Изобретение относится к области мониторинга, анализа и прогнозирования параметров функционирования машины непрерывного литья заготовок.The invention relates to the field of monitoring, analysis and forecasting of the operating parameters of a continuous casting machine.
Известны решения по мониторингу топливной эффективности энергогенерирующего оборудования, в частности способ диагностики энергоэффективности комбинированной парогазовой энергетической установки, использующая анализ связанных данных в режиме реального времени [1] (CN106094755(A) МПК G05B19/418, опубл. 09.11.2016). Способ включает в себя: сбор данных, интеграцию и анализ информации об установке (энергоблоке), онлайновый мониторинг операционного состояния, расчет индекса производительности в режиме реального времени и онлайн статистический анализ операционных параметров, статистику показателей производительности, а также управление бенчмаркингом.Solutions for monitoring the fuel efficiency of power generating equipment are known, in particular a method for diagnosing the energy efficiency of a combined cycle power plant using real-time analysis of related data [1] (CN106094755(A) IPC G05B19/418, published 09.11.2016). The method includes: data collection, integration and analysis of information about the plant (power unit), online monitoring of the operating condition, calculation of the performance index in real time and online statistical analysis of operating parameters, statistics of performance indicators, as well as benchmarking management.
Известна система и способ наблюдения за промышленным процессом [2] (US 08/255586, ARCH DEVEIOPMENT CORPORATION, 17.12.1996). Система и способ включают в себя множество датчиков, контролирующих параметры промышленного процесса, устройства для преобразования воспринимаемых данных в совместимую с компьютером информацию и компьютер, который выполняет компьютерное программное обеспечение, предназначенное для анализа данных датчика, для выявления статистически достоверных условий тревоги. Компьютерное программное обеспечивает удаление информации о последовательной корреляции, а затем вычисление данных распределения для расчета коэффициента вероятности определения условий тревоги.A system and method for monitoring an industrial process are known [2] (US 08/255586, ARCH DEVEIOPMENT CORPORATION, 12/17/1996). The system and method include a plurality of sensors monitoring industrial process parameters, devices for converting sensed data into computer-compatible information, and a computer that runs computer software designed to analyze sensor data to identify statistically reliable alarm conditions. The computer software removes serial correlation information and then calculates distribution data to calculate a probability coefficient for determining alarm conditions.
Недостатком этих способов является: использование статистической модели, которая не может учитывать в полном объеме скорость и характер происходящих при работе агрегатов изменений. Статистическая модель обладает низкой чувствительностью, либо способствует выдаче ложной информации. В совокупности статистическая модель приводит к недостаточной точности и слабой адаптируемости системы к изменяющимся в процессе эксплуатации характеристикам оборудования.The disadvantage of these methods is: the use of a statistical model that cannot fully take into account the speed and nature of changes occurring during the operation of units. The statistical model has low sensitivity or contributes to the issuance of false information. In total, the statistical model leads to insufficient accuracy and poor adaptability of the system to changing equipment characteristics during operation.
В качестве прототипа выбран способ и система удаленного мониторинга и прогнозирования технологических объектов, [3] (RU 2739727 С1, МПК G05B23/00 G8B13/02, опублик. 28.12.2020, бюл. №1), включает этапы, на которых получают данные от объекта контроля, формируют на основании полученных параметров объекта эталонную выборку показателей работы объекта, состоящую из значений упомянутых показателей, осуществляют построение матрицы состояния из компонентов точек эталонной выборки, на основании MSET метода с помощью упомянутой матрицы состояния осуществляют построение эмпирических моделей прогнозирования состояния объекта контроля, осуществляют анализ поступающей информации от объекта контроля с помощью полученного набора эмпирических моделей путем сравнения полученных показателей объекта контроля с параметрами модели в заданный промежуток времени, при получении данных формируют их массив, удовлетворяющий заданным условиям.The method and system for remote monitoring and forecasting of technological objects [3] (RU 2739727 C1, IPC G05B23/00 G8B13/02, published on 28.12.2020, Bulletin No. 1) are selected as a prototype, including the stages at which data are received from the control object, a reference sample of the object's performance indicators is formed based on the received object parameters, consisting of the values of the said indicators, a state matrix is constructed from the components of the reference sample points, empirical models for forecasting the state of the control object are constructed based on the MSET method using the said state matrix, incoming information is analyzed from the control object using the received set of empirical models by comparing the received indicators of the control object with the model parameters in a given period of time, and upon receiving data, their array is formed that satisfies the specified conditions.
Недостатком этого способа является то, что способ относится к прогнозированию энергоэффективности функционирования технических агрегатов энергогенерирующих установок и не может быть применен к локализации дефектов на уровне узлов и агрегатов машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), выявлению отклонений в технологическом процессе, которые оказывают влияние на качество отливаемой заготовки.The disadvantage of this method is that the method relates to forecasting the energy efficiency of the operation of technical units of power generating plants and cannot be applied to localizing defects at the level of units and assemblies of a continuous casting machine (CCM), identifying deviations in the technological process that affect the quality of the cast blank.
В процессе эксплуатации оборудования МНЛЗ распространенными являются ситуации со снижением качества продукции, характеризующиеся ухудшением наружной и внутренней структуры слитка, отказ отдельных агрегатов, а также прекращение разливки металла под воздействием внешних факторов (например, затягивание сталеразливочного ковша из-за температуры и химического состава). Результат работы МНЛЗ определяется нормативной работой всех ее агрегатов. При этом нормативная работа каждого агрегата зависит от значительного числа факторов различного порядка, среди которых можно выделить: внешние (температура и химический состав стали, давление и чистота воды для охлаждения), нормативные (отработанный ресурс узлов агрегатов, режим эксплуатации), технические, определяемые особенностями функционирования различных узлов агрегатов, в том числе, не исключая, различные сбои и другие отклонения в работе технических систем.During the operation of continuous casting machine equipment, situations with a decrease in product quality are common, characterized by deterioration of the external and internal structure of the ingot, failure of individual units, as well as the cessation of metal pouring under the influence of external factors (for example, tightening of the steel-pouring ladle due to temperature and chemical composition). The result of continuous casting machine operation is determined by the standard operation of all its units. At the same time, the standard operation of each unit depends on a significant number of factors of various orders, among which the following can be distinguished: external (temperature and chemical composition of steel, pressure and purity of cooling water), standard (expired service life of unit units, operating mode), technical, determined by the features of the functioning of various unit units, including, without excluding, various failures and other deviations in the operation of technical systems.
