ДСП-180

Программный комплекс настроен на минимизацию вмешательства операторов в процессе работы ДСП-180. На рисунке 1.4 представлена функциональная схема системы управления электрическим режимом ДСП-180 [5].

При работе АтСЭ8 ЫТ вычисляются эффективные (действующие) значения токов и напряжений по фазам, гармонический состав сигналов тока (алгоритм быстрого преобразования Фурье) и активная мощность.

Управляющая часть АтСЭ8 ЫТ направлена на: зажигание электрической дуги; обработку коротких замыканий; определение период процесса плавки; выбор профиля плавки; регулирование основных электрических параметров; расчёт и архивирование основных показателей процесса плавки [5].

Управление технологическим процессом плавки осуществляется в соответствии с профилями плавок и блоками уставок параметров посредством контуров управления и блокировок:

- ограничение короткого замыкания, позволяющее производить сверку мгновенного импеданса с заданным значением для реагирования на короткие замыкания посредством поднятия электродов;

- антирезонансный регулятор, позволяющий накладывать синусоидальные колебания различных частот на регулирующие сигналы для гашения вибраций;

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ошурков Вячеслав Александрович, 2020 год

Библиографический список

1. Парсункин Б.Н. Автоматизация и оптимизация управления выплавкой стали в электродуговых печах: монография / Б.Н. Парсункин, С.М. Андреев, О.С. Логунова. - Магнитогорск: Изд-во Магнитогорского гос. тех. ун-та, 2012. - 304 с.

2. ТИ 101-СТ-ЭСПЦ-64-2012. Выплавка стали в электропечах. - Магнитогорск, 2012. - 44 с.

3. Лапшин И.В. Автоматизация дуговых печей / И.В. Лапшин. - М.: МГУ, 2004. - 165 с.

4. Разработка усовершенствованной системы автоматического управления положением электродов дуговых сталеплавильных печей и агрегатов ковш-печь / А.А. Николаев, Г.П. Корнилов, П.Г. Тулупов, И.А. Якимов, Е.В. Повелица, А.В. Ануфриев // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. - 2014. - № 1. - С. 48-58.

5. Корнилов Г.П. Перспективы и средства повышения эффективности дуговых сталеплавильных печей за счёт силового электрооборудования / Г.П. Корнилов, А.А. Николаев, И.А. Якимов // Вестник ЮУрГУ. - 2009. - №15. - С. 32-38.

6. Выбор соотношения шихтовых материалов плавки сталеплавильной печи для работы в энергосберегающем режиме / О.С. Логунова, В.В. Павлов, Ю.А. Ивин, С.В. Пехтерев, И.В. Павлов // Сталь. - 2012. - № 9. - С. 76-79.

7. Влияние фракционного состава металлолома на показатели работы дуговой сталеплавильной печи / В.В. Павлов, Ю.А. Ивин, С.В. Пехтерев, И.И. Мацко, О.С. Логунова // Электрометаллургия. - 2011. - № 11. - С. 2-6.

8. Трухов А.П. Литейные сплавы и плавка: учебное пособие для студентов / А.П. Трухов, А.И. Маляров. - М.: Академия, 2004. - 336 с.

9. Ошурков В.А. Критерии подобия составляющих элементов модельного эксперимента для изучения процесса загрузки шихтовых материалов в дуговой сталеплавильной печи / В.А. Ошурков, О.С, Логунова, Д.В. Чистяков // Тр. V всерос. конф. «Информационные технологии интеллектуальной поддержки принятия решений». - Уфа: ФГБОУ ВО «УГАТУ», 2017. - С. 161-165.

10. Электрометаллургия стали и ферросплавов / Д.Я. Поволоцкий, А.В. Ро-щин, М.А. Рысс и др. // Металлургия, 1974. - 551 с.

11. Кудрин В.А. Теория и технология производства стали: учебник для студентов/ В.А. Кудрин. - М.: Мир, 2003. - 528 с.

12. Способ управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной печи [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http: //www.fmdpatent.ra/patent/212/2128407. html.

13. Расчет насыпной плотности стального металлолома в совках для скрапа с использованием трехмерной камеры / Е.Н. Ишметьев, Д.В. Чистяков, А.Н. Панов, Е.Э. Бодров, Д.В. Рабаджи // Черные металлы. - 2017. - № 4. - С. 22-28.

14. Воройский Ф.С. Информатика новый систематизированный толковый словарь / Ф.С. Воройский. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 760 с.

15. Влияние фракционности металлического лома на вероятность возникновения очагов «кострения» в ДСП / В.А. Ошурков, О.С. Логунова, В.В. Павлов, Д.В. Чистяков, А.Н. Панов, Ю.В. Щеблева // Сталь. - 2017. - № 9. - С. 14-20.

