CC BY
110
вание полученной информации осуществляется на рабочей станции диагностики.
Список литературы
1. Дюдкин Д.А., Кисиленко В.В., Смирнов А.Н. Производство стали. Том 4. Непрерывная разливка металла. - М.: «Теплотехник», 2009. - 528 с.
2. Смирнов А.Н., Куберский C.B., Штепан Е.В. Непрерывная разливка стали: учебник -. Донецк: ДонГТУ, 2011. - 482 с.
3. Лукьянов С.И., Васильев А.Е, Лукьянов Д.С. Автоматизированный электропривод тянуще-правильного устройства МНЛЗ: монография. - Магнитогорск: МГТУ, 2004.- 176с.
4. Лукьянов С.И., Суспицын Е.С., Красильников С.С. Совершенствование системы управления электроприводами основных механизмов МНЛЗ: монография. - Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2011-91с.
УДК 004.622
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ПОКАЗАНИЙ ТЕРМОПАР КРИСТАЛЛИЗАТОРА В СИСТЕМЕ РАННЕГО ДЕТЕКТИРОВАНИЯ ТРЕЩИН
Ю.В. Пишнограееа, P.C. Пишнограее, С.С. Красильников, Д.В. Шеидченко
ФГБОУВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», Россия, г. Магнитогорск pishnograeva@mail. ru, r.s.pishnograev@gmail.com, kras.technoap@gmail.com
Аннотация
В статье приведены сведения о математических методах обработки показаний термопар кристаллизаторов МНЛЗ №6, применяемых в системе раннего детектирования продольных трещин в теле отливаемой заготовки.
Ключевые слова: МНЛЗ, кристаллизатор, трещина, интерполяция.
CONTINUOUS CASTER MOLD THERMOCOUPLES VALUES PROCESSING IN LONGITUDINAL CRACK EARLY DETECTION SYSTEM
U. V. Pishnograeva, R.S. Pishnograev, S.S. Krasilnikov, D.V. Shvidchenko
Nosov Magnitogorsk State Technical University Russia, Magnitogorsk pishnograeva@mail.ru, r.s.pishnograev@gmail.com, kras.technoap@gmail.com
Abstract
In this article information about mathematical methods of continuous caster mold thermocouples values processing, used in longitudinal crack early detection system, is presented.
Key words: continuous caster, mold, crack, interpolation.
Актуальность работы
В настоящее время для машины непрерывного литья заготовок №6 (МНЛЗ) кислородно-конвертерного цеха (ККЦ) ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» максимальная удельная доля дефектов непрерывнолитых заготовок приходится на продольные трещины в корочке слитка. Снижение количества заготовок с указанным дефектом позволит снизить себестоимость продукции за счёт снижения затрат на последующую огневую зачистку заготовок и потери металла.
Основные проблемы и решения
С целью снижения количества непрерывнолитых заготовок с дефектом «продольная трещин» в 2012-2013 годах была разработана, апробирована в условиях МНЛЗ №6 ОАО «ММК» и внедрена в опытно-промышленную эксплуатацию система раннего детектирования продольных трещин в корочке слитка. Данная система выполняет опрос термопар, встроенных в медные стенки кристаллизатора, и по характерному изменению их показаний делает вывод о процессе зарождения продольной трещины в теле отливаемой заготовки [1].
В результате анализа работы алгоритма детектирования продольных трещин по архивным данным показаний термопар установлено, что в некоторых случаях генерации сигнала не происходит. Причинами отсутствия сигнала являются: 1) наличие кратковременных увеличений показаний термопар на фоне характерного локального захола-живания; 2) неисправность (неадекватные показания) термодатчиков.
