Анотація до роботи:

Разживін О.В. Автоматизація процесу керування тепловим режимом плавки в електротермічних печах. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.07 - "Автоматизація процесів керування". - Державний вищий навчальний заклад "Донецький національний технічний університет", Донецьк, 2008.

У дисертаційній роботі вирішено актуальне науково-технічне завдання підвищення якості металу і ефективності плавки шляхом автоматизації процесу керування тепловим режимом плавки рідкого металу з використанням математичних методів, алгоритмів, інформаційного та програмного забезпечення.

Дістали подальшого розвитку математичні моделі електричних і теплових параметрів плавки, на якій досліджені перехідні процеси та залежності, що описують взаємодію енергетичних параметрів. Розроблено алгоритм оцінки неконтрольованих електричних і теплових параметрів процесу плавки металу. Запропоновано структуру автоматизованої системи керування тепловим режимом плавки на основі математичної моделі, інформаційного та програмного забезпечення, адаптивного нейрорегулятора з урахуванням умов зміни технологічних параметрів плавки теплових втрат. Розроблено алгоритм корекції та оцінки інформативності бази даних технологічного процесу плавки металу. Удосконалено структуру і алгоритм спільного керування тепловими та електричними параметрами при інтеграції АСК ТРП в існуючі системи керування ДСП. Проведено аналіз процесів керування в системі автоматизації за допомогою мереж Петрі. Запропоновано технічну реалізацію шляхом інтеграції АСК ТРП в існуючі системи керування технологічними комплексами " Піч-Ківш " з розподілом завдань керування на основі мережних промислових технологій і сучасної мікропроцесорної елементної бази. Розроблено модель взаємодії елементів АСК ТРП на основі гібридного методу керування доступом на канальному та користувальницькому рівні протоколу Profіbus.

У дисертації вирішено актуальне науково-технічне завдання підвищення якості металу і ефективності плавки шляхом автоматизації процесу керування тепловим режимом плавки рідкого металу з використанням математичних методів, алгоритмів, інформаційного й програмного забезпечення.

За результатами досліджень сформульовані наступні висновки:

1. Дістали подальшого розвитку математичні моделі електричних і теплових параметрів процесу плавки рідкого металу. На моделі отримані залежності зміни усередненої за об’ємом температури та швидкості нагріву розплаву в часі, з врахуванням, змінних в процесі відновлювального періоду плавки електричної потужності дуги та технологічних параметрів.

2. Розроблено математичну модель теплових параметрів плавки, на якій досліджені перехідні процеси та залежності, що описують взаємодію електричних і теплових параметрів. Розроблено алгоритм і математичну модель оцінки неконтрольованих електричних і теплових параметрів процесу плавки металу, що дозволили одержати більше точний опис технологічного процесу. На моделі з використанням експериментально отриманих даних і динамічного моделювання об'єкта керування отримані залежності зміни величин теплових втрат і швидкостей нагріву рідкого металу від маси розплаву та потужності на ступені пічного трансформатора.

3. Запропоновано структуру автоматизованої системи керування тепловим режимом плавки на основі математичної моделі, інформаційного та програмного забезпечення, адаптивного нейрорегулятора з урахуванням умов зміни технологічних параметрів плавки і теплових втрат. Розроблено алгоритм корекції, заповнення пробілів і оцінки інформативності бази даних технологічного процесу плавки рідкого металу. Синтезовано модуль нечіткого нейрокерування на основі чисельної бази даних технологічного процесу плавки, який відрізняється тим, що забезпечує адаптацію АСК ТРП до будь-яких технологічних комплексів «Піч-Ківш». Проведене моделювання АСК ТРП у паралельному режимі із процесом плавки показало адекватність моделі реальним тепловим процесам у комплексі «Піч-Ківш» і дозволило встановити, що точність регулювання температури перебуває в межах ±7С.

4. Удосконалено структуру та алгоритм спільного керування тепловими й електричними параметрами існуючих систем керування технологічними комплексами «Піч-Ківш» при інтеграції АСК ТРП і відрізняється тим, що враховують розподіл завдань керування на основі мережних промислових технологій і сучасної мікропроцесорної елементної бази. Проведено аналіз процесів спільного керування за допомогою мереж Петрі, отримані алгоритми керування переходами станів у ході плавки

5. Розроблено модель взаємодії елементів АСК ТРП на основі гібридного методу керування доступом на канальному і користувальницькому рівні протоколу Profibus. Проведено дослідження часових характеристик взаємодії елементів АСК ТРП і базової АСК на підставі розроблених часових діаграм процесу обміном інформацією в шинах нижнього і верхнього, що дозволило обґрунтувати вибір швидкості передачі даних по шинах, з урахуванням впливу часових затримок передачі даних при функціонуванні АСК.