16. Ошурков В.А. Математическая основа имитационной модели перемещения элементов между рабочими объемами / В.А. Ошурков, О.С. Логунова // Компьютерная интеграция производства и ИПИ-технологии материалы VIII Всероссийской научно-практической конференции; Оренбургский государственный университет. - Оренбург, 2017.- С. 470-473.

17. Ошурков В.А. Математическая основа имитационной модели перемещения элементов между рабочими объемами / В.А. Ошурков, О.С. Логунова, В.В. Павлов // Проблеми шформатики та моделювання (П1М-2017) Тезиси шмнадцято!' мiжнародноi науково-техшчно!' конференций - Киев, 2017.- С. 66-67.

18. Планирование модельных экспериментов для изучения процессов загрузки дуговой сталеплавильной печи / О.С. Логунова, В.А. Ошурков, А.Н. Панов, В.В. Павлов // Современные тенденции развития науки и технологий. - 2016. - № 12-4. - С. 60-68.

19. Металлургические мини-заводы / А.Н. Смирнов, В.М. Сафонов, Л.В. Дорохова, Ю.А. Цупрун. - Донецк: Норд-Пресс, 2005. - 469 с.

20. Логунова О.С. Методика определения эффективности новой функциональной задачи системы управления выплавкой стали в электродуговой печи / О.С. Логунова, В.А. Ошурков, В.В. Павлов // Компьютерная интеграция производства и ИПИ-технологии: материалы IX Международной научно-практической конференции. Оренбургский государственный университет. - Оренбург, 2019.

21. Мордасов Д.М. Технические измерения плотности сыпучих материалов: учебное пособие для студентов / Д.М. Мордасов. - Тамбов: ТГУ, 2004. - 80 с.

22. Оборудование для определения насыпной плотности и сыпучести (текучести) порошков в фармацевтике [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://labfarma.ru/information/articles/214/.

23. ГОСТ 19440-94. Порошки металлические. Определение насыпной плотности. - М.: Изд-во стандартов, 1996. - 13 с.

24. ИСО 3923-1-79. Порошки металлические. Определение насыпной плотности. Часть 1. Метод с использованием воронки. - М.: Изд-во стандартов, 1979. - 7 с.

25. ИСО 3923-2-81. Порошки металлические. Определение насыпной плотности. Часть 2. Метод волюмометра Скотта. - М.: Изд-во стандартов, 1981. - 7 с.

26. Bulk and Tapped Density [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://particle. dk/methods-analytical-laboratory/bulk-and-tapped-density.

27. Poured and tapped bulk density [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://pharmastate.blog/2017/08/31/poured-and-tapped-bulk-density.

28. ГОСТ 9758-2012. Заполнители пористые неорганические для строительных работ. Методы испытаний. - М.: Изд-во стандартов, 2012. - 20 с.

29. ГОСТ 8735-88. Песок для строительных работ. Методы испытаний. -М.: Изд-во стандартов, 1989. - 20 с.

30. ГОСТ 9758-86. Заполнители пористые неорганические для строительных работ. Методы испытаний. - М.: Изд-во стандартов, 2012. - 20 с.

31. ГОСТ 11035.1-93. Пластмассы. Определение насыпной плотности фор-

мовочного материала, который просыпается через специальную воронку. - М.: Изд-во стандартов, 2017. - 7 с.

32. ГОСТ 32558-2013. Уголь. Определение насыпной плотности. - М.: Изд-во стандартов, 2014. - 7 с.

33. Conceiçâo J. Technological Excipients of Tablets: Study of Flow Properties and Compaction Behavior / J. Conceiçâo, M. Estanqueiro, M. H. Amaral, J. P. Silva, J.M. // Sousa Lobo American Journal of Médical Sciences and Medicine. - 2014. -2(4). - P. 71-76.

34. ГОСТ Р 51462-99. Продукты молочные сухие. Метод определения насыпной плотности. - М.: Изд-во стандартов, 2001. - 7 с.

35. ГОСТ 25927-95. Кокс. Метод определения насыпной плотности в малом контейнере. - М.: Изд-во стандартов, 1997. - 7 с.

36. Пугачев А.В. Радиоизотопный контроль объемной массы материалов / А.В. Пугачев, М.Е. Гельфанд, Э.В. Сахаров. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 57 с.

37. Кивилис С.С. Плотномеры / С.С. Кивилис. - М.: Энергия, 1980. - 279 с.

38. Дуденков А.В. Прибор для определения плотности пористых тел и тел неправильной формы / А.В. Дуденков // Порошковая металлургия. - 1968. № 3. С. 27-31.