В масштабах производства, даже кратковременная работа оборудования МНЛЗ в неоптимальном режиме может приводить к существенным финансовым потерям. Природа снижения эффективности работы МНЛЗ может быть различной: неизбежная деградация оборудования в процессе эксплуатации, отказ отдельных узлов агрегатов, ошибки оператора (в том числе, выбор неоптимального технологического режима работы), поступление ложных сигналов с контрольных датчиков и др. Неоптимальный режим работы оборудования МНЛЗ, характеризующийся снижением качества продукции или нарастанием количества отказов, не идентифицируется автоматизированными системами управления технологическими процессами (АСУ ТП) как проблема, поскольку показатели качества и производительность не относятся к категории чисто технических, а являются расчетными параметрами более высокого порядка.On a production scale, even short-term operation of continuous casting machine equipment in a non-optimal mode can lead to significant financial losses. The nature of the decrease in continuous casting machine efficiency can be different: inevitable degradation of equipment during operation, failure of individual units, operator errors (including the choice of a non-optimal technological mode of operation), receipt of false signals from control sensors, etc. Non-optimal mode of continuous casting machine equipment operation, characterized by a decrease in product quality or an increase in the number of failures, is not identified by automated process control systems (APCS) as a problem, since quality indicators and productivity do not belong to the purely technical category, but are calculated parameters of a higher order.
Задачей, на решение которого направлено настоящее изобретение, является создание способа комплексного многофакторного мониторинга и прогнозирования эффективности функционирования технических агрегатов МНЛЗ с локализацией источника/причин ненормативной работы до уровня узла, процесса или технического параметра. Выявление связей между отклонениями параметров агрегатов и значениями релевантных технических параметров обеспечивают возможность управления эффективностью эксплуатации оборудования.The task, which the present invention is aimed at solving, is to create a method for complex multifactor monitoring and forecasting the efficiency of the functioning of technical units of a continuous casting machine with localization of the source/reasons for abnormal operation to the level of a unit, process or technical parameter. Identification of connections between deviations of unit parameters and values of relevant technical parameters provides the ability to manage the efficiency of equipment operation.
Техническим результатом решения является максимизация долгосрочного эффекта от использования оборудования, в том числе с учетом ремонтно-эксплуатационных расходов в рамках всего жизненного цикла МНЛЗ, в частности: возможность вариации рабочих настроек в процессе эксплуатации МНЛЗ для достижения заданных показателей качества отливаемой заготовки, переход от модели планово-предупредительных ремонтов к ремонтам по состоянию на основании выявления и прогнозирования развития дефектов, что обеспечит больший ресурс комплекса оборудования МНЛЗ и в дополнение - снижение капитальных затрат на ремонты.The technical result of the solution is the maximization of the long-term effect from the use of equipment, including taking into account the repair and operating costs within the entire life cycle of the continuous casting machine, in particular: the ability to vary the operating settings during the operation of the continuous casting machine to achieve the specified quality indicators of the cast blank, the transition from the model of scheduled preventive repairs to repairs based on the detection and prediction of the development of defects, which will ensure a longer service life of the continuous casting machine equipment complex and, in addition, a reduction in capital costs for repairs.
Указанный технический результат достигается путем реализации способа комплексного анализа параметров машины непрерывного литья заготовок, включающею, по меньшей мере, следующие агрегаты: систему управления шиберным затвором, поворотный стенд, тележку промежуточного ковша, кристаллизатор, системы первичного и вторичного охлаждения, насосы первичного и вторичного охлаждения, тянущие ролики, ролики динамического обжатия заготовки, система главной гидравлики, систему охлаждения оборудования, машину газовой резки, основанного на оперативном и непрерывном контроле эксплуатационных параметров и контроле за рабочим состоянием агрегатов в реальном времени, включая получение данных, характеризующих показатели технологических параметров работы объекта контроля через систему датчиков, интегрированных в штатную автоматизированную систему управления технологическими процессами (АСУ ТП) машины непрерывного литья заготовок МНЛЗ в режиме реального времени в котором, согласно предлагаемого изобретения:The specified technical result is achieved by implementing a method for a comprehensive analysis of the parameters of a continuous casting machine, including at least the following units: a slide gate control system, a rotary stand, a tundish trolley, a crystallizer, primary and secondary cooling systems, primary and secondary cooling pumps, pinch rollers, dynamic billet compression rollers, a main hydraulic system, an equipment cooling system, a gas cutting machine, based on operational and continuous monitoring of operating parameters and monitoring of the operating condition of the units in real time, including obtaining data characterizing the indicators of the process parameters of the operation of the controlled object through a system of sensors integrated into a standard automated process control system (APCS) of a continuous casting machine in real time, in which, according to the proposed invention:
- осуществляют автоматизированный анализ качества измерений, выявление недостоверных каналов передачи информации, включая отказы датчиков, определяют режим работы агрегатов, исходя из комбинаций значений технологических параметров и их динамики;- carry out automated analysis of the quality of measurements, identify unreliable information transmission channels, including sensor failures, determine the operating mode of units based on combinations of values of process parameters and their dynamics;
- оценивают наличие отклонений фактических показателей от нормативных, определенных исходно-номинальными характеристиками агрегатов;- assess the presence of deviations of actual indicators from the standard ones determined by the initial nominal characteristics of the units;
- проводят расчет в динамике фактических параметров отдельных узлов каждого агрегата МНЛЗ для первичной локализации ненормативных отклонений;- carry out dynamic calculations of the actual parameters of individual units of each continuous casting machine unit for the primary localization of non-standard deviations;
- проводят анализ наличия отклонений фактических показателей от нормативных, и выявляют параметры агрегатов, демонстрирующих значимые отклонения от требуемых номинальных значений;- conduct an analysis of the presence of deviations of actual indicators from standard ones, and identify the parameters of units that demonstrate significant deviations from the required nominal values;
- осуществляют мониторинг фактических значений технологических параметров и сравнивают с эталонными параметрами МНЛЗ на базе выборки из массива ретроспективных значений параметров;- monitor the actual values of process parameters and compare them with the reference parameters of the continuous casting machine based on a sample from an array of retrospective parameter values;
- осуществляют мониторинг отклонений фактических значений технических параметров, характеризующих функционирование агрегатов МНЛЗ от сформированной эталонной модели, и выявляют параметры, внесшие наибольший вклад в наблюдаемое отклонение;- monitor deviations of actual values of technical parameters characterizing the operation of continuous casting machine units from the generated reference model, and identify the parameters that made the greatest contribution to the observed deviation;
- проводят корреляционный анализ значений технологических и технических параметров агрегатов, демонстрирующих отклонения от требуемых значений, выявляют зависимости и причинно-следственные связи, исходя из общей логики физических процессов и последовательности стадий технологического процесса в различных подсистемах МНЛЗ;- conduct a correlation analysis of the values of technological and technical parameters of units that demonstrate deviations from the required values, identify dependencies and cause-and-effect relationships based on the general logic of physical processes and the sequence of stages of the technological process in various subsystems of the continuous casting machine;
- выявляют причины возникновения технологических дефектов заготовки, в том числе вследствие: возникновения дефектов отдельных агрегатов или подсистем, изменения характеристик применяемых материалов и энергоносителей, изменения или рассогласования режимов работы различных агрегатов;- identify the causes of the occurrence of technological defects in the workpiece, including as a result of: the occurrence of defects in individual units or subsystems, changes in the characteristics of the materials and energy carriers used, changes or misalignment of the operating modes of various units;
- сопоставляют фактические показатели функционирования с выбранными оптимальными значениями, определяют комплекс необходимых действий, направленных на устранение неэффективности, в частности: оценивают возможность изменения параметров для достижения целевых показателей качества, проводят необходимые ремонтно-обслуживающие мероприятия для соответствующих узлов агрегатов.- compare actual performance indicators with selected optimal values, determine a set of necessary actions aimed at eliminating inefficiencies, in particular: assess the possibility of changing parameters to achieve target quality indicators, carry out the necessary repair and maintenance activities for the corresponding units of the units.
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На блок-схеме, воспроизводящей аппаратную часть для реализации способа (Фиг.1) показаны:The block diagram reproducing the hardware for implementing the method (Fig. 1) shows:
1. Датчики интегрированные в штатную систему АСУ ТП;1. Sensors integrated into the standard automated process control system;
2. АСУ ТП МНЛЗ;2. ACS TP CC;
3. Модуль анализа технических и технологических параметров МНЛЗ с возможностью определения показателей, отклоняющихся от расчетных значений;3. Module for analyzing technical and technological parameters of continuous casting machines with the ability to determine indicators that deviate from the calculated values;
4. Монитор человеко-машинного интерфейса HMI;4. HMI human-machine interface monitor;
5. Шина передачи данных.5. Data transmission bus.
На Фиг.2 показан, в качестве примера, интерфейс с расчетнымиFig. 2 shows, as an example, an interface with calculations
технико-экономическими показателями.technical and economic indicators.
Способ реализован следующим образом.The method is implemented as follows.
Через систему датчиков, интегрированных в штатную АСУ ТП МНЛЗ в режиме реального времени, происходит получение данных, характеризующих показатели технологических параметров работы МНЛЗ, а также значений параметров с узлов отдельных агрегатов. Периодичность получения сигналов корректируется в зависимости от скорости изменения параметров, что способствует оптимизации массивов первичных данных и, как следствие, увеличивает скорость их обработки. Предусмотрена возможность использования массивов исторических данных, хранящихся на отведенных для этого носителях информации.Through a system of sensors integrated into the standard APCS of the continuous casting machine in real time, data characterizing the indicators of the process parameters of the continuous casting machine, as well as the values of the parameters from the units of individual units, are received. The frequency of receiving signals is adjusted depending on the rate of change of parameters, which helps optimize arrays of primary data and, as a result, increases the speed of their processing. It is possible to use arrays of historical data stored on designated storage media.
Следующий этап – в модуле АСУ ТП МНЛЗ осуществляют автоматизированный анализ качества измерений с выявлением недостоверных данных, возникших вследствие отказа датчиков, сбоев в работе систем АСУ ТП или каналах передачи данных. Критериями для идентификации данных, как недостоверных является постоянство значения параметра в течение заданного временного интервала (в том числе нулевые значения), статистическая нехарактерность данных для общего массива, превышение максимальных пороговых значений, установленных заводом-производителем. В случае выявления недостоверных данных выдается предупреждение и такие данные в системе не учитываются.The next stage is the automated analysis of the quality of measurements in the CCM APCS module, identifying unreliable data that arose due to sensor failure, malfunctions in the APCS systems or data transmission channels. The criteria for identifying data as unreliable are the constancy of the parameter value during a specified time interval (including zero values), statistical non-characteristic of the data for the general array, and exceeding the maximum threshold values set by the manufacturer. If unreliable data is detected, a warning is issued and such data is not taken into account in the system.
Предварительно обработанный массив данных через шину передачи данных 5 связан с модулем анализа технических и технологических параметров МНЛЗ.The pre-processed data array is connected via data transmission bus 5 to the module for analyzing technical and technological parameters of the continuous casting machine.
Далее в модуле анализа технических и технологических параметров МНЛЗ, согласно технической документации и характеристикам оборудования проводят расчет номинальных параметров отдельно для каждого агрегата. Этот набор эталонных параметров используется в качестве базы для проведения сравнения с текущими параметрами, оценки корректности работы отдельных агрегатов. Для технологических узлов установки, параметры которых зависят от изменения фактических условий эксплуатации, проводят динамический расчет эталонных параметров, которые корректируются в зависимости от текущих условий. На основании обработки текущих параметров и сравнении их с эталонным оценивают наличие отклонений фактических показателей от нормативных, определенных исходно-номинальными характеристиками агрегатов; проводят расчет в динамике фактических параметров отдельных узлов каждого агрегата МНЛЗ для первичной локализации ненормативных отклонений; проводят анализ наличия отклонений фактических показателей от нормативных, и выявляют параметры агрегатов, демонстрирующих значимые отклонения от требуемых номинальных значений; осуществляют мониторинг фактических значений технологических параметров и сравнивают с эталонными параметрами МНЛЗ; осуществляют мониторинг отклонений фактических значений технических параметров, характеризующих функционирование МНЛЗ от сформированной эталонной модели, и выявляют параметры, внесшие наибольший вклад в наблюдаемое отклонение; проводят корреляционный анализ значений технологических и технических параметров агрегатов, демонстрирующих отклонения от требуемых значений, выявляют зависимости и причинно-следственные связи, исходя из общей логики физических процессов и последовательности стадий технологического процесса в различных подсистемах МНЛЗ; выявляют причины возникновения технологических дефектов заготовки, в том числе вследствие: возникновения дефектов отдельных агрегатов или подсистем, изменения характеристик применяемых материалов и энергоносителей, изменения или рассогласования режимов работы различных агрегатов; сопоставляют фактические показатели функционирования с выбранными оптимальными значениями, определяют комплекс необходимых действий, направленных на устранение неэффективности, в частности: оценивают возможность изменения параметров для достижения целевых показателей качества, с выводом результатов на монитор человеко-машинного интерфейса HMI 4, в том числе:Then, in the module for analyzing technical and process parameters of the continuous casting machine, according to the technical documentation and equipment characteristics, the nominal parameters are calculated separately for each unit. This set of reference parameters is used as a basis for comparison with the current parameters, and for assessing the correctness of operation of individual units. For the process units of the installation, the parameters of which depend on changes in actual operating conditions, a dynamic calculation of the reference parameters is performed, which are adjusted depending on the current conditions. Based on processing the current parameters and comparing them with the reference, the presence of deviations of the actual indicators from the standard ones determined by the initial nominal characteristics of the units is assessed; the actual parameters of individual units of each continuous casting machine unit are calculated dynamically for the primary localization of non-standard deviations; the presence of deviations of the actual indicators from the standard ones is analyzed, and the parameters of the units demonstrating significant deviations from the required nominal values are identified; the actual values of the process parameters are monitored and compared with the reference parameters of the continuous casting machine; monitor deviations of actual values of technical parameters characterizing the operation of the continuous casting machine from the generated reference model, and identify the parameters that made the greatest contribution to the observed deviation; conduct a correlation analysis of the values of technological and technical parameters of units demonstrating deviations from the required values, identify dependencies and cause-and-effect relationships based on the general logic of physical processes and the sequence of stages of the technological process in various subsystems of the continuous casting machine; identify the causes of occurrence of technological defects of the workpiece, including as a result of: occurrence of defects of individual units or subsystems, changes in the characteristics of the materials and energy sources used, changes in or mismatches in the operating modes of various units; compare actual performance indicators with the selected optimal values, determine a set of necessary actions aimed at eliminating inefficiencies, in particular: assess the possibility of changing the parameters to achieve target quality indicators, with the output of the results to the monitor of the human-machine interface HMI 4, including:
- для системы управления шиберным затвором сталеразливочного ковша:производят расчет скорости (кг/cек) истечения метала из сталеразливочного ковша на основе данных системы весоизмерения (кг). Скорость истечения металла Vис (кг/сек) вычисляется по формуле Vис = dW/dt, определяется как изменение веса W (кг) за единицу времени t (рассчитывается производная dW/dt). При открытии шиберного затвора скорость истечения (кг/cек) увеличивается, при закрытии – уменьшается; при отсутствии управления шиберным затвором изменение скорости истечения (кг/cек) свидетельствует о затягивании стальпроводки (уменьшение скорости) или о перетоках в гидроцилиндре шиберного затвора; по времени (сек) между подачей сигнала на управление шиберным затвором и изменением вследствие этого скорости истечения (кг/cек) рассчитывается время (сек) перемещения шиберного механизма, необходимое для исключения зазоров (люфтов) в шиберном механизме;- for the control system of the slide gate of the steel-pouring ladle:The metal flow rate (kg/sec) from the steel-pouring ladle is calculated based on the weighing system data (kg). The metal flow rate Vис (kg/sec) is calculated using the formula Vис = dW/dt and is defined as the change in weight W (kg) per unit of time t (the derivative dW/dt is calculated). When the slide gate is opened, the flow rate (kg/sec) increases, and when it is closed, it decreases; if the slide gate is not controlled, a change in the flow rate (kg/sec) indicates a tightening of the steel line (decrease in speed) or cross-flows in the slide gate hydraulic cylinder; the time (sec) between the signal to control the slide gate and the resulting change in the flow rate (kg/sec) is used to calculate the time (sec) for moving the slide mechanism, which is necessary to eliminate gaps (backlash) in the slide mechanism;
- для поворотного стенда: анализируют нагрузку (ток в Амперах) двигателя. При первых разворотах (360 градусов) записывают величину тока (Ампер), позицию стенда (градус) и время (сек) от начала разворота (эталонная характеристика). Каждый последующий разворот сравнивают с эталонным; при отклонениях, превышающих определенный порог, выдают предупреждение с локализацией места (указанием позиции в градусах) где определено отклонение;- for a rotary stand: analyze the load (current in amperes) of the engine. During the first turns (360 degrees), record the current value (amperes), the stand position (degrees) and the time (sec) from the start of the turn (reference characteristic). Each subsequent turn is compared with the reference; if deviations exceed a certain threshold, a warning is issued with the location (indication of the position in degrees) where the deviation was determined;
