Academic Journal
К решению задачи контроля температуры металла в АСУ ТП методических печей
| Τίτλος: | К решению задачи контроля температуры металла в АСУ ТП методических печей |
|---|---|
| Συγγραφείς: | Panferov, V.I., Panferov, S.V. |
| Στοιχεία εκδότη: | Издательский центр ЮУрГУ, 2021. |
| Έτος έκδοσης: | 2021 |
| Θεματικοί όροι: | методическая печь, continuous furnace, модель для контура обратной связи, automated control system, датчик фонового излучения, качество нагрева металла перед прокаткой, slab surface temperature control, 536.24 [УДК 669.046], model for a feedback loop, quality of metal heating before rolling, background radiation sensor, контроль температуры поверхности слябов, автоматизированная система управления |
| Περιγραφή: | Панферов Владимир Иванович, д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры авиационных комплексов и конструкций летательных аппаратов, Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», филиал в г. Челябинске; профессор кафедры информационно-аналитического обеспечения управления в социальных и экономических системах, Южно-Уральский государственный университет,г. Челябинск; tgsiv@mail.ru. Панферов Сергей Владимирович, канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры градостроительства, инженерных сетей и систем, Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск. V.I. Panferov1, 2, tgsiv@mail.ru, S.V. Panferov2 1 Russian Air Force Military Educational and Scientific Center “Air Force Academy named after Professor N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin”, Chelyabinsk branch, Chelyabinsk, Russian Federation, 2 South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation Введение. В условиях повышения требований к качеству нагрева металла перед прокаткой задача совершенствования автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУ ТП) нагревательных печей является вполне актуальной. Цель исследования: установить наиболее рациональные способы и процедуры решения задачи контроля температуры металла в рамках АСУ ТП методических печей. Материалы и методы. Выполнен анализ и обобщение литературных данных по проблеме. Посредством физико-технического подхода определены приемлемые технические структуры подсистем контроля. Результаты. Рекомендована система, включающая как датчик температуры кладки или температуры рабочего пространства в зоне, так и два пирометра, один из которых свизирован на металл, находящийся в начале зоны, а второй – на ее конечном участке. Такая система, во-первых, будет определять средневзвешенную температуру металла в зоне, что весьма важно для качественной работы систем автоматического регулирования (САР) температурного режима зоны, а во-вторых, систематическая погрешность измерения будет исключаться с помощью датчика температуры кладки или температуры рабочего пространства. Указаны причины, из-за которых предпочтительнее использовать датчик радиационной температуры рабочего пространства. Такие исправленные сигналы пирометров могут быть использованы нетолько в САР температурного режима зон печи, но, например, и для адаптации используемых моделей нагрева. Обоснована структура математической модели, пригодная для контура обратной связи АСУ ТП, показана целесообразность описания нагрева слябов одномерным уравнением теплопроводности в сочетании с зональным методом расчета и экспериментальной настройкой моделей внешнего теплообмена. Приведена характеристика различных алгоритмов контроля температурных полей слябов. Отмечена допустимость условно симметричного описания процесса нагрева, обусловленная возможностью такого выбора уставок (заданий) регуляторов температуры нижних зон методических печей, при котором динамика среднемассовых температур верхней и нижней половин сляба будет практически полностью совпадать. Заключение. Результаты работы могут быть использованы при разработке и совершенствовании АСУ ТП нагревательных печей. Introduction. In the context of increasing requirements for the quality of metal heating before rolling, the task of improving the automated control systems for the technological process (APCS) of heating furnaces is quite urgent. Purpose of the study. To establish the most rational methods and procedures for solving the problem of metal temperature control within the framework of the automated process control system of methodical furnaces. Materials and methods. The analysis and generalization of literature data on the problem is carried out. Acceptable technical structures of control subsystems are determined by means of a physical-technical approach. Results. A system is proposed that includes both a sensor for the temperature of the masonry or the temperature of the working space in the zone, and two pyrometers, one of which is connected to the metal located at the beginning of the zone, and the second – at its end section. Such a system, firstly, will determine the weighted average temperature of the metal in the zone, which is very important for the highquality operation of automatic control systems (ACS) of the zone temperature regime, and, secondly, the systematic measurement error will be eliminated using a temperature sensor masonry or working space temperature. The reasons why it is preferable to use a radiation temperature sensor of the working space are indicated. Such corrected signals from the pyrometers can be used not only in the automatic control system of the temperature regime of the furnace zones, but, for example, to adapt the used heating models. The structure of the mathematical model is substantiated, suitable for the feedback loop of the process control system, the expediency of describing the heating of slabs by a one-dimensional heat conduction equation in combination with the zonal method of calculation and experimental tuning of external heat transfer models is shown. The characteristics of various algorithms for controlling the temperature fields of slabs are given. The admissibility of a conventionally symmetric description of the heating process is noted, due to the possibility of such a choice of settings (tasks) of the temperature regulators of the lower zones of the methodical furnaces, in which the dynamics of the average mass temperatures of the upper and lower halves of the slab will almost completely coincide. Conclusion. The results of the work can be used in the development and improvement of the automated process control system of heating furnaces. |
