научная статья по теме ОБУЧАЮЩИЙ ТРЕНАЖЕР ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ОПЕРАТОРОВ МАШИН НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК Металлургия

Текст научной статьи на тему «ОБУЧАЮЩИЙ ТРЕНАЖЕР ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ОПЕРАТОРОВ МАШИН НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК»



ОБУЧАЮЩИЙ ТРЕНАЖЕР ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ОПЕРАТОРОВ МАШИН НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК

А.Н.Лаврик, Е.В.Протопопов, В.В.Соколов, А.В.Худяков, Л.А.Ганзер

ОАО "ЗСМК", Сибирский государственный индустриальный университет

Техническое перевооружение предприятий черной металлургии, в частности общая тенденция совершенствования средств автоматизации машин непрерывного литья заготовок требует достаточно высокой квалификации обслуживающего персонала и соответствующей подготовки кадров [1].

Опыт эксплуатации восьмиручьевой сортовой МНЛЗ в кислородно-конвертерном цехе №2 показал, что практическое обучение на действующей машине сопряжено с большими потерями материальных и энергетических ресурсов.

Перспективным направлением в сфере технического образования является использование обучающих систем на основе тренажеров. В настоящее время тренажеры используются в учебно-тренировочных центрах в космонавтике, авиации, атомной и тепловой энергетике. К сожалению, в черной металлургии применение обучающих систем не нашло широкого распространения [2].

Западно-Сибирским металлургическим комбинатом совместно с Сибирским государственным индустриальным университетом впервые в отрасли разработан обучающий тренажер оператора системы управления непрерывной разливкой стали [3], который является важным элементом подготовки специалистов.

Учебно-тренажерный комплекс представлен в виде имитатора МНЛЗ, созданного на принципах физико-математического моделирования процесса непрерывной разливки стали в сортовые заготовки. С помощью физической модели отображается движение жидкого металла на участке промежуточный ковш - кристаллизатор, что обосновано соблюдением основных критериев подобия. Моделирующая жидкость при этом циркулирует по замкнутому контуру и имитирует заполнение промежуточного ковша, подачу металла в кристаллизатор и вытягивание слитка. Исследование технологического процесса при обучении охватывает в реальном времени все производственные операции в режиме стопорной и бесстопорной разливки стали через стакан-дозатор.

Управление обучающе-тренинговой системой выполнено на двух уровнях. Нижний уровень осуществляет контроль параметров процесса, блокировки, выдачу аварийных сигналов и обработку заданий на управляющие воздействия. Управляющие блоки гидравлической имитации движения жидкого металла реализуют свои функции с использованием программируемого логического контроллера, подключенного к датчикам расхода и преобразователям разности давления моделирующей жидкости, потенциометрам для контроля положения стопора и датчикам положения стопора

промежуточного ковша, а также исполнительным механизмам.

На верхнем уровне управления супервизором осуществляется задание управляющих воздействий. Программные средства обучающего тренажера обеспечивают моделирование динамического поведения отдельных узлов машины и управляющих команд, а также визуализацию движения металла на участке промежуточный ковш - кристаллизатор. Использование ПК, объединенных в информационную сеть, позволяет одновременно изучать особенности процесса по всей технологической оси машины.

В условиях учебно-тренажерного комплекса операторы знакомятся с принципиальной схемой МНЛЗ и с функциями различных пультов управления. Обучаемые получают полное представление о последовательности операций на МНЛЗ и анализируют возможные аварийные ситуации. Учебный процесс при этом упрощается и становится более эффективным, поскольку тренажер создает возможность наглядного обучения (рис. 1). Следует отметить, что полученные знания и навыки управления технологическим процессом непрерывной разливки стали значительно сокращают время адаптации операторов МНЛЗ на действующей машине.

Процесс обучения в учебно-тренажерном комплексе осуществляется следующим образом. Обучаемый оператор выбирает марку разливаемой стали и обосновывает основные параметры процесса для заданной емкости сталеразливочного ковша и сечения кристаллизатора. Перед началом разливки уточняется температурно-скоростной режим процесса и особенности дозирования металла, подаваемого в кристаллизатор. Затем оператор производит проверку готовности электрического, механического оборудования, проверяет уровень моделирующей жидкости в промежуточном ков- Рис. 1. Рабочее место обучаемого ше и кристалли- оператора

'М»с стали« ешммя» •Д.