39. ГОСТ 28254-89. Комбикорма, сырье. Методы определения объемной массы и угла естественного откоса. - М.: Изд-во стандартов, 1991. - 6 с.

40. ГОСТ 27802-93. Глинозем. Метод определения угла естественного откоса. - М.: Изд-во стандартов, 1995. - 6 с.

41. Маслов Д.В. Разработка алгоритмов и систем управления дуговыми сталеплавильными печами, снижающих поломки электродов: дис. ... канд. техн. наук: 05.09.10 / Маслов Дмитрий Владимирович. - М., 2012. - 141 с.

42. Плесакин И.В. Рекомендации по загрузке шихты и расположению топ-ливосжигающих устройств в дуговой сталеплавильной печи ДСП-120 / И.В. Плесакин, Г.В. Воронов, И.В. Глухов // Теплотехника и информатика в образовании, науке и производств: сборник докладов VI Всероссийской научно-практической

конференции студентов, аспирантов и молодых учёных (ТИМ'2017) с международным участием. - Екатеринбург, 2017. - С. 98-102.

43. Использование эталонного измерения пустого совка при расчете объема металлолома в нем с помощью 3D-камер / А.Н. Панов, Е.Э. Бодров, С.И. Бодрова, В.О. Михеева // Электротехнические системы и комплексы. - 2018. -№ 2 (39).

- С. 57-62.

44. Автоматизация процесса вычисления объема металлолома для кислородно-конвертерного процесса с использованием 3D-камеры / Е.Н. Ишметьев, Д.В. Чистяков, А.Н. Панов, Е.Э. Бодров // Автоматизированные технологии и производства. - 2017. - № 2 (16). - С. 4-9.

45. Новый алгоритм управления дуговыми сталеплавильными печами с использованием вибрационных и акустических характеристик печей / В.С. Чередниченко, Р.А. Бикеев, В.А. Сериков, А.В. Речкалов, А.В. Чередниченко // Электрометаллургия. - 2016. - № 1. - С. 11-15.

46. Вероятностное моделирование выпуска продукции и электропотребления дуговыми сталеплавильными печами / Э.Г. Куренный, Е.Н. Дмитриева, А.П. Лютый, А.А. Булгаков // Электричество. - 2014. - № 11. - С. 45-52.

47. Разработка усовершенствованной системы автоматического управления положением электродов дуговых сталеплавильных печей и агрегатов ковш-печь / А.А. Николаев, Г.П. Корнилов, П.Г. Тулупов, И.А. Якимов, Е.В, Повелица, А.В. Ануфриев // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. - 2014.

- Т. 1. - № 1. - С. 48-58.

48. Колистратов М.В. Особенности переплава лома и слитков алюминиевых сплавов в дуговых печах постоянного тока и печах сопротивления / М.В. Ко-листратов, Г.А. Фарнасов // Электрометаллургия. - 2013. - № 8. - С. 38-41.

49. Зацепин Е.П. Выравнивание мощности по фазам в дуговых сталеплавильных печах / Е.П. Зацепин, Ю.А. Шурыгин // Современные техника и технологии: сборник трудов XVI Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых: в 3 т. - Томск, 2010. - С. 53-55.

50. Варианты построения системы автоматического регулирования распределения долей энергетических ресурсов в дуговых печах / Г.П. Корнилов, А.А. Николаев, П.А. Шулепов, О.И. Петухова // Электротехнические системы и комплексы. - 2017. - № 4 (37). - С. 32-3.

51. Дик И.Г. Моделирование случайной упаковки шаров / И.Г. Дик, Е.Н. Дьяченко, Л.Л. Миньков // Физическая мезомеханика. - 2006. - №4. - С. 63-70.

52. Corwin E. I. Model for ransom packing of polydisperse frictionless / E.I. Corwin, N. Clusel, O.N. Siemens // Soft Matter. - 2010. - № 6. - P. 2945-2959.

53. Taguchi I. Effect of cubic container's wall or floor on random packing structures of spherical particles / I. Taguchi, M. Kurashige, K. Imai // JSME. Intern. J. Ser. A.

- 2006. - V. 49. - N 2. - P. 265-272.

54. Yang R.Y. Effect of material properties on the packing of fine particles / R.Y. Yang, R.P. Zou, A.B. Yu // J. Appl. Phys. - 2003. - V. 94. - №5. - P. 3025-3034.

55. Yang R. Y. Pore structure of the packing of fine particles / R.Y. Yang, R.P. Zou, A.B. Yu // J. Colloid Interface Sci. - 2006. - V. 299. - P. 719-725.