'i h h
100
90
SO
70
0
50
100
150
Гв - термопара верхнего слоя, Tc - термопара среднего слоя, Тн - термопара нижнего
слоя, i - номер посылки е буфере Рис. 1. Графики изменения показаний термопар 10-го столбца координатной сетки кристаллизатора
Одним из условий генерации предупреждающего сигнала в алгоритме системы является наличие характерного локального захолажи-вания в показаниях термопар. При этом детектирование захолажива-ния определяется по разнице между текущими показаниями Ti и значениями последних локальных максимума Tmax и минимума Tmin в диагностическом буфере в 180 посылок. На рис. 1 представлены временные диаграммы изменения показаний десятого столбца термопар в момент образования продольной трещины. Из рис. 1 следует, что в моменты времени t1, t2 и t3 начались снижения показаний термопар верхнего, среднего и нижнего слоев соответственно. При этом алгоритм системы рассчитывает разницу текущих показаний термопар от локальных максимумов, обозначенных на рис. 1 треугольными маркерами. Затем в показаниях термопар в результате кратковременного увеличения показаний формируются новые локальные максимумы, обозначенные круглыми маркерами. В этом случае алгоритм системы начинает рассчитывать разницы между текущими показаниями и вновь образованными максимумами. Это приводит к тому, что система не обнаруживает весь процесс локального захолаживания и рассчитанные снижения показаний термопар не достигают пороговых значений, необходимых для генерации предупреждающего сигнала.
Для исключения подобных ситуаций было предложено в программе алгоритма детектирования продольных трещин выполнять предварительную фильтрацию показаний термопар.
На рис. 2 показан тепловой портрет кристаллизатора и временная развёртка показаний верхнего слоя термопар при разливке стали с неисправной термопарой в кристаллизаторе, область которой выделена на рисунке. Неисправность термопар проявляется в отклонениях средних значений их показаний или наличии дребезга показаний.
В случае, показанном на рис. 2, неисправность термопары выражается в заниженных показаниях температуры. Это приводит к сниже-
нию среднего значения температуры по слою в данной стенке кристаллизатора.
Л - левая стенка, П - правая стенка, N - размер буфера, Н - высота встройки
термопар
Рис. 2. Тепловой портрет кристаллизатора и временнаяразвёртка показаний верхнего слоя термопар
Поскольку в алгоритме детектирования продольных трещин необходимым условием генерации сигнала является снижение показаний датчиков относительно среднего значения в слое стенки кристаллизатора, наличие неисправных термопар, занижающих среднее значение температуры по слою, приводит к пропуску дефектов.
Для исключения влияния неисправных термопар на работу алгоритма принято решение заменять показания неисправных термопар интерполированными (прогнозируемыми) значениями.
Фильтрация показаний термопар кристаллизатора в алгоритме системы детектирования продольных трещин
Для фильтрации показаний термопар в системе детектирования продольных трещин применён фильтр Хендерсона на 23 отсчёта.
Данный фильтр относится к симметричным КИХ фильтрам, применяется, в основном, для постобработки информации и реализует функцию
Периметр кристаллизатора (5844 мм)
периметр
где 7 - массив фильтрованных значений показаний термопары, X -массив исходных показаний термопары, N - глубина окна фильтра, г, у - индексы элементов массивов, Ь - массив коэффициентов фильтра.
Т т' о
В» I В£.
Т- исходные показания термопар; Г' - результат обработки показаний термопар фильтром; В - верхний слой, С -средний слой, Н - нижний слой, г - номер посылки в буфере Рис. 3. Результат фильтрации показаний термопар кристаллизатора
МНЛЗ№6
Преимуществами данного фильтра являются: однозначность формы фильтрованного сигнала для момента времени вне зависимости от момента инициализации фильтра; малый сдвиг по фазе между фильтрованным сигналом и реальными показаниями (т.е. практическое отсутствие задержки генерации сигнала, обусловленной процессом фильтрации); простота реализации. Выбор длины окна фильтра (N=23) определён эмпирически на основании анализа имеющихся архивов показаний термопар из условия сглаживания локальных экстремумов, аналогичных приведённым на рис. 1. Результат применения данного фильтра к показаниям термопар рис. 1 приведён на рис. 3 [2, 3].