- для тележки промежуточного ковша анализируют нагрузку (в зависимости от типа привода в Ньютонах или Амперах) при перемещениях в позицию разливки и в позицию разогрева. При первых перемещениях записывают нагрузку (в зависимости от типа привода в Ньютонах или Амперах), позицию тележки (метр) и время (сек) от начала движения (эталонная характеристика). Каждое последующее движение сравнивают с эталонным; при отклонениях, превышающих определенный порог, выдают предупреждение с локализацией места (указанием позиции в метрах) где определено отклонение. Постоянно контролируют вес брутто тележки промежуточного ковша для исключения случаев отказа системы весоизмерения при разливке на данной тележке;- for the tundish trolley, the load is analyzed (depending on the drive type in Newtons or Amperes) during movements to the pouring position and to the heating position. During the first movements, the load is recorded (depending on the drive type in Newtons or Amperes), the trolley position (meter) and the time (sec) from the start of the movement (reference characteristic). Each subsequent movement is compared with the reference; if deviations exceed a certain threshold, a warning is issued with the location localization (indication of the position in meters) where the deviation was determined. The gross weight of the tundish trolley is constantly monitored to exclude cases of failure of the weighing system during pouring on this trolley;
- для кристаллизатора: анализируют нагрузку (Н) за различные периоды времени (сек). Нагрузка зависит от скорости разливки металла (м/сек), формата кристаллизатора (м²), уровня металла в кристаллизаторе (метр), температуры стали (°С), от используемых смесей и времени их отдачи. Усредненное значение нагрузки за продолжительный период времени (1 – 2 часа), скоррелированное со скоростью разливки (м/сек) и форматом кристаллизатора (м²), характеризует состояние механической части кристаллизатора; изменения краткосрочно усредненной нагрузки (1 – 2 минуты) сигнализирует о возможности образования дефектов на заготовке; периодические незначительные колебания краткосрочно усредненной нагрузки характеризуют работу смеси;- for the crystallizer: analyze the load (N) for different periods of time (sec). The load depends on the metal casting speed (m/sec), crystallizer format (m²), metal level in the crystallizer (meter), steel temperature (°C), the mixtures used and their release time. The average value of the load over a long period of time (1–2 hours), correlated with the casting speed (m/sec) and crystallizer format (m²), characterizes the condition of the mechanical part of the crystallizer; changes in the short-term average load (1–2 minutes) indicate the possibility of defects forming on the workpiece; periodic minor fluctuations in the short-term average load characterize the operation of the mixture;
- для системы первичного охлаждения: основными показателями являются расход воды (л/мин) и разница температуры (°С) воды на выходе и входе в кристаллизатор (дельта Т). Расход воды (л/мин) может быть, как нерегулируемым, так и регулируемым. В случае нерегулируемого расхода воды (л/мин) он должен быть постоянным за все время разливки. Регулируемый расход воды (л/мин) постоянен при определенных скоростях разливки металла (м/сек). Изменения расхода воды (л/мин) отслеживают по усредненному значению (1 – 2 часа); снижение расхода при неизменном давлении (Па) на насосе первичного охлаждения характеризует утечки в системе от насоса до кристаллизатора или снижение пропускной способности каналов кристаллизатора, увеличение расхода воды (л/мин) – утечки в системе за датчиком расхода воды; Дельта Т при неизменном расходе воды (л/мин) может изменяться около среднего значения только кратковременно; даже незначительное, но продолжительное отклонение (больше 30 секунд) дельта Т от среднего значения характеризует изменение теплоотдачи и как следствие образование дефектов на заготовке;- for the primary cooling system: the main parameters are the water flow rate (l/min) and the temperature difference (°C) between the water outlet and inlet of the crystallizer (delta T). The water flow rate (l/min) can be either unregulated or adjustable. In case of unregulated water flow rate (l/min), it must be constant during the entire casting period. Adjustable water flow rate (l/min) is constant at certain metal casting speeds (m/sec). Changes in water flow rate (l/min) are monitored based on the average value (1–2 hours); a decrease in flow rate at constant pressure (Pa) on the primary cooling pump characterizes leaks in the system from the pump to the crystallizer or a decrease in the throughput of the crystallizer channels, an increase in water flow rate (l/min) characterizes leaks in the system behind the water flow sensor; Delta T at constant water flow rate (l/min) can change around the average value only for a short time; even a minor but prolonged deviation (more than 30 seconds) of delta T from the average value characterizes a change in heat transfer and, as a consequence, the formation of defects on the workpiece;
- для насосов первичного охлаждения: отслеживают изменение давления (бар) за насосом за длительный период и на основании анализа изменения давления (бар) оценивают характеристики насоса и остаточный ресурс работы. По нарастанию дифференциального давления (бар) выдается прогноз о необходимости промывки или замены фильтра;- for primary cooling pumps: monitor the change in pressure (bar) behind the pump over a long period and, based on the analysis of the change in pressure (bar), evaluate the pump characteristics and the remaining service life. Based on the increase in differential pressure (bar), a forecast is issued about the need to flush or replace the filter;
- для тянущих роликов: анализируют нагрузку (Ампер) каждого привода в соответствии со скоростью разливки металла (м/сек). Периодические кратковременные пики на графике нагрузки, поставленные в соответствие с передаточным числом редуктора (едн.), указывают на проблему в самом редукторе, более высокочастотные колебания, но с меньшей амплитудой идентифицируют проблемы в подшипниках, по длительному нарастанию этой амплитуды выдается прогноз об остаточном ресурсе подшипников. В случае, если реализована система выравнивания нагрузок (Ампер) между тянущими приводами для нивелирования незначительной разницы в диаметре (метр) роликов тянущих клетей, проводится сравнение величин заданных скоростей (м/сек) для каждого привода. По долговременному увеличению заданного значения для отдельного привода рассчитывают износ ролика от номинального значения в процентах. Даже кратковременное периодическое отключение отдельного привода от режима выравнивания нагрузок, за исключением случаев начала/окончания разливки металла и смены промежуточного ковша, идентифицируется как неисправность данного привода и рекомендация к его замене. Нагрузки приводов для зоны загиба, зоны разгиба и прямолинейного участка МНЛЗ складываются и в соответствии со скоростью разливки металла (м/сек) сравнивают с усреднёнными значениями. Отклонения от усреднённых значений являются рекомендацией для инспекции отлитой заготовки на предмет дефектов;- for pulling rollers: analyze the load (Amps) of each drive in accordance with the metal casting speed (m/sec). Periodic short-term peaks on the load graph, set in accordance with the gear ratio of the reducer (units), indicate a problem in the reducer itself, higher-frequency oscillations, but with a smaller amplitude, identify problems in the bearings, and a forecast of the remaining life of the bearings is issued based on a long-term increase in this amplitude. If a load equalization system (Amps) between pulling drives is implemented to level out a slight difference in the diameter (meter) of the pull stand rollers, a comparison of the values of the specified speeds (m/sec) is carried out for each drive. Based on the long-term increase in the specified value for an individual drive, the wear of the roller from the nominal value is calculated as a percentage. Even a short-term periodic disconnection of a separate drive from the load equalization mode, except for cases of metal pouring start/end and tundish change, is identified as a malfunction of this drive and a recommendation for its replacement. Drive loads for the bending zone, unbending zone and straight section of the continuous caster are added up and compared with average values in accordance with the metal pouring speed (m/sec). Deviations from average values are a recommendation for inspection of the cast blank for defects;