]Пмирл аяйр епиммм

|в*«с<ая>«чмив«м

пшнцгяш «геснюши

лнвбДОятм-ФнвМ' •

ТГМПрМЙИИМ

Пцчшм ручь» ш 8:

¡Пмвря СПМр* лряюмв *

мммиь • фмгалпмтр*

1Г|ЦЩ 111111 1111)|П11 II »1 <11111111

Юярваьшпмш

Мктгампабм*

ркяптрмтм иди

¡овщив цкяя «крутой нда

Рис. 2. Окна с обзором текущего состояния процесса

заторе. По готовности установки формируется задание и разрешение на разливку данной плавки. С помощью блока задания исходных условий данные о конструкции машины, емкости сталеразливочного и промежуточного ковшей, температуре металла, технологических параметрах, уровне металла в промежуточном и сталеразливочном ковшах передаются на соответствующие блоки задания управляющих воздействий и управляющие блоки гидравлической имитации движения жидкого металла. При этом открывается шиберный затвор сталеразливочного ковша и начинается наполнение промежуточного ковша. При достижении определенного уровня в промежуточном ковше открывается его стопор и заполняется кристаллизатор в том или ином режиме в зависимости от технологических параметров процесса и имеющейся дополнительной информации. Затем включается привод вытягивания, и ручей выходит на заданную скорость разливки, соответствующие параметры первичного и вторичного охлаждения, а также циклов качания кристаллизатора (рис. 2).

Разработанный тренажер оператора системы управления непрерывной разливкой стали позволяет выполнять управление процессами разливки как в автоматическом, так и дистанционном и ручном режимах.

В режиме ручного управления обучаемый оператор регулирует положение стопора промежуточного ковша непосредственно с помощью рычага или кнопок дистанционного пульта. Переход на ручное управление выполняется переключением соответствующих тумблеров на пультах управления, при этом задание на скорость вытягивания заготовки формируется уже от потенциометра, а не от программируемого логического контроллера.

Обучаемый оператор, анализируя воздействие различных факторов, возникающих в процессе разливки (изменение скорости разливки, температуры металла, расходной характеристики стакана-дозатора промежуточного ковша при его разрушении или

затягивании неметаллическими включениями), принимает соответствующие управляющие воздействия, обеспечивающие нормальный ход разливки плавки (рис. 3).

Гидравлическая имитация движения жидкого металла на участке промежуточный ковш - кристаллизатор и визуализация изучаемых процессов позволяет повысить степень информационного подобия тренажера реальному объекту и обеспечивает формирование рациональных технологических навыков управления процессом непрерывной разливки, в том числе в аварийных ситуациях.

Необходимо отметить, что возможность моделирования аварийных ситуаций, в частности, при ручном управлении непрерывной разливкой, представляет собой одно из наиболее существенных преимуществ, поскольку при этом приобретается опыт и отрабатываются навыки безопасного управления в аварийных ситуациях при разливке на МНЛЗ.

Таким образом, использование физической модели комплекса оборудования и новых программных средств, наличие при этом обратных связей в АСУ разливкой позволяет не только моделировать работу МНЛЗ и использовать обучающий тренажер для подготовки специалистов по непрерывной разливке стали, но и производить разработку программного обеспечения для действующих МНЛЗ, отладку систем автоматического поддержания уровня металла в кристаллизаторе и тестирование оборудования.

Библиографический список

1. Последние достижения и перспективы автоматизации непрерывной разливки / X. Прассль, В. Оберман, Н. Хюб-неридр. //Сталь. 2001. №3. С. 18-22.

2. Цымбал В.П., Сакун А.ф. Вопросы построения тренажеров и автоматизированных систем на их основе в металлургии //Изв. вузов. Черная металлургия. 1981. N96. С. 129-132.

3. Патент России №2226006. Тренажер оператора системы управления непрерывной разливкой стали / А.Н.Лаврик, Е.В.Протопопов, В.В.Соколов и др. // Изобретения. Полезные модели. 2004. №7.

Ш

-™Г Вв£10< »(0-1001) ■■Г Вес | ПО, % (0-20 т) —Г Увоимь* мш-в.ОЬ

_Г Ур08внь ввкач-мыи. %

"Г Поэ. стопора %<0-бмы) •"•Г Поз шибера. *

Сюрогть. % (СМм/мии) Твипвратура I ч

Высокой уровень стали в кристаллизаторе Разливка № 366 закончилась

Рис. 3. Окна для контроля параметров разливки

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком