Мы все обожаем восхищаться шедеврами инженерного искусства, поскольку в деталях понимаем как все устроено и сколько сил и ресурсов было вложено в решение, будь то смартфон, автомобиль или космический корабль. О встрече с таким шедевром я и хочу поведать.
Система поддержания уровня металла в кристаллизаторе компании Vesuvius Sert (Франция) как рождественский слоёный пирог, пропитанный насквозь изысканным французским коньяком. Чем глубже ковыряешся в деталях, тем более утончённые вкусы всплывают на поверхность.
В результате 40-летнего опыта развития системы, образовался шедевральный монстр, обросший расширенными корректорами и контроллерами.
В основе своей он содержит стандартный ПИД-регулятор. И всё бы хорошо, но сам процесс разливки металла обладает большим количеством нестационарных фаз (изменение скорости вытягивания слитка, переменное ферростатическое давление в промежуточном ковше, различная текучести жидкого металла, различные октклонения от технологии и прочее). Если вы знакомы с настройкой ПИД-регулятора, то прекрасно понимаете, что любой дестабилизирующий фактор технологического процесса вызывает зуд и истерические метания у разработчиков в поисках идей как можно быстро вернуть регулятор в стационарное состояние.
Контроллер стационарного режима - SSC (Steady State Controller)
Модуль SSC, встроенный в регулятор, оптимизирует уровень металла в кристаллизаторе, когда возникают явления, медленно влияющие на поток металла из промежуточного ковша в кристаллизатор и положение мениска. Типичные явления:
Изменение ширины кристаллизатора
Изменение веса металла в промежуточном ковше
Обычное отклонение уровня
Зарастание огнеупоров
Контроллер скачкообразных отклонений – LSC (Level Surge Controller)
Модуль скачкообразных отклонений уровня автоматически активируется, когда возникают внезапные колебания, т.е. изменения процесса с резкоменяющимся характером. Типичные явления - разрушение зарастания/ увеличение потока
Модуль предназначен для значительного улучшения управления потоком во время, а также после возникновения скачка уровня. Позитивное воздействие этого модуля, по сравнению с базовым ПИД- регулятором, проявляется в следующем:
сокращение стандартного отклонения от уставки на 30 – 40%
сокращение времени восстановления стабильности уровня после события на 70%
Упреждение изменения скорости разливки – SFF (Speed Feed Forward)
Модуль SFF обеспечивает быструю реакцию на внезапные и быстрые изменения скорости вытягивания слитка. Сигнал скорости разливки непрерывно подается в контроллер и используется для оптимизации реакции во время внезапных и быстрых изменений скорости. Модуль предназначен для:
минимизации вероятности повышения уровня металла в кристаллизаторе
снижения риска перелива кристаллизатора
Адаптация к марке стали
Выбор оптимальных параметров контроллера регулирования уровня металла в кристаллизаторе связан с таблицей групп марок стали.
Подмешиваемая вибрация стопора
Модуль контроллера подмешиваемой вибрации стопора (режим прокачки стопора) реализует
непрерывные и регулируемые колебания стопора. Небольшие постоянные управляемые вертикальные колебания стопора позволяют улучшить контроль уровня в кристаллизаторе, в следующих случаях:
марка стали склонна к образованию зарастания (вероятность зарастания снижается)
образование люфтов в узлах креплений (стопора к стопорному механизму, стопорного механизма к промежуточному ковшу и т.п.).
Можно связать идентификатор марки стали с данным модулем и автоматически применять его для марки стали, склонной к зарастанию или заблокировать его для марок стали, где он не должна использоваться.
Коррекция выпучивания корочки слитка – BulgeSafe
Модуль BulgeSafe-M позволяет компенсировать периодические колебания одновременно с 12 различными частота в частотном диапазоне колебаний 0,05-0,50 Гц, возникающих в кристаллизаторе и под ним, таких как:
выпучивание корочки слитка ручья между роликами
отклонение тянущих роликов от осей приводов
периодический перитектический эффект в кристаллизаторе
Модуль BulgeSafe позволяет в среднем на 40% сократить отклонения уровня, вызванные данными причинами (в сравнении с обычными контроллерами).
Фильтрация гидродинамических волн – WaveSafe
Усовершенствованный модуль WaveSafe представляет собой адаптационный модуль нелинейной фильтрации, обрабатывающий сигнал, полученный от датчика уровня в кристаллизаторе, и снижающий влияние волн. Модуль WaveSafe может обрабатывать до 2 частот волн. Большинство датчиков уровня в кристаллизаторе осуществляют точечное измерение уровня стали в кристаллизаторе, на результаты измерений часто влияют гидродинамические волны, которые могут являться результатом:
отклонения потоков металла в кристаллизаторе
гидродинамической асимметрии
Типичное улучшение в сравнении с обычным контроллером – более чем на 50%.
Разумеется настройка регулятора с таким количеством прослоек занимает пару недель, но результат, который выражается приличными суммами экономической эффективности вызывает восторг у заказчиков, а у инженеров чувство гордости за проделанную работу.