Замена показаний неисправных термопар прогнозируемыми значениями в алгоритме системы детектирования продольных трещин
В работе [4] приведена информация о применении двумерной бигармонической сплайновой интерполяции для решения задачи замены показаний неисправных термопар прогнозируемыми значениями. В статье показано, что такая замена эффективна и позволяет с достаточной точностью воспроизводить распределение температуры по медной стенке кристаллизатора при исключении неисправных датчиков. На основании исследований, приведённых в [4], принято решение в системе детектирования продольных трещин применить аналогичный метод расчёта прогнозируемых значений неисправных термопар [4].
Также в [4] указано, что в условиях МНЛЗ №1-4 ОАО «ММК» применялся расчёт интерполянта на треугольных конечных элементах, полученных в результате триангуляции в соответствии с условием Делоне. Необходимость применения подобного алгоритма была обусловлена нерегулярной сеткой координат монтажа термопар в кристаллизаторе. На кристаллизаторах МНЛЗ №6 ОАО «ММК» монтаж термопар в медные стенки выполняется по регулярной координатной сетке. Это позволило существенно упростить процедуру интерполяции и воспользоваться стандартными функциями среды разработки LabView 2012 [2, 3].
Выводы
На основании анализа архивных данных и работы системы раннего детектирования продольных трещин в теле отливаемой заготовки обусловлена необходимость модернизации алгоритма системы. Предложено выполнять фильтрацию показаний термопар, поступающих в алгоритм системы, и заменять показания неисправных термопар интерполированными значениями. В качестве фильтра, используемого в системе, выбран фильтр Хендерсона на 23 отсчёта. Для расчёта интерполированных значений применён алгоритм расчёта бигармонической сплайновой интерполяции на регулярных сетках. Предложенные решения внедрены в действующую систему раннего детектирования продольных трещин, находящуюся в опытно-промышленной эксплуатации.
Список литературы
1. Апет A.A., Обухов С.А., Сафиуллина Д.Ф., Гусев A.A., Шеста-ков П.А.. Разработка системы автоматической диагностики продольной трещины слитка в кристаллизаторе // Электротехнические системы и комплексы - Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2012.- С.390-394.
2. Henderson, R. (1916). Note on Graduation by Adjusted Average. Transactions of the American Society of Actuaries, 17, 43-48.
3. Ni.com/LabView. Официальный сайт компании National Instruments по среде разработки LabView. - Режим доступа: http://russia.ni.com/labview, свободный. - Загл. с экрана.
4. Лукьянов С.И., Пишнограев Р.С., Красильников С.С. Применение двумерной интерполяции в задачах теплового мониторинга процесса первичной кристаллизации слитка на МНЛЗ // Математическое и программное обеспечение систем в промышленной и социальной сферах: междунар. сб. науч. трудов. - Изд-во Магнитогорск.гос. техн. унта им. Г.И. Носова, 2011. - Ч. II. - С. 61-67.
УДК 681.518.5
РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ СИСТЕМЫ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ ШЛАКА В СТРУЕ ПРИ ВЫПУСКЕ
МЕТАЛЛА ИЗ КИСЛОРОДНОГО КОНВЕРТЕРА С.А. Обухов, С.И. Лукьянов, Е.С. Суспицын, Р.С. Пишнограев,
С.С. Красильников
ФГБОУВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», Россия, г. Магнитогорск technoapmag@mail.ru
Аннотация
В статье предложена функциональная схема системы детектирования шлака в струе при выпуске металла из кислородного конвертера. Рассмотрены основные технические возможности указанной системы.
Ключевые слова: кислородный конвертер, детектирование шлака, выпуск металла, инфракрасная камера.
STRUCTURAL DIAGRAM DEVELOPMENT OF THE DETECTION SYSTEM OF THE SLAG IN THE STREAM
WITH THE RELEASE OF METAL FROM THE BOF S.A. Obukhov, S.I. Lukyanov, E.S. Suspitcin, R.S. Pishnograev,
S.S. Krasilnikov Nosov Magnitogorsk State Technical University Russia, Magnitogorsk technoapmag@mail.ru
Abstract
The paper proposes a functional diagram of the detection system of the slag