| Τύπος εγγράφου: | Article |
| Περιγραφή αρχείου: | application/pdf |
| DOI: | 10.14529/met210408 |
| Σύνδεσμος πρόσβασης: | http://dspace.susu.ru/xmlui/handle/00001.74/45683 |
| Αριθμός Καταχώρησης: | edsair.od......2425..da4fe0d12b9c8fec2d3e87c813ec8db2 |
| Βάση Δεδομένων: | OpenAIRE |
| FullText | Text: Availability: 0 CustomLinks: – Url: https://explore.openaire.eu/search/publication?articleId=od______2425%3A%3Ada4fe0d12b9c8fec2d3e87c813ec8db2 Name: EDS - OpenAIRE (ns324271) Category: fullText Text: View record at OpenAIRE |
|---|---|
| Header | DbId: edsair DbLabel: OpenAIRE An: edsair.od......2425..da4fe0d12b9c8fec2d3e87c813ec8db2 RelevancyScore: 854 AccessLevel: 3 PubType: Academic Journal PubTypeId: academicJournal PreciseRelevancyScore: 854.003845214844 |
| IllustrationInfo | |
| Items | – Name: Title Label: Title Group: Ti Data: К решению задачи контроля температуры металла в АСУ ТП методических печей – Name: Author Label: Authors Group: Au Data: <searchLink fieldCode="AR" term="%22Panferov%2C+V%2EI%2E%22">Panferov, V.I.</searchLink><br /><searchLink fieldCode="AR" term="%22Panferov%2C+S%2EV%2E%22">Panferov, S.V.</searchLink> – Name: Publisher Label: Publisher Information Group: PubInfo Data: Издательский центр ЮУрГУ, 2021. – Name: DatePubCY Label: Publication Year Group: Date Data: 2021 – Name: Subject Label: Subject Terms Group: Su Data: <searchLink fieldCode="DE" term="%22методическая+печь%22">методическая печь</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22continuous+furnace%22">continuous furnace</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22модель+для+контура+обратной+связи%22">модель для контура обратной связи</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22automated+control+system%22">automated control system</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22датчик+фонового+излучения%22">датчик фонового излучения</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22качество+нагрева+металла+перед+прокаткой%22">качество нагрева металла перед прокаткой</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22slab+surface+temperature+control%22">slab surface temperature control</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22536%2E24+[УДК+669%2E046]%22">536.24 [УДК 669.046]</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22model+for+a+feedback+loop%22">model for a feedback loop</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22quality+of+metal+heating+before+rolling%22">quality of metal heating before rolling</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22background+radiation+sensor%22">background radiation sensor</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22контроль+температуры+поверхности+слябов%22">контроль температуры поверхности слябов</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22автоматизированная+система+управления%22">автоматизированная система управления</searchLink> – Name: Abstract Label: Description Group: Ab Data: Панферов Владимир Иванович, д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры авиационных комплексов и конструкций летательных аппаратов, Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», филиал в г. Челябинске; профессор кафедры информационно-аналитического обеспечения управления в социальных и экономических системах, Южно-Уральский государственный университет,г. Челябинск; tgsiv@mail.ru. Панферов Сергей Владимирович, канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры градостроительства, инженерных сетей и систем, Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск. V.I. Panferov1, 2, tgsiv@mail.ru, S.V. Panferov2 1 Russian Air Force Military Educational and Scientific Center “Air Force Academy named after Professor N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin”, Chelyabinsk branch, Chelyabinsk, Russian Federation, 2 South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation Введение. В условиях повышения требований к качеству нагрева металла перед прокаткой задача совершенствования автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУ ТП) нагревательных печей является вполне актуальной. Цель исследования: установить наиболее рациональные способы и процедуры решения задачи контроля температуры металла в рамках АСУ ТП методических печей. Материалы и методы. Выполнен анализ и обобщение литературных данных по проблеме. Посредством физико-технического подхода определены приемлемые технические структуры подсистем контроля. Результаты. Рекомендована система, включающая как датчик температуры кладки или температуры рабочего пространства в зоне, так и два пирометра, один из которых свизирован на металл, находящийся в начале зоны, а второй – на ее конечном участке. Такая система, во-первых, будет определять средневзвешенную температуру металла в зоне, что весьма важно для качественной работы систем автоматического регулирования (САР) температурного режима зоны, а во-вторых, систематическая погрешность