Интегрированное управление энергоемкостью металлургического производства

Управление эффективностью технологическими процессами происходит в рамках организационной структуры промышленного предприятия. В данных структурах для осуществления технологического планирования и контроля производственной деятельности подразделений, как правило, организуется технологическое управление (ТУ). Одной из функций технологического управления является нормирование и контроль потребления ресурсов. С этой целью ТУ исходя из производственного задания на выпуск продукции устанавливает для производственных подразделений плановые показатели потребления ресурсов. По окончании планового периода ТУ осуществляет контроль выполнения отчетных показателей и дает управляющую информацию по устранению отклонений. Общая схема взаимодействия ТУ с производственными подразделениями приведена на рис. 1.

Производственное задание

Т

Плановые показатели

Отчетные показатели

Производственные подразделения

Рис. 1. Схема управления эффективностью подразделений

На уровне производственных подразделений с точки зрения энергетики ведение технологических процессов характеризуется энергетическими характеристиками. В общем случае энергетические характеристики представляют собой зависимости

W i = F i (П , y т i ; u i , v i , z i , y i ) ,                                                                              (1)

где Wi – объем потребляемых ресурсов i-м технологическим процессом; Пi –объем выпуска продукции; yтi – уставки режимных параметров; ui – управляемые параметры; vi – измеряе- мые неуправляемые параметры; zi – неизмеряемые неуправляемые параметры; yi – выходные параметры.

Для производственных подразделений ставится задача – на основе управления технологическими процессами минимизировать потребление ресурсов при заданных уровнях производительности. Аналитически данное задание можно представить в следующем виде:

W = min const

{ u _i } { v _i , z _i , y _i }

F_i ( П_i , y _{т i} ; u _i ,

v _i , z _i , y _i ).

В соотношении (2) параметры u _i , v _i , z _i , y _i являются связанными и не определяются на уровне ТУ. Это означает, что управляемые параметры u _i определяются на уровне производственных подразделений из условия минимума потребления ресурсов, а процесс управления организован таким образом, чтобы выходные параметры y _i в пределах заданных допусков соответствовали требуемым значениям y _{т i} при минимизации влияния возмущающих факторов v _i , z _i . В этом случае на уровне ТУ свободными для выбора являются параметры П _i , y _{т i} . Из них уставки режимных параметров, как правило, выбираются на этапах проектирования и наладки технологического процесса с учетом условия минимизации потребления ресурсов. Поэтому свободным параметром на уровне ТУ часто оказывается только объем продукции. В таком случае объемы потребления ресурсов напрямую зависят от объемов продукции:

W min = f_t (H i ). (3)

На практике энергетическую эффективность технологического процесса оценивают показателем энергоемкости. Энергоемкость определяется соотношением bi =

W_i min П i

f i H = Ф i ( H i )•

Пi

Конкретная зависимость энергоемкости от объемов продукции может быть определена на основе данных энергетической экспертизы технологического процесса и данных эксплуатации. В этом случае определение зависимости (4) может быть выполнено, например, как решение задачи математического программирования:

1 N                     ₂

(5а)

(5b)

min n E ( b is -ф i ^{( c} i ; ^H is ) ) ,

^{{ c} i }    ^ s = 1

bi k ^ Ф i ( c i ; ^H ik ) <  ^b ik + A b i , k e K эн .

Здесь b _is , П _is – данные s -го наблюдения при эксплуатации значений энергоемкости и объема продукции i -го технологического процесса соответственно; N – общее число наблюдений; c i - вектор структурных параметров зависимости ф i ( • ) энергоемкости b i от объема продукции П _i ; b _ik , П _ik – данные k -й экспертизы значений энергоемкости и объема продукции соответственно; A b i - технологический допуск по энергоемкости; K _эн - индексное множество энергетических экспертиз.

Постановка задачи (5) состоит из двух частей. Первая часть (5а) представляет собой среднеквадратичную ошибку отклонений фактических данных по энергоемкости от теоретических, предсказываемых зависимостью (5.4) на множестве данных эксплуатации. Вторая часть (5b) представляет собой ограничения на теоретическую зависимость, налагаемые по данным энергетической экспертизы технологического процесса.

На основе решения задачи (5) может быть построена программа прогнозирования и контроля

Казаринов Л.С., Барбасова Т.А.

Интегрированное управление энергоемкостью металлургического производства потребления энергетических ресурсов промышленного предприятия. В качестве примера на (рис. 2) приведена экранная форма отчета о потреблении электроэнергии за отчетный месяц для металлургического предприятия.

Рис. 2. Экранная форма отчета о потреблении электроэнергии

Выводы

Для эффективной организации интегрированного планирования и управления энергоемкостью технологических процессов металлургического производства в работе предложено использовать методическое, алгоритмическое и программное обеспечение прогнозирования и нормирования энергоемкости производственных процессов на основе комплексного анализа данных энергетических обследований и данных эксплуатации