6. Промислові випробування розроблених моделей і методів автоматизації технологічного процесу теплового режиму плавки металу в ДСП, а також їхнє впровадження свідчать про можливості скорочення витрати електроенергії до
   0,5 кВтгод на одну тонну виплавленої сталі, підвищенні продуктивності плавки в 1,1 рази за рахунок скорочення кількості операцій виміру температури розплаву, а також поліпшення якості кінцевого продукту шляхом підвищення точності підтримки температурного режиму в межах ±7С.

7. Розроблені алгоритми, інформаційне та програмне забезпечення, компоненти АСК ТРП технологічним комплексом «Піч-Ківш» пройшли апробацію в КПЦ «НКМЗ-Автоматика», впроваджені на Харківському АТ “АВТРАМАТ”, використані при виконанні держбюджетних тем ДДМА Д-04-99, Д-01-02, Д-03-05, а також у навчальному процесі кафедри «Автоматизація виробничих процесів» Донбаської державної машинобудівної академії, що підтверджено відповідними актами.

Публікації автора:

1. Разживин А.В. Информационное обеспечение системы автоматического управления дуговой сталеплавильной печью по температуре металла / А.В. Разживин, И.М. Сагайда // Вісник Східноукраїнського державного університету імені Володимира Даля. – Луганськ, 2000. – № 3(25). – С. 215-220.

2. Разживин А.В. Идентификация величины тепловых потерь при плавке в ДСП / А.А. Сердюк, А.В. Разживин // Наукові праці ДонНТУ: Серія: Обчислювальна техніка та автоматизація. – Донецьк, 2002. – Випуск 47. – С. 34–40.

3. Разживин А.В. Моделирование мощности и напряжения на электрической дуге. / А.В. Разживин, А.А. Сердюк // Наукові праці ДонНТУ: Серія: Обчислювальна техніка та автоматизація. – Донецьк, 2003. – Випуск 58. –
   С. 102–107.

4. Разживин А.В. Оценка степени неопределенности информационного обеспечения технологического процесса / А.А. Сердюк, А.В. Разживин, Д.В. Греков // Сборник научных трудов: Надежность инструмента и оптимизация технологических систем. – Краматорск: ДГМА, 2005. – Выпуск 18. – С. 234-238.

5. Разживин А.В. Система автоматического управления тепловым режимом плавки технологического комплекса «Печь-Ковш» / А.В. Разживин // Наукові праці ДонНТУ: Серія: Обчислювальна техніка та автоматизація. – Донецьк, 2007. – Випуск 13(121). – С. 30–36.

6. Разживин А.В. Тепловая модель технологической системы /
   А.В. Разживин, А.А. Сердюк // Надежность инструмента и оптимизация технологических систем: Тезисы докладов VIII-й Всеукраинской научно-технической конференции "Перспективные технологии и оборудования обработки давлением в машиностроении и металлургии" (г. Краматорск, 23 – 25 апреля 2001 г.). – Краматорск: ДГМА, 2001. – С. 44.

7. Разживин А.В. Идентификация величины тепловых потерь при плавке в ДСП / А.В. Разживин // Матеріали Міжн. конференції з управління “Автоматика–2002” (г. Донецк, 16-20 сентября 2002 г.). – Донецьк, 2002. – Т.1. –С. 242-243.

8. Разживин А.В. Управление стабильностью технологического процесса с помощью сетей Петри / А.А. Сердюк, А.В. Разживин // Надежность инструмента и оптимизация технологических систем: Тезисы докладов IХ-й Всеукраинской научно-технической конференции "Перспективные технологии и оборудования обработки давлением в машиностроении и металлургии" (г. Краматорск, 23 – 25 апреля 2002 г.). – Краматорск: ДГМА, 2002. – С. 33.

Особистий внесок здобувача в публікаціях: [1] – автором розроблена інформаційна модель і алгоритм роботи системи автоматизації тепловим режимом плавки в технологічному комплексі «Піч-Ківш»; [2] – автором розроблена математична модель теплового режиму плавки і алгоритм оцінки величини теплових втрат при плавці в ДСП; [3] – автором розроблена математична модель енергетичних параметрів плавки з оцінкою величин напруги і потужності на електричній дузі; [4] – автором запропонований і реалізований спосіб оцінки ступеня невизначеності інформації при забезпеченні технологічного процесу плавки металу в ДСП; [5] - автором розроблена структура технічної реалізації АСК ТРП шляхом інтеграції в існуючі дворівневі розподілені системи керування; [8] - авторові належить алгоритм і принципи керування стабільністю плавки у ДСП за допомогою мереж Петрі.