измерения будет исключаться с помощью датчика температуры кладки или температуры рабочего пространства. Указаны причины, из-за которых предпочтительнее использовать датчик радиационной температуры рабочего пространства. Такие исправленные сигналы пирометров могут быть использованы нетолько в САР температурного режима зон печи, но, например, и для адаптации используемых моделей нагрева. Обоснована структура математической модели, пригодная для контура обратной связи АСУ ТП, показана целесообразность описания нагрева слябов одномерным уравнением теплопроводности в сочетании с зональным методом расчета и экспериментальной настройкой моделей внешнего теплообмена. Приведена характеристика различных алгоритмов контроля температурных полей слябов. Отмечена допустимость условно симметричного описания процесса нагрева, обусловленная возможностью такого выбора уставок (заданий) регуляторов температуры нижних зон методических печей, при котором динамика среднемассовых температур верхней и нижней половин сляба будет практически полностью совпадать. Заключение. Результаты работы могут быть использованы при разработке и совершенствовании АСУ ТП нагревательных печей. Introduction. In the context of increasing requirements for the quality of metal heating before rolling, the task of improving the automated control systems for the technological process (APCS) of heating furnaces is quite urgent. Purpose of the study. To establish the most rational methods and procedures for solving the problem of metal temperature control within the framework of the automated process control system of methodical furnaces. Materials and methods. The analysis and generalization of literature data on the problem is carried out. Acceptable technical structures of control subsystems are determined by means of a physical-technical approach. Results. A system is proposed that includes both a sensor for the temperature of the masonry or the temperature of the working space in the zone, and two pyrometers, one of which is connected to the metal located at the beginning of the zone, and the second – at its end section. Such a system, firstly, will determine the weighted average temperature of the metal in the zone, which is very important for the highquality operation of automatic control systems (ACS) of the zone temperature regime, and, secondly, the systematic measurement error will be eliminated using a temperature sensor masonry or working space temperature. The reasons why it is preferable to use a radiation temperature sensor of the working space are indicated. Such corrected signals from the pyrometers can be used not only in the automatic control system of the temperature regime of the furnace zones, but, for example, to adapt the used heating models. The structure of the mathematical model is substantiated, suitable for the feedback loop of the process control system, the expediency of describing the heating of slabs by a one-dimensional heat conduction equation in combination with the zonal method of calculation and experimental tuning of external heat transfer models is shown. The characteristics of various algorithms for controlling the temperature fields of slabs are given. The admissibility of a conventionally symmetric description of the heating process is noted, due to the possibility of such a choice of settings (tasks) of the temperature regulators of the lower zones of the methodical furnaces, in which the dynamics of the average mass temperatures of the upper and lower halves of the slab will almost completely coincide. Conclusion. The results of the work can be used in the development and improvement of the automated process control system of heating furnaces. – Name: TypeDocument Label: Document Type Group: TypDoc Data: Article – Name: Format Label: File Description Group: SrcInfo Data: application/pdf – Name: DOI Label: DOI Group: ID Data: 10.14529/met210408 – Name: URL Label: Access URL Group: URL Data: <link linkTarget="URL" linkTerm="http://dspace.susu.ru/xmlui/handle/00001.74/45683" linkWindow="_blank">http://dspace.susu.ru/xmlui/handle/00001.74/45683</link> – Name: AN Label: Accession Number Group: ID Data: edsair.od......2425..da4fe0d12b9c8fec2d3e87c813ec8db2 |
| PLink | https://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsair&AN=edsair.od......2425..da4fe0d12b9c8fec2d3e87c813ec8db2 |
| RecordInfo | BibRecord: BibEntity: Identifiers: – Type: doi Value: 10.14529/met210408 Languages: – Text: Undetermined Subjects: – SubjectFull: методическая печь Type: general – SubjectFull: continuous furnace Type: general – SubjectFull: модель для контура обратной связи Type: general – SubjectFull: automated control system Type: general – SubjectFull: датчик фонового излучения Type: general – SubjectFull: качество нагрева металла перед прокаткой Type: general – SubjectFull: slab surface temperature control Type: general – SubjectFull: 536.24 [УДК 669.046] Type: general – SubjectFull: model for a feedback loop Type: general – SubjectFull: quality of metal heating before rolling Type: general – SubjectFull: background radiation sensor Type: general – SubjectFull: контроль температуры поверхности слябов Type: general – SubjectFull: автоматизированная система управления Type: general Titles: – TitleFull: К решению задачи контроля температуры металла в АСУ ТП методических печей Type: main BibRelationships: HasContributorRelationships: – PersonEntity: Name: NameFull: Panferov, V.I. – PersonEntity: Name: NameFull: Panferov, S.V. IsPartOfRelationships: – BibEntity: Dates: – D: 01 M: 01 Type: published Y: 2021 Identifiers: – Type: issn-locals Value: edsair – Type: issn-locals Value: edsairFT |
| ResultId | 1 |