- для системы динамического обжатия заготовки: основным показателем является усилие (Ньютон) каждого гидроцилиндра. Для различных форматов отливаемой заготовки и скоростей разливки металла (м/сек) на основании технической документации определено эталонное значение усилия обжатия. В процессе разливки металла происходит сравнение текущих усилий (Ньютон) гидроцилиндров с эталонными. Отклонения предоставляют как в виде графика, так и в виде отчета по продуктам, где указывают какие продукты подлежат инспекции на предмет дефектов. Усилия рассчитывают по показаниям давления (Па) в полостях гидроцилиндров. В случае, если гидроцилиндры не оборудованы датчиками давления усилия рассчитывают формализовано исходя из времени (сек) движения штока гидроцилиндра «от слитка» под воздействием ферро статического давления. По каждому гидроцилиндру оценивают также количество срабатываний клапанов вверх/вниз для контроля исправности гидравлической системы;- for the dynamic blank compression system: the main indicator is the force (Newton) of each hydraulic cylinder. For different formats of the cast blank and metal casting speeds (m/sec), a reference value of the compression force is determined based on technical documentation. During metal casting, the current forces (Newton) of the hydraulic cylinders are compared with the reference ones. Deviations are provided both as a graph and as a product report, which indicates which products are subject to inspection for defects. The forces are calculated based on the pressure readings (Pa) in the cavities of the hydraulic cylinders. If the hydraulic cylinders are not equipped with pressure sensors, the forces are calculated formally based on the time (sec) of movement of the hydraulic cylinder rod "from the ingot" under the influence of ferrostatic pressure. For each hydraulic cylinder, the number of up/down valve actuations is also assessed to monitor the serviceability of the hydraulic system;
- для системы вторичного охлаждения: по каждой зоне отслеживают- for the secondary cooling system: each zone is monitored
процент открытия клапана (%) в взаимосвязи с фактическим расходом воды (м3/с). При опробовании системы после ремонтов по каждой зоне сохраняют эталонную зависимость открытия клапана от расхода воды (м³/с) и давления (Па) перед клапаном. В случае отсутствия датчиков давления перед каждым клапаном используют давление (Па) за насосом вторичного охлаждения. При несовпадении фактического открытия клапана с сохраненным эталонным значением при данном расходе, система выдает сообщение о забитых форсунках (шт.) (если фактическое открытие превышает эталонное), или наличие утечек (если фактическое открытие меньше эталонного);valve opening percentage (%) in relation to the actual water flow rate (m3 /s). When testing the system after repairs, the reference dependence of the valve opening on the water flow rate (m3/s) and the pressure (Pa) in front of the valve is saved for each zone. In the absence of pressure sensors in front of each valve, the pressure (Pa) behind the secondary cooling pump is used. If the actual valve opening does not match the saved reference value at a given flow rate, the system issues a message about clogged nozzles (pcs.) (if the actual opening exceeds the reference), or the presence of leaks (if the actual opening is less than the reference);
- для насосов вторичного охлаждения: отслеживают давление (бар) за насосом за длительный период и на основании анализа изменения давления (бар) оценивают характеристики насоса и остаточный ресурс работы. По нарастанию дифференциального давления (бар) выдают прогноз о необходимости промывки или замены фильтра;- for secondary cooling pumps: monitor the pressure (bar) behind the pump over a long period and, based on the analysis of the pressure change (bar), evaluate the pump characteristics and the remaining service life. Based on the increase in differential pressure (bar), issue a forecast about the need to flush or replace the filter;
- для системы главной гидравлики: основной параметр уровень бака.- for the main hydraulic system: the main parameter is the tank level.
Фактический уровень изменяют при работе отдельных механизмов. Система определяет, что не только происходит постепенное снижение уровня, но при работе каких агрегатов это происходит, тем самым позволяет определить даже незначительные утечки жидкости (м³/с). Также отслеживают изменение давления (бар) за насосом за длительный период и на основании анализа изменения давления (бар) оцениваются характеристики насоса и остаточный ресурс работы;The actual level changes when individual mechanisms are operating. The system determines that not only is there a gradual decrease in the level, but also when this occurs, thereby allowing even minor fluid leaks (m³/s) to be determined. The change in pressure (bar) behind the pump is also monitored over a long period, and based on the analysis of the change in pressure (bar), the pump characteristics and remaining service life are assessed;
- для системы охлаждения оборудования: основной параметр уровень бака. Отслеживают постепенное снижение уровня, определяют даже незначительные утечки жидкости (воды) (м³/с). Также отслеживают изменение давления (Па) за насосом за длительный (сек) период и на основании анализа изменения давления (Па) оценивают характеристики насоса и остаточный ресурс работы;- for the equipment cooling system: the main parameter is the tank level. They monitor the gradual decrease in the level, determine even minor leaks of liquid (water) (m³/s). They also monitor the change in pressure (Pa) behind the pump over a long (sec) period and, based on the analysis of the change in pressure (Pa), they evaluate the pump characteristics and the remaining service life;
- для машины газовой резки: анализируют нагрузку (ток) (Ампер) двигателей суппорта и привода машины. При первых перемещениях (метр) записывают ток (Ампер) и позицию (метр) механизмов двигателей суппорта и привода машины (эталонная характеристика).- for gas cutting machine: analyze the load (current) (Amps) of the support motors and the machine drive. During the first movements (meter), record the current (Amps) and position (meter) of the support motor mechanisms and the machine drive (reference characteristic).
Каждое последующее движение сравнивают с эталонным; при отклонениях, превышающих определенный порог, выдают предупреждение с локализацией места (указанием позиции в метрах) где определено отклонение. Работу захватов диагностируют сравнением показаний датчика мерительного ролика и датчика позиции машины.Each subsequent movement is compared with the reference; if deviations exceed a certain threshold, a warning is issued with the location of the place (indicating the position in meters) where the deviation was determined. The operation of the grippers is diagnosed by comparing the readings of the measuring roller sensor and the machine position sensor.
