Автоматизация производства чугуна и стали

Сложность и случайный  характер явлений, протекающих в  доменной печи, затрудняют аналитическое  детерминированное описание процесса, поэтому для его идентификации  часто используются методы математической статистики и статистической динамики. Уравнения множественной регрессии  позволяют с известной погрешностью прогнозировать некоторые явления, а методы планируемого эксперимента и статистической динамики дают возможность  оценить усредненные динамические характеристики доменной печи по различным  каналам. Оценивая трудности получения  информации, сложность процесса, ограниченность возможностей управления, следует отметить, что доменный процесс достаточно управляем. Это доказывается практикой  работы технологов – доменщиков России, добивающихся высоких показателей  работы мощных доменных печей.

Контрольно-измерительная  аппаратура, установленная на доменных печах, позволяет получить доступную  для измерения рабочую информацию о технологическом процессе, а  также о состоянии печи и вспомогательного оборудования. Кроме того, она должна обеспечить безопасность работы всех агрегатов, составляющих комплекс доменного  производства.

Контролируемыми параметрами  являются:

1. Химический состав и физические свойства шихтовых материалов: рудно-флюсовой части и кокса.

Эта информация поступает  периодически и сравнительно редко (один раз в смену или в сутки). Она используется для коррекции  шихтовки доменной плавки. Разрабатываются  методы автоматического отбора представительной пробы материалов и средства для  экспресс-анализа состава материалов, в частности квантометры, рентгеновские  спектрометры и др. Более частый контроль состава шихты позволит корректировать шихтовку по ходу доменной плавки, что существенно уменьшит возмущения процесса по этому каналу.

 

2. Загрузка шихтовых материалов.

Сюда входят: рудная  и коксовая  подачи, количество подач, порядок загружаемых материалов, работа конусов, уровень засыпи и  скорость схода шихты, положение  вращающегося распределителя шихты, распределение  материалов в печи.   

3.    Состояние верхней зоны печи (колошника).

Здесь контролируются: давление  и температура  в  газоотводах, давление колошникового  газа, расход  и давление  пара, подаваемого в печь, давление в  междуконусном пространстве, температуры  по окружности  и по диаметру  колошника, содержание СО, СО₂ и Н₂ в колошниковом газе и по диаметру колошника (проводится периодически).

4.     Состояние шахты печи.

На нескольких горизонтах шахты по окружности в кладку вмонтированы термопары, контролирующие температуру  по окружности шахты на данном горизонте. Измеряются расход  и давление  охлаждающей воды на различных горизонтах шахты. В средней части шахты  встраивается отборное устройство, позволяющее  измерять перепады статического давления между кольцевым воздухопроводом  и серединой шахты АРН (нижний перепад) и между серединой шахты  и колошником  (верхний перепад). Измеряется также общий перепад  давления по шахте печи от кольцевого воздухопровода  до колошника. Измерение  перепадов статического давления позволяет  судить о гидравлическом сопротивлении  столба шихтовых материалов на различных  участках шахты печи.

5.      Параметры комбинированного дутья.

Количество, давление  и температура  холодного дутья, количество  и давление  природного газа, количество  и давление  кислорода, содержание кислорода в дутье, влажность дутья, температура дутья, распределение дутья и природного газа по фурмам доменной печи.

6.    Состояние нижней зоны печи (горн).

Измеряются температуры  в фурменной зоне, температуры  лещади  и фундамента печи  на нескольких – уровнях. Контролируются на выпусках температура чугуна  и шлака. Содержание кремния, серы и  марганца в чугуне, основность шлака.

Продукты плавки исследуются периодически (на выпусках) и сведения об их составе получаются с опозданием. Внедрение современных  методов экспресс-анализа позволит ускорить получение этой важной информации.

7.   Технико-экономические показатели плавки.

Производительность  печи, расход углерода на тонну чугуна, к. и. п. о., себестоимость продукции  оцениваются по результатам работы доменной печи за сутки.

8. Тепловое состояние воздухонагревателей. Здесь контролируются общее количество и давление газа, расходуемого на обогрев воздухонагревателя; расход газа на обогрев каждого воздухонагревателя; температуры купола  и продуктов сгорания, покидающих воздухонагреватель, разрежение перед дымовым шабером. На различных участках дымового и воздушного трактов устанавливают сигнализаторы перепада давления, обеспечивающие безопасность перевода воздухонагревателя с режима обогрева на режим «дутья».

Система контроля основных параметров доменного процесса представляет сложный комплекс датчиков, преобразователей и вторичных приборов. Количество щитов, пультов и стендов, на которых  размещается эта аппаратура, непрерывно растет. Информация становится трудно обозримой и персонал, обслуживающий печь, не в состоянии полностью использовать ее для оперативного управления процессом.

В настоящее время  на мощных доменных печах устанавливают  системы централизованного контроля (СЦК), а показатели основных параметров процесса, кроме регистрации на бланках  и перфокартах, выносятся также  на мнемонические схемы в виде цифровой индикации, причем индикаторы расположены в точках мнемосхемы, соответствующих положению датчика  на объекте. Примечание СЦК и мнемосхем  дает возможность более рационально  использовать всю информацию, поступающую  от системы контроля доменного процесса, и выдавать ее в форме, удобной  для ввода в управляющие вычислительные машины. В системе СЦК может  быть предусмотрена предварительная  обработка данных: сглаживание, усреднение, расчет комплексных показателей, что  облегчает анализ информации.  

Заключение

Лидирующую роль в управлении доменного процесса вели, ведут и будут вести специалисты металлурги. Каждая система локального управления технологическим процессом включает в себя большое количество компонентов (входные и выходные параметры, принципиальная схема, алгоритм, структурная схема, функциональная схема, аппаратурное обеспечение и т.д.). Ключевыми, в конечном счете, являются аспекты, связанные со знанием природы и основных закономерностей доменного процесса, а приоритетным носителем этих знаний является специалист-технолог доменного процесса.

Не случайно первыми разработчиками автоматического управления доменным процессом были (и остаются) специалисты и ученые в области доменного производства, а не вычислительной техники, хотя роль последних в автоматизации металлургических процессов, а в частности доменного, конечно же, значительна. Тем не менее, решение проблемы заключается не только и не столько в создании соответствующей аппаратуры автоматизации, «но главным образом в полном овладении процессом, в установлении точных закономерностей взаимозависимостей параметров, характеризующих режим печи, их связи с факторами, воздействующими на режим плавки». Поэтому главенствующая роль в процессе автоматизации металлургического процесса, в том числе доменного, принадлежит технологам.

 

Список  литературы

1. Беленький A.M. и др. Автоматическое управление металлургическими процессами. - М.: Металлургия, 1989. - 384 с.
2. Бойко В.И., Смоляк В.А. Автоматизированные системы управления технологическими процессами в черной металлургии. Днепродзержинск: ДГТУ, 1997. - 576 с.
3. Глинков Г.М. и др. Проектирование систем контроля и автоматического регулирования металлургических процессов. – М.: Металлургия, 1986. – 352 с.
4. Тверской Ю.С. Локальные системы управления. – Иваново, 
   2011. – 128 с.

 

 

Задача

Задание: Построить асимптотическую ЛАЧХ звена с передаточной функцией _. Значение v=-1,0,1.

Решение:

 

 

 

 

V=1

V=0

V= - 1