56. Борисов А.В. Качение неоднородного шара по сфере без скольжения и верчения / А.В. Борисов, И.С. Мамаев // Нелинейная динамика. - 2006. - Т. 2. - № 4.

- C. 445-452.

57. Ковалев О.Б. Моделирование случайной упаковки насыпного слоя полидисперсных сферических частиц / О.Б. Ковалев, И.О. Ковалева // Прикладная механика и техническая физика. - 2014. - Т. 55. - № 4 (326). - С. 184-192.

58. Компьютерная реализация решения научно-технических и образовательных задач: учебное пособие / В.В. Белов, И.В. Образцов, В.К. Иванов, Е.Н. Ко-ноплев. - Тверь: ТвГТУ, 2015. - 201 с.

59. Автоматизированный комплекс по приемке лома черных металлов [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.rusmet.ru/data/promnews/0/66672/Chizhikov_kompleks_lom.pdf.

60. А.с. № 2128407, МКК. Способ управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной печи: № 97110526/09; заявл. 20.06.1997; опубл. 27.03.1999 /

Евсеева Н.В., Чернуха С.Ю., Мянник А.Г. и др.; заявитель и правообладатель Открытое акционерное общество «НОСТА». - 1 с.

61. Дрогин В.И., Гордиенко В.А., Нестеров А.М. и др. Авторское свидетельство N 1302444. Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки. - № 13. - 1987. - 248 с.

62. Сазонов К.Е. Модельный эксперимент в океанологии / К.Е. Сазонов. -СПб.: РГГМУ, 2011. - 93 с.

63. Модельный эксперимент по очистке нефтезагрязненных почв / Б. Му-хамбетов, С. Сагындыкова, А. Нурлыбеков, Ж. Джангалиева, Н. Нурмуханов, А. Улжабаева, Н. Саленов, Ж. Касанова // Научно-агрономический журнал. - 2012. -№1 (90). - С. 36-38.

64. Металлургические мини-заводы / А.Н. Смирнов, В.М. Сафонов, Л.В. Дорохова, А.У. Цупрун. - Донецк: Норд-Пресс, 2005. - 469 с.

65. Поволоцкий Д.Я. Электрометаллургия стали и ферросплавов / Д.Я. По-волоцкий, А.Е. Рощин, М.А. Рысс. - М.: Металлургия, 1974. - 551с.

66. Кудрин В. А. Теория и технология производства стали: учебник для вузов / В.А. Кудрин. - М.: Мир, 2003. - 528 с.

67. Коэффициенты трения скольжения [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://mLnkor.ru/upload/spravochnik/170310-2.pdf.

68. Джеф Р. Интерфейс: новые направления в проектировании компьютерных систем / Р. Джеф. - М.: Символ, 2015. - 272 с.

69. Логунова О.С. Повышение эффективности АСУ ТП непрерывной разливки стали: автореф. дис. ... д-ра. тех. наук: 05.13.06 / Логунова Оксана Сергеевна. -Пенза, 2009. - 37 с.

70. Человеко-машинная система насыпной плотности шихтовых материалов дуговой сталеплавильной печи: функция объёмной насыпной плотности и сем-форная система / В.А. Ошурков, Л.Г. Егорова, А.В, Леднов, И.Д. Антипанов // Электротехнические системы и комплексы. - 2019. - №1(42). С. 59-66.

71. Варшавский П.Р. Моделирование рассуждений на основе прецедентов

в интеллектуальных системах поддержки принятия решений / П.Р. Варшавский, А.П. Еремеев // Искусственный интеллект и принятие решений. - 2009. - №2. С. 45-57.

72. Логунова, О.С. Об одном способе оценки экономической эффективности внедрения программного продукта в систему управления / О.С. Логунова, Е.А. Ильина, И.И. Мацко // Математическое и программное обеспечение систем в промышленной и социальной сферах. - 2016. - Т. 4. - № 1. - С. 42-47.

73. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики: учебник для втузов / С.М. Тарг. - М.: Высш. шк., 1986. - 416 с.

74. Буканова M.B. Анализ механизмов перемещения электродов дуговых сталеплавильных электропечей / М.В. Буканова, А.Я. Жук // Металлургия. - 2009. № 19. - С.30-32.

75. Бургман В.А. Способы загрузки современных электродуговых печей / В.А. Бургман // Электрометаллургия. - 1999. - №3. - С. 81-85.

76. Конструкции и проектирование агрегатов сталеплавильного производства / В.П. Григорьев, Ю.М. Нечкин, А.В, Егоров, Л.Е. Никольский. - М.: МИСиС, 1995. - 512 с.