Проводят анализ наличия отклонений фактических показателей от нормативных и выявляют параметры агрегатов, демонстрирующие значимые отклонения от требуемых номинальных значений. Набор эталонных параметров используется в качестве базы для проведения сравнения с текущими параметрами, оценки корректности работы отдельных агрегатов. Для технологических узлов установки, параметры которых зависят от изменения фактических условий эксплуатации, проводят динамический расчет эталонных параметров, которые корректируются в зависимости от текущих условий (например, для поворотного стенда - каждый последующий разворот (°С) сравнивают с эталонным током (А); для тележки промежуточного ковша - каждое последующее движение тележки сравнивают с эталонным током (А); для системы динамического обжатия - в процессе разливки металла происходит сравнение текущих усилий (Н) гидроцилиндров с эталонным усилием гидроцилиндра (Н); для системы вторичного охлаждения - при опробовании системы после ремонтов по каждой зоне сохраняют эталонный % открытия клапана; для машины газовой резки -каждое последующее перемещение механизмов сравнивают с эталонным.The presence of deviations of actual indicators from the standard ones is analyzed and the parameters of the units demonstrating significant deviations from the required nominal values are identified. A set of reference parameters is used as a basis for comparison with the current parameters, assessment of the correctness of operation of individual units. For the technological units of the installation, the parameters of which depend on changes in actual operating conditions, a dynamic calculation of the reference parameters is carried out, which are adjusted depending on the current conditions (e.g. for a rotary stand - each subsequent turn (°C) is compared with the reference current (A); for a trolley of an intermediate ladle - each subsequent movement of the trolley is compared with the reference current (A); for a dynamic compression system - during metal casting, the current forces (N) of the hydraulic cylinders are compared with the reference force of the hydraulic cylinder (N); for a secondary cooling system - when testing the system after repairs, the reference % of valve opening is saved for each zone; for a gas cutting machine- each subsequent movement of the mechanisms is compared with the reference.
Проводят корреляционный анализ значений технологических и технических параметров агрегатов, демонстрирующих отклонения от требуемых значений выявляют зависимости и причинно-следственные связи, исходя из общей логики физических процессов и последовательности стадий технологического процесса в различных подсистемах МНЛЗ (например,для системы управления шиберным затвором сталеразливочного ковша – истечение металла из сталеразливочного ковша; для системы вторичного охлаждения по каждой зоне - процент открытия клапана в взаимосвязи с фактическим расходом). Взаимодействие осуществляется посредством шины передачи данных 5. В результате анализа определяются технологические параметры, имеющие наибольшую корреляцию с изменениями технико-экономических показателей агрегатов МНЛЗ, демонстрирующих системные отклонения от номинальных значений, при этом, каждый параметр относится к определенному устройству, что позволяет локализовать первичную причину на уровне конкретного агрегата.Conduct a correlation analysis of the values of technological and technical parameters of units demonstrating deviations from the required values; identify dependencies and cause-and-effect relationships based on the general logic of physical processes and the sequence of stages of the technological process in various subsystems of the continuous casting machine(For example,for the steel-pouring ladle slide gate control system – metal outflow from the steel-pouring ladle; for the secondary cooling system for each zone – the valve opening percentage in relation to the actual flow rate). Interaction is carried out via data bus 5. As a result of the analysis, process parameters are determined that have the greatest correlation with changes in the technical and economic indicators of the continuous casting machine units that demonstrate systemic deviations from the nominal values, and each parameter relates to a specific device, which allows localizing the primary cause at the level of a specific unit.
Выявляют причины возникновения технологических дефектов заготовки, в том числе вследствие: возникновения дефектов отдельных агрегатов или подсистем, изменения характеристик применяемых материалов и энергоносителей, изменения или рассогласования режимов работы различных агрегатов. Набор отклонений свидетельствует о возможном дефекте на заготовке (например, для кристаллизаторов, первичного охлаждения, тянущих роликов, системы динамического обжатия - образование дефектов на заготовке). В случае идентификации технических дефектов требуется их устранение.The causes of technological defects in the workpiece are identified, including as a result of: defects in individual units or subsystems, changes in the characteristics of the materials and energy sources used, changes or mismatches in the operating modes of various units. A set of deviations indicates a possible defect in the workpiece (e.g. for crystallizers, primary cooling, pulling rollers, dynamic compression systems - the formation of defects in the workpiece). In case of identification of technical defects, their elimination is required.
Затем сопоставляют фактические показатели функционирования с выбранными оптимальными значениями, определяют комплекс необходимых действий, направленных на устранение неэффективности, в частности: оценивают возможность изменения параметров для достижения целевых показателей качества, проводят необходимые ремонтно-обслуживающие мероприятия для соответствующих узлов агрегатов. Управление осуществляется посредством монитора человека-машинного интерфейса НМI 4.Then, the actual performance indicators are compared with the selected optimal values, a set of necessary actions aimed at eliminating inefficiencies is determined, in particular: the possibility of changing the parameters to achieve target quality indicators is assessed, the necessary repair and maintenance activities are carried out for the corresponding units of the units. Control is carried out via the human-machine interface monitor HMI 4.
Сочетание статистических моделей мониторинга технического состояния оборудования с анализом отклонений от нормативных значений позволяет осуществлять комплексную оптимизацию параметров функционирования МНЛЗ, а также обеспечивает возможность более точной идентификации мест возникновения дефектов на уровне физических процессов, связанных с отдельными узлами устройств, планировать необходимые ремонтно-обслуживающие мероприятия для соответствующих узлов агрегатов (например, для кристаллизатора – ремонт или замена механизмов качения, для первичного и вторичного охлаждения – устранение утечек воды или замена форсунок, для тянущих роликов – ремонт или замена редуктора, подшипников или роликов.)The combination of statistical models for monitoring the technical condition of equipment with the analysis of deviations from standard values allows for comprehensive optimization of the CCM operating parameters, and also provides the ability to more accurately identify the locations of defects at the level of physical processes associated with individual units of devices, to plan the necessary repair and maintenance activities for the corresponding units of units (for example, for a crystallizer - repair or replacement of rolling mechanisms, for primary and secondary cooling - elimination of water leaks or replacement of nozzles, for pulling rollers - repair or replacement of a gearbox, bearings or rollers.)
