Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии

Диссертационная работа:

Кравцова Ольга Александровна. Алгоритмизация систем диагностики состояния элементов конструкций металлургических агрегатов : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.06 / Кравцова Ольга Александровна; [Место защиты: Том. гос. ун-т систем упр. и радиоэлектроники (ТУСУР) РАН].- Новокузнецк, 2009.- 182 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/2328

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 4

Глава 1. Основы построения систем технической диагностики элементов
конструкций металлургических агрегатов 9

1.1 Обобщенное представление технической диагностики 9

1.2 Аналитический обзор действующих систем диагностики элементов
конструкций технологических объектов 14

1.2.1 Системы контроля состояния футеровки горна доменной печи 14

1.2.2 Система контроля состояния процесса продувки при внепечной
обработке стали 24

1.2.3 Методы обнаружения изменений свойств анализируемых
процессов 27

1.3 Основы вейвлет-преобразования 40

Выводы по первой главе 51

Глава 2. Совершенствование алгоритмов систем диагностики элементов
технологических объектов 53

  1. Сопоставление методов структурного анализа временных рядов данных53

  2. -Задача повышения эффективности вейвлет-преобразования 70

2.3 Применение показателей "сложностного" подхода в задаче оценивания
возможного будущего состояния диагностируемого объекта 89

  1. Понятие сложности в системах управления 89

  2. Сравнительный анализ различных показателей сложности 91

2.3.3 Задача прогнозирования будущего состояния диагностируемого
объекта 104

Выводы по второй главе 121

Глава 3. Совершенствование систем диагностики элементов технологических
объектов 123

3.1 Модернизация системы диагностики состояния футеровки горна
доменной печи 123

  1. Описание действующей системы контроля разгара горна ОАО НКМК 123

  2. Модернизированная система диагностики состояния футеровки горна доменной печи 132

3.2 Модернизация системы диагностики состояния продувочной фурмы на
установке продувки стали газом 144

3.2.1 Описание действующей системы диагностики состояния
продувочной фурмы АКОС 144

3.2.2 Модернизированная система диагностики состояния продувочных
устройств на установке внепечной обработки стали 148

Выводы по третьей главе 161

Заключения и выводы 162

Список литературы 164

Приложение 179

Введение к работе:

Актуальность темы. Включение в состав систем управления подсистем диагностики технического состояния как отдельных элементов конструкции, так и объекта управления в целом, позволяющих получить своевременную и надежную информацию о неисправности того или иного металлургического агрегата, необходимо для обеспечения безопасности работы технологического персонала, повышения эксплуатационной надежности и увеличения продолжительности кампании объектов управления.

Известные в настоящее время методы диагностики состояния элементов металлургических агрегатов, основанные на прямых и косвенных измерениях отдельных контролируемых величин, связаны с решением прямой и обратной задач нестационарной теплопроводности, а также с обработкой большого количества данных, например, при формировании множества возможных вариантов характерных состояний металлургических агрегатов или элементов их конструкции. Однако адекватность математических моделей реальным условиям нарушается из-за нестабильности теплотехнических и геометрических характеристик, являющихся основными параметрами математических моделей нестационарной теплопроводности, огнеупорных материалов, используемых для футеровки.

Повысить эффективность действующих автоматизированных систем диагностики состояния элементов металлургических агрегатов можно посредством использования в их составе дополнительного алгоритмического модуля, в реальном времени выявляющего структурные изменения нестационарных контролируемых сигналов. Эти изменения, как правило, свидетельствуют о произошедших отклонениях в техническом состоянии контролируемого объекта. Полученную информацию о выявленных структурных особенностях в анализируемых сигналах целесообразно использовать для прогнозирования дальнейшей динамики контролируемых величин. Функционирование такого типа алгоритмического модуля позволит своевременно обнаружить предаварийную ситуацию.

Объектом исследования. Высокотемпературные металлургические агрегаты и элементы их конструкции.

Предметом исследования являются системы диагностики технического состояния элементов конструкций металлургических агрегатов.

Цели и задачи диссертации. Основной целью работы является разработка методики и алгоритмов диагностирования технического состояния элементов конструкций металлургических агрегатов с применением методов обнаружения локальных особенностей контролируемых сигналов. В соответствии с основной целью решаются следующие задачи:

обобщение и дополнение теоретических и практических разработок по технической диагностике элементов конструкций металлургических агрегатов;

разработка алгоритма оценивания технического состояния элементов конструкций металлургических объектов, основными компонентами которого являются блоки структурного анализа и прогнозирования динамики контролируемых сигналов с учетом изменяющихся свойств этих сигналов;

разработка алгоритма повышения информативности краевых зон вейвлет-спектрограмм, обеспечивающего оперативное построение вейвлет-спектрограмм в режиме реального времени;

формирование структуры алгоритма определения значений вейвлет-сверток, увеличивающего быстродействие вейвлет-анализа;

конкретизация алгоритмов оценивания технического состояния элементов конструкций металлургических агрегатов.