77. Гудим Ю.А. Производство стали в дуговых печах. Конструкции, технология, материалы / Ю.А. Гудим, И.Ю. Зинуров, А.Д. Киселев. - Новосибирск, 2010. - 153.

78. Гудим Ю.А. Ресурсы лома и электросталеплавильное производство. Рынок вторичных металлов / Ю.А. Гудим. - М., 2005. - №1. - 150 с.

79. Поволоцкий Ф.Я. Выплавка легированной стали в дуговых печах / Ф.Я. Поволоцкий, Ю.А. Гудим. - М.: Металлургия, 1987. - 136 с.

80. Поволоцкий Д.Я. Устройство и работа сверхмощных дуговых сталеплавильных печей / Ф.Я. Поволоцкий, Ю.А. Гудим, И.Ю. Зинуров. - М.: Металлургия, 1990. - 176 с.

81. Экономия электроэнергии в дуговых сталеплавильных печах / Ю.Н. Ту-луевский, И.Ю. Зинуров, А.Н. Попов, В.С. Галян. - М.: Энергоиздат, 1987. - 104 с.

82. Егоров A.B. Электроплавильные печи черной металлургии: учебник

для вузов / А.В. Егоров. - М.: Металлургия, 1985. - 144 с.

83. Scnwabe W.E. Defelopment of largee steel Fuernases from 100 to 400 tonca-pacitu / W.E. Scnwabe, C.G. Robinson // 7 Congress of Internatiponal Uniongor elektro-heart. - 1972. - P. 126-142.

84. Рыбин O.H. Высокомощные электропечи и новая технология производства стали / О.Н. Рыбин, С.С. Толкачев, Ю.П. Кирсанов // Производство стали. - 1981. - С.9-15.

85. Maslov D.V. Determination of the key parameters influencing on integrity of electrode candles in arc furnances / D.V. Maslov // Russian Electrical Engineering. -2013. - №8. - P. 450-453.

86. Маслов Д.В. Изучение и устранение причин поломок электродных свечей на дуговых сталеплавильных печах / Д.В. Маслов // 14 Международная конференция электромеханики, электротехнологии, электротехнических материалов и компонентов МКЭЭЭ-2012. - Алушта, 2012. - С.298-300.

87. Маслов Д.В. Исследование механических процессов при ударе электрода с шихтой / Д.В. Маслов // Наука. Технологии. Инновации. - 2013. - С. 18-22.

88. Маслов Д.В. Исследование процессов, приводящих к поломке электродных свечей в ДСП / Д.В. Маслов, В.П. Рубцов // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. - Москва, 2016. - С. 59-64.

89. Елизаров К.А. Экспериментальное исследование механизма перемещения электродов ДСП / К.А. Елизаров // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. - 2009. - С. 154-156.

90. Явойский В.И. Теория процессов производства стали / В.И. Явойский. - М.: Металлургия, 1967. - 790 с.

91. Морозов А.Н. Современное производство стали в дуговых печах / А.Н. Морозов. - М.: Металлургия, 1987. - 175 с.

92. Сисоян Г.А. Электрическая дуга в электрической печи / Г.А. Си-соян. - М.: Металлургия, 1974. - 304 с.

93. Бикеев Р.А. Дуговая сталеплавильная печь (ДСП) как объект управления / Р.А. Бикеев. - Новосибирск, 1998. - 170 с.

94. Математическое моделирование нагрева и плавления металлошихты в дуговой сталеплавильной печи / Ю.А. Станкевич, В.И. Тимошпольский, Н.В. Пав-люкевич, М.Л. Герман, П.С. Гринчук // Инженерно-физический журнал. - 2009. -Т. 82. - № 2. - С. 227-241.

95. Зацепин Е.П. Повышение эффективности функционирования дуговых печей / Е.П. Зацепин, Т.А. Корченова, Ю.А. Шурыгин // Вести высших учебных заведений Черноземья. - 2008. - № 3 (13). - С. 8-11.

96. Варианты построения системы автоматического регулирования распределения долей энергетических ресурсов в дуговых печах / Г.П. Корнилов, А.А. Николаев, П.А. Шулепов, И.О. Петухова // Электротехнические системы и комплексы. - 2017. - № 4 (37). - С. 32-37.

97. Карасев В.П. Прогнозирование показателей работы дуговых сталеплавильных печей / В.П. Карасев, К.Л. Сутягин, Д.А. Беляев // Электрометаллургия. -2007. - № 10. - С. 10-16.

98. Результаты сравнительного анализа модельного и вычислительного экспериментов по определению насыпной плотности материалов в дуговой сталеплавильной печи / О.С. Логунова, В.А. Ошурков, Н.С. Сибилева, В.В. Павлов, С.А. Гаврицков, Е.А. Гарбар // Сталь. - 2019. - № 4. - С. 22-25.

99. Новиков А.М. Методология / А.М. Новиков, Д.А. Новиков. - М.: СИН-ТЕГ, 2007. - 668 с.

З афиксир ов ать

момент зажигания дуги

Зафиксировать момент зажигания дуги для первого электрода

15

&

13

Зафиксировать момент зажигания дуги для второго электрода

Закончить период зажигания дуг

г'

Момент зажигания дуг электродами

&

&

34 37

Определить пройденное расстояние электродами (Х1,Х

12

Продолжить период зажигания дуг

Определить окончание периода зажигания дуг

X

&

&

&

36

Заданное значение заглубления электродов (Х0)

Проверить условие для первого электрод Х1 > Х0

Проверить условие для второго электрода Х2 > Х0

35

роверить условие для третьего электрод Х3 > Х0

324 325

Рисунок ПА.1 - Диаграмма декомпозиции функциональной задачи определения периода

зажигания дуг

14

0

18

46

47

19

Определить скорост перемещения электродов

20

/ Определить скорость перемещения первого электрода (V!)

21 1

&

38

Определить скорость перемещения первого электрода ^2)

Значение скорости перемещения электродов (У1,У2,У3)

&

"19

/ Определить скорость перемещения первого электрода ^3)

23

&

110

Определить окончание периода проплавления колодцев

24

Включить конечны* выключатели

Значение скорости замедления электродов (У0)

¿1

&

111

/ Проверить условие для первого электрода У1 <= У0 > 0

25 |

&

1 313

Проверить условие для второго электрода У2 <= У0 > 0

26

&

' Проверить условие для третьего электрода У3 <= У0 > 0

27 |

312

28

Рисунок ПА.2 - Диаграмма декомпозиции функциональной задачи определения периода

проплавления колодцев

Определить количеств коротких замыканий

Определить количе ство коротких замыканий для первого электрода N1

30

&

114

Определить количество коротких замыканий для второго электрода N2

31

Значение количества коротких замыканий (Ш^2,№)

&

" 115 ........116

Определить количество коротких замыканий для третьего электрода N3

32

&

Определить окончание периода закрытых дуг

Заданное значение количества коротких

замыканий за контрольный интервал времени (N0)

±£

&

117

Проверить условие N1 <= N0

Закончить период закрытых дуг

Продолжить период закрытых дуг

I

X

123

т /

& Проверить условие N2 <= N0

"А ¡ш: 122 35 |

/ Проверить условие N3 <= N0

36 |

&

118

Рисунок ПА.3 - Диаграмма декомпозиции функциональной задачи определения периода

закрытых дуг

затрачиваемой электроэнергии

Определить затрачив количество электроэнергии Ч расплавления мет. л

Определить окончание периода открытых дуг

Заданное расчётное

количество электроэнергии ^3)

±±

&

119

Проверить условие

Окончить период открыты: дуг

X

121

/

Продолжить период

1. ^ открытых

дуг

43 |

Рисунок ПА.4 - Диаграмма декомпозиции функциональной задачи определения периода

открытых дуг

Значение температуры металла (Тт)

Измерить температуру металла Тт

Определить окончание период доплавления

±

Заданная величин температуры метал (Т3)

Проверить условие Тт© > Т3

Закончить пер доплавлени

X

126

/

Продолжить период

-► доплавления

53 1

Рисунок ПА.5 - Диаграмма декомпозиции функциональной задачи определения периода

доплавления

33

44

45

39

38

49

50

Таблица ПБ.1 - Данные по количеству плавок каждого типа

Количество плавок в месяц Средние показатели за месяц

Количество корзин Итого Доля Теоретические значения Ошибка аппроксимации Продолжительность плавки, мин Время под током, мин Доля времени под током

1 2 3 1 2 3

92 486 1 579 0,16 0,84 0,002 53,13754 0,1808342 45 20 0,44

133 530 3 666 0,2 0,8 0,005 53,29885 0,065977 50 25 0,5

227 200 3 430 0,53 0,47 0,007 53,40639 0,0289747 55 27 0,49

101 610 5 716 0,14 0,85 0,007 53,40639 0,1363062 47 23 0,49

390 279 8 677 0,58 0,41 0,012 53,67524 0,1462504 62,87 31,37 0,5

209 516 9 734 0,28 0,7 0,012 53,67524 0,1060218 48,53 25 0,52

180 449 8 637 0,28 0,7 0,013 53,72901 0,1322834 61,92 27 0,44

263 501 11 775 0,34 0,65 0,014 53,78278 0,1320307 47,51 28 0,59

49 627 10 686 0,07 0,91 0,015 53,83655 0,1963678 45 24 0,53

7 249 5 261 0,03 0,95 0,019 54,05163 0,1260756 48 20 0,42

179 552 16 747 0,24 0,74 0,021 54,15917 0,1134698 48,64 21 0,43

24 173 5 202 0,12 0,86 0,025 54,37425 0,1080956 49,07 25 0,51

195 435 20 650 0,3 0,67 0,031 54,69687 0,1261452 48,57 29 0,6

408 259 22 689 0,59 0,38 0,032 54,75064 0,108441 61,41 31,76 0,52

22 537 21 580 0,04 0,93 0,036 54,96572 0,1766669 66,76 36,77 0,55

108 553 30 691 0,16 0,8 0,043 55,34211 0,1273602 49,09 27 0,55

110 371 28 509 0,22 0,73 0,055 55,98735 0,1386562 65 34,61 0,53

121 802 67 990 0,12 0,81 0,068 56,68636 0,1901949 70 34,26 0,49

251 511 67 829 0,3 0,62 0,081 57,38537 0,277786 44,91 26 0,58

173 608 75 856 0,2 0,71 0,088 57,76176 0,174832 70 40 0,57

50 473 51 574 0,09 0,82 0,089 57,81553 0,1005674 64,28 38 0,59

50 473 51 574 0,09 0,82 0,089 57,81553 0,1563106 50 25 0,5

96 631 94 821 0,12 0,77 0,114 59,15978 0,0898495 65 36,83 0,57

26 445 113 584 0,04 0,76 0,193 63,40761 0,1186043 71,94 37,47 0,52

28 246 76 350 0,08 0,7 0,217 64,69809 0,1373588 75 33,39 0,45

57 421 157 635 0,09 0,66 0,247 66,31119 0,0199351 67,66 35,12 0,52

114 406 194 714 0,16 0,57 0,272 67,65544 0,1410936 59,29 34,25 0,58

65 619 76 714 0,16 0,57 0,272 67,65544 0,1275907 60 32,75 0,55

9 204 83 296 0,03 0,69 0,28 68,0856 0,1523207 80,32 45 0,56

84 282 230 596 0,14 0,47 0,386 73,78522 0,0965258 67,29 40 0,59

119 302 276 697 0,17 0,43 0,396 74,32292 0,1092973 67 35,92 0,54

187 245 286 718 0,26 0,34 0,398 74,43046 0,005817 74 50 0,68

58 258 289 605 0,1 0,43 0,478 78,73206 0,0158492 80 55 0,69

Сумма 1965,984 12 % 1966,04 1054,52 17,56

Среднее - - 59,58 31,95 0,53

Приложение В

Область определения границ рабочих пространств натурных объектов: «совок», «загрузочная бадья», «дуговая сталеплавильная печь»

Оценка затрачиваемого времени при выполнении операций в графическом интерфейсе области определения границ рабочих пространств натурных объектов осуществляется определением действий, совершаемых пользователем. Временная циклограмма последовательности операций, совершаемых в области определения границ рабочих пространств натурных объектов, представлена на рисунке ПВ.1.

Перечень типовых операций GOMS на графическом интерфейсе области определения границ рабочих пространств натурных объектов представлен в таблице ПВ.1.

Таблица ПВ.1 - Операции на графическом интерфейсе области определения границ рабочих

пространств натурных объектов

Операция Обозначение Время вы- Количество

жеста полнения, с повторении

Вкладка «Совок»/«ЗБ»/«ДСП»

Перемещение указателя манипулятора «ком- Р 1,1 3

пьютерной мыши» к определенной позиции на

мониторе

Нажатие на клавишу манипулятора «компью- К 0,2 4

терной мыши»

Нажатие на клавишу манипулятора «клавиа- К 0,2 27

туры»

Обдумывание следующего шага м 1,35 1

Перемещение руки пользователя с манипуля- н 0,4 1

тора «клавиатуры» на манипулятор «компью-

терной мыши»

Суммарное время, затрачиваемое на выполнение операций при работе с графическим интерфейсом области определения границ рабочих пространств натурных объектов, составляет 33,75 с:

- вкладка «Совок» - 11,25 с;

- вкладка «ЗБ» - 11,25 с;

- вкладка «ДСП» - 11,25 с.

При ручном вводе значений тратится 31,1 секунды, при выборе параметров натурного объекта из списка - 3,95 секунд.

Перемещение манипулятора «компьютерной мыши» на вкладку

Нажатие клавиши на манипуляторе «компьютерной мыши» на вкладку

Перемещение манипулятора «компьютерной мыши» на поле

Нажатие клавиши на манипуляторе «компьютерной мыши» на поле

Нажатие клавиши на манипуляторе «клавиатуры» в поле

Обдумывание к Перемещение] \

I

I-

Перемещение руки оператора с манипулятора «клавиатуры» на манипулятор «компьютерной мыши»

Нажатие

Р = 1,1 с

К = 0,2 с

Р = 1,1 с

К = 0,2 с

К = 0,2 с

Н = 0,4 с

Данные: параметры "натурного объекта

М = 1,35 с Р = 1,1 с К = 0,2 с

_Данные: параметры: натурного объекта

«

о я

/ т

«

о

к ^

(5?

/

J

ер

о ю Я га

Рисунок ПВ.1 - Временная циклограмма последовательности операций, совершаемых в области определения границ рабочих пространств натурных объектов

В случае, когда указатель манипулятора «компьютерной мыши» уже установлен в требуемое положение, метод действий изменяется: исключается первичная операция перемещения манипулятора «компьютерной мыши». Тогда суммарное

время, затрачиваемое на выполнение операций при работе с графическим интерфейсом области определения границ рабочих пространств натурных объектов, составляет 30,45 секунд:

- вкладка «Совок» - 10,15 с;

- вкладка «ЗБ» - 10,15 с;

- вкладка «ДСП» - 10,15 с.

А также при ручном вводе значений тратится 30 с., при выборе параметров натурного объекта из списка - 2,85 с.

Область совершения операций перемещения фрагментов металлического лома и отслеживания параметров насыпной плотности

Оценка затрачиваемого времени при выполнении операций в графическом интерфейсе области совершения операций перемещения фрагментов металлического лома и отслеживания параметров насыпной плотности осуществляется определением действий, совершаемых пользователем. Временная циклограмма последовательности операций, совершаемых в области операций перемещения фрагментов металлического лома и отслеживания показателей объёмной насыпной плотности фрагментов металлического лома, представлена на рисунке ПВ.2.

Перечень типовых операций GOMS на графическом интерфейсе области совершения операций над фрагментами металлического лома и отслеживания показателей объёмной насыпной плотности фрагментов металлического лома представлен в таблице ПВ.2.

Таблица ПВ.2 - Операции на графическом интерфейсе области определения границ рабочих

пространств натурных объектов

Операция Обозначение Время вы- Количество

жеста полнения, с повторений

Перемещение указателя манипулятора «ком- Р 1,1 2

пьютерной мыши» к определенной позиции на

мониторе

Нажатие на клавишу манипулятора «компью- К 0,2 2

терной мыши»

Нажатие на клавишу манипулятора «клавиа- К 0,2 1

туры»

я

о &

«

ер

В К

Рисунок ПВ.2 - Временная циклограмма последовательности операций, совершаемых в области совершения операций над фрагментами металлического лома и отслеживания показателей объёмной насыпной плотности фрагментов металлического лома На рисунке ПВ.2 введено обозначение и сокращения: ЗБ - загрузочная бадья; ДСП - дуговая сталеплавильная печь.

Суммарное время, затрачиваемое на выполнение операций при работе с графическим интерфейсом области совершения операций над фрагментами металлического лома и отслеживания показателей объёмной насыпной плотности фрагментов металлического лома, составляет 2,6 с.

В случае, когда указатель манипулятора «компьютерной мыши» уже установлен в требуемое положение, метод действий изменяется: исключается первичная операция перемещения манипулятора «компьютерной мыши». Тогда суммарное время, затрачиваемое на выполнение операций при работе с графическим интерфейсом в области совершения операций над фрагментами металлического лома и

отслеживания показателей объёмной насыпной плотности фрагментов металлического лома, составляет 1,5 с.

Область детального просмотра содержимого натурных объектов: «совок», «загрузочная бадья», «дуговая сталеплавильная печь»

Оценка затрачиваемого времени при выполнении операций в графическом интерфейсе области детального просмотра содержимого натурных объектов осуществляется определением действий, совершаемых пользователем. Временная циклограмма последовательности операций, совершаемых в области детального просмотра содержимого натурных объектов, представлена на рисунке ПВ.3.

Перечень типовых операций GOMS на графическом интерфейсе области детального просмотра содержимого натурных объектов представлен в таблице ПВ.3. Таблица ПВ.3 - Операции на графическом интерфейсе области детального просмотра

содержимого натурных объектов

Операция Обозначение жеста Время выполнения, с Количество повторений

Перемещение указателя манипулятора «компьютерной мыши» к определенной позиции на мониторе Р 1,1 1