Рассмотрим пример использования способа для машины непрерывной разливки стали (МНЛЗ), включающую в себя поворотный стенд, тележку промежуточного ковша, кристаллизатор, системы первичного и вторичного охлаждения, тянущие ролики, ролики мягкого обжатия, системы гидравлики, системы охлаждения оборудования, машину газокислородной резки. Интерфейс с расчетными параметрами представлен на Фиг.2.Let us consider an example of using the method for a continuous steel casting machine (CCM), which includes a rotary stand, a tundish trolley, a crystallizer, primary and secondary cooling systems, pulling rollers, soft compression rollers, hydraulic systems, equipment cooling systems, and an oxy-fuel cutting machine. The interface with the calculated parameters is shown in Fig. 2.
Из значений показателей видно, что параметры МНЛЗ работают нормально. Фактические показатели для основных агрегатов отличаются от нормативных незначительно. В интерфейсе по Фиг.2 для каждого агрегата имеются текущие показания на данный момент времени. По всем агрегатам показано зеленое табло, которое означает, что агрегат работает в норме. При загорании табло с красным цветом – означает о дефекте и необходимости в ремонте.It is clear from the values of the indicators that the CCM parameters are operating normally. The actual indicators for the main units differ slightly from the standard ones. In the interface in Fig. 2, there are current readings for each unit at a given time. A green board is shown for all units, which means that the unit is operating normally. When the red board lights up, it means a defect and the need for repair.
Литература:Literature:
[1] CN106094755(A) МПК G05B19/418, опубл. 09.11.2016). 1. МУ 34-70;[1] CN106094755(A) IPC G05B19/418, published 09.11.2016). 1. MU 34-70;
[2] US 08/255586, ARCH DEVEIOPMENT CORPORATION, 17.12.1996;[2] US 08/255586, ARCH DEVEIOPMENT CORPORATION, 12/17/1996;
[3] RU 2739727 С1, МПК G05B23/00 G8B13/02, опублик. 28.12.2020, бюл. №1.[3] RU 2739727 C1, IPC G05B23/00 G8B13/02, published 28.12.2020, Bulletin No. 1.
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2825196C1true RU2825196C1 (en) | 2024-08-21 |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5586066A (en)* | 1994-06-08 | 1996-12-17 | Arch Development Corporation | Surveillance of industrial processes with correlated parameters |
| US7739096B2 (en)* | 2000-03-09 | 2010-06-15 | Smartsignal Corporation | System for extraction of representative data for training of adaptive process monitoring equipment |
| CN101192062B (en)* | 2006-11-30 | 2011-05-11 | Abb研究有限公司 | Method and device for monitoring the condition of an industrial robot |
| US9152530B2 (en)* | 2009-05-14 | 2015-10-06 | Oracle America, Inc. | Telemetry data analysis using multivariate sequential probability ratio test |
| RU2739727C1 (en)* | 2020-07-06 | 2020-12-28 | Акционерное Общество "Ротек" | Method and system for remote monitoring and prediction of state of process objects |
| RU2780968C1 (en)* | 2021-08-26 | 2022-10-04 | Акционерное Общество "Ротек" | Method and system for monitoring equipment based on joint statistical and physical modelling |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5586066A (en)* | 1994-06-08 | 1996-12-17 | Arch Development Corporation | Surveillance of industrial processes with correlated parameters |
| US7739096B2 (en)* | 2000-03-09 | 2010-06-15 | Smartsignal Corporation | System for extraction of representative data for training of adaptive process monitoring equipment |
| CN101192062B (en)* | 2006-11-30 | 2011-05-11 | Abb研究有限公司 | Method and device for monitoring the condition of an industrial robot |
| US9152530B2 (en)* | 2009-05-14 | 2015-10-06 | Oracle America, Inc. | Telemetry data analysis using multivariate sequential probability ratio test |
| RU2739727C1 (en)* | 2020-07-06 | 2020-12-28 | Акционерное Общество "Ротек" | Method and system for remote monitoring and prediction of state of process objects |
| RU2780968C1 (en)* | 2021-08-26 | 2022-10-04 | Акционерное Общество "Ротек" | Method and system for monitoring equipment based on joint statistical and physical modelling |
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111308991B (en) | A method for identifying faults in coal mill operation and its application | |
| CN102360195B (en) | Early warning system and method for state monitoring and fault monitoring of marine main engine | |
| CN110701137B (en) | Intelligent online detection and diagnosis device and method for hydraulic system of heading machine | |
| CN111098463A (en) | Injection molding machine fault diagnosis system and diagnosis method | |
| CN102107224A (en) | Method for judging thickness abnormality of thickness tester and hot-rolled plate during hot rolling production | |
| CN118295881B (en) | Packaged data supervision system and method for chip grid array | |
| CN117927729A (en) | Industrial valve fault remote monitoring and early warning method and system | |
| CN109240253B (en) | Online equipment diagnosis and preventive maintenance method and system | |
| CN119117938A (en) | Crane monitoring system and crane monitoring method | |
| Spiewak et al. | Predictive monitoring and control of the cold extrusion process | |
| RU2825196C1 (en) | Method for complex analysis of continuous casting machine parameters | |
| CN115407712A (en) | Intelligent maintenance system for hydraulic station of steel mill and working process | |
| CN119688009A (en) | Intelligent sensing method for state of pressure forming equipment by fusing multi-source sensor signals | |
| CN114962239A (en) | Equipment fault detection method based on intelligent Internet of things | |
| JP2755782B2 (en) | Rolling line diagnostic system | |
| CN212550002U (en) | A coal mill running state monitoring system | |
| RU2619399C1 (en) | System for controlling operability of automated processing facilities of gas pipeline systems | |
| EP3955707A1 (en) | Method and system for predicting a failure probability of a component of an x-ray system | |
| JP7217593B2 (en) | Predictive diagnosis system | |
| KR102781549B1 (en) | Engine Anomaly Detection and Prediction System and Method for Ship | |
| KR101159540B1 (en) | Method for examining badness of main drive in rolling mill | |
| CN113505043A (en) | Cigarette equipment state monitoring method based on real-time data collection | |
| CN117168865B (en) | Electromechanical device protection system | |
| CN120576084B (en) | A self-maintenance method and system for large screw pump shaft seal | |
| LU508736B1 (en) | Edge data processing method and system based on production management |