Методы выполнения работы. Использованы теоретические и практические разработки теории нелинейной динамики, методы полиномиальной аппроксимации и экстраполяции, методы фильтрации контролируемых сигналов, методы численного моделирования.

Научная новизна

Методика обнаружения дефектов технического состояния элементов конструкций металлургических агрегатов, отличающаяся оперативным выявлением локальных изменений контролируемых сигналов, характеризующих состояние диагностируемых элементов (на основе вейвлет-анализа).

Способ повышения информативности краевых зон вейвлет–спектрограмм с использованием типовых функций, отличающийся оперативным построением вейвлет-спектрограмм и сокращающий объем вычислений при построении вейвлет-спектрограмм в 2 и более раз.

Алгоритм рекуррентного определения вейвлет–свертки, уменьшающий вычислительные затраты на 19-23%, по сравнению с классическим алгоритмом расчета вейвлет-свертки.

Структура распараллеленного алгоритма вейвлет-анализа измеряемых сигналов с использованием рекуррентного определения вейвлет-свертки, применение которой уменьшает вычислительные затраты в 2 и более раз.

Алгоритмы обнаружения дефектов технического состояния элементов конструкций металлургических агрегатов непрерывного и циклического действия, которые, в отличие от действующих, содержат процедуру структурного анализа временных рядов данных с использованием полученных разработок.

Алгоритм определения возможного будущего технического состояния элементов конструкций объектов управления, отличающийся одновременным получением нескольких вариантных оценок технического состояния диагностируемого объекта.

Практическая значимость

Предложенные методика и алгоритмы позволяют:

совершенствовать системы диагностики технического состояния элементов конструкций металлургических агрегатов путем внедрения дополнительного алгоритмического модуля;

выявлять предаварийные зоны диагностируемых элементов конструкций металлургических агрегатов;

определять возможное будущее техническое состояние диагностируемых элементов конструкций металлургических агрегатов;

повысить информативность краевых зон вейвлет-спектрограмм и обеспечить их построение в режиме реального времени;

уменьшить временные затраты на выявление локальных изменений контролируемых сигналов за счет использования распараллеленной структуры вейвлет–анализа и рекуррентной формы вычисления вейвлет-свертки.

Разработанные методика и алгоритмы применимы к любым диагностируемым технологическим объектам.

Полученные результаты могут быть использованы при обучении студентов вузов соответствующих специальностей, а также при повышении квалификации технологического персонала промышленных предприятий.

Предмет защиты и личный вклад автора. На защиту выносятся:

методика и алгоритмы обнаружения дефектов технического состояния элементов металлургических агрегатов, отличающиеся ранним обнаружением локальных изменений измерительных сигналов (на основе вейвлет-анализа);

алгоритмы повышения информативности краевых зон вейвлет-спектрограмм и рекуррентного расчета вейвлет-свертки;

структура распараллеленного алгоритма вейвлет-анализа анализируемых сигналов с использованием рекуррентного определения вейвлет–свертки;

алгоритм определения возможного будущего технического состояния элементов конструкций объектов управления, структура которого содержит блоки, осуществляющие вейвлет-анализ контролируемых сигналов, определение и формирование последовательности показателей сложности и их экстраполяцию.

Личный вклад автора заключается в совершенствовании алгоритма вейвлет-анализа, в постановке задач, разработке и исследовании алгоритмов; конкретизации полученных результатов применительно к системам контроля состояния огнеупорной кладки горна доменной печи и контроля состояния продувочной фурмы на установке обработки стали инертным газом.

Реализация результатов работы. Разработанные алгоритмы обнаружения дефектов технического состояния элементов конструкций металлургических агрегатов непрерывного и циклического действия, включающие алгоритм определения возможного будущего технического состояния элементов конструкций объектов управления, приняты к использованию на ОАО “Новокузнецкий металлургический комбинат”
(ОАО НКМК). Разработанные методы и алгоритмы используются в учебном процессе Сибирского государственного индустриального университета
(г. Новокузнецк) и Кузбасской государственной педагогической академии
(г. Новокузнецк).

Апробация работы. Основные положения диссертации освещались на 8 конференциях: 5-я Всероссийская научно-практическая конференция “Системы автоматизации в образовании, науке и производстве” (Новокузнецк, 2005); 2-я Всероссийская научно-практическая конференция “Моделирование, программное обеспечение и наукоемкие технологии в металлургии” (Новокузнецк, 2006); 3-я Международная научно-практическая конференция “Технолого-экономическое образование в XXI веке” (Новокузнецк, 2004, 2005, 2006); Всероссийская научно-практическая конференция “Металлургия: новые технологии, управление, инновации и качество” (Новокузнецк, 2006, 2008); 4-я Международная научно-практическая конференция “Электронные средства и системы управления: опыт инновационного развития ” (Томск, 2007).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ, из них 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, 2 патента РФ на изобретение и 14 работ - материалы научно-технических и научно-практических конференций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и содержит 179 страниц основного текста, включая 59 рисунков и 9 таблиц. Библиографический указатель содержит 134 наименования.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net