Описание
СППР является инструментом, призванным оказать помощь персоналу предприятия, принимающему решения.
Архитектура СППР представлена в виде функциональной схемы, в которой задействована существующая автоматизированная система управления электротехнологическим процессом производства феррохрома.
Традиционные системы управления руднотермическими печами обеспечивают поддержание заданных значений электрических величин (ток электродов, сопротивление фаз и др.), однако возникает вопрос:
Какими должны быть заданные значения этих величин, каким должен быть состав шихты, каким должен быть режим охлаждения, чтобы достичь высокой технико-экономической эффективности процесса?
Функциональная схема имеет блочное строение, сердцем которого является машина знаний (the knowledge engine), в которой формируется и математически обрабатывается ретроспективный и текущий архив электротехнологических и технико-экономических показателей, осуществляется мониторинг текущего энергетического и технологического режимов, выполняется анализ данных в режиме онлайн для поддержки принятия важных решений.
Основные показатели эффективности
Производительность печи, т/сутки
Удельный расход электроэнергии, кВт·ч/т
Извлечение ведущего элемента, %.
Эффективность руднотермического процесса зависит от энергетического, теплового и материального балансов плавки, определяющих себестоимость продукции.
Рациональное ведение электротехнологического процесса позволяет достичь наилучшего значения ИПК, т.е. минимизировать себестоимость.
Необходима адаптация электрического режима к изменяющейся шихте (химическому и гранулометрическому составу) с целью достижения наилучшего значения ИПК.
Поиск оптимального электрического режима
Под электрическим режимом плавки понимаются графики изменения мощности и тока во времени в ходе плавки, которым должна следовать АСУ.
Поиск электрического режима, обеспечивающего наилучшее значение ИПК при имеющейся шихте, осуществляется путем анализа истории плавок (ретроспективного архива). Из архива выбирается «эталонная» плавка (с наилучшим ИПК из числа плавок на шихте, близкой к имеющейся), и графики изменения мощности и тока во времени «эталонной» плавки становятся графиками задания мощности и тока для новой плавки.
«Стратегический» анализ
До сих пор мы рассматривали процедуру принятия оперативных решений по ходу плавки.
Не менее важно принятие «стратегических» решений, например, по формированию состава шихты.
Для этого на основании ретроспективного архива строится регрессионная модель – эмпирическая зависимость технико-экономических показателей от технологических (состав шихты) и электрических (мощность, ток) параметров:
y = b0 + b1x1 + b2x2 + … + bnxn + b11x12 + b22x22 + … + bnnxn2
Подбирается сочетание входных параметров xi, обеспечивающее наилучшее значение y.
Таким образом можно получить рекомендации по составлению шихты, использовать результаты моделирования при планировании производства, и т.д.
Первоначально ретроспективный архив сформирован из данных, полученных в ходе длительной эксплуатации печей с использованием разработанного «Элтертехникс» измерительного комплекс с расширенной схемой электрических измерений, с использованием ручного ввода технологических параметров.
С каждой плавкой архив будет пополняться.
Поскольку ретроспективный архив, используемый для поиска рационального электрического режима и построения регрессионных моделей, пополняется с каждой новой плавкой, при управлении используется накопленный системой опыт (самообучающаяся система – learning system).
Задание электрического режима
Задание мощности и тока в каждый момент времени осуществляется на основе графиков электрического режима «эталонной» плавки.
При известных мощности и токе система автоматически определяет ступень напряжения, используя электрические характеристики, непрерывно обновляемые по результатам измерений в процессе работы печи.
Совет оператору
По результатам всех расчетов система в ходе плавки регулярно выдает оператору рекомендации по заданию тока электродов и установке ступени напряжения.
Супервизорный режим
В перспективе возможен переход от режима советчика оператора к супервизорному режиму, когда задания тока электродов и ступеней напряжения будут передаваться непосредственно в АСУ.
Дополнительные возможности системы
Ограничение вводимой в печь мощности, если отношение мощности тепловых потерь к полезной мощности превышает пороговую величину (т.е. если мощность является избыточной).
Контроль состояния футеровки.
Управление спеканием электродов (с использованием специальной математической модели).
Управление водяным и воздушным охлаждением элементов конструкции.
Система дает оператору соответствующие советы: уменьшить мощность при избытке мощности или перегреве футеровки; отрегулировать расход охлаждающей воды, чтобы и элементы конструкции не перегревались, и потери тепла не были слишком велики, и т.д.