Презентация, доклад на тему Автоматизация управления доменным производством

производство
Составление характеристики технических средств по каждому контролируемому и регулируемому параметру
Изучение организации систем автоматизации технологического процесса
Схема автоматизации доменной печи
Управление тепловым режимом доменной печи

завод (ЕМЗ) - градообразующее предприятие 140-тысячного города Енакиево (Донецкая область) и более чем столетним опытом работы. Завод расположен вблизи ж/д станции «Енакиево», в 60-ти км от г. Донецка.
Проектные мощности завода позволяют производить в год: 2,065 млн. тонн чугуна; 2,8 млн. тонн стали 460,5 тыс. тонн проката в год.
Основные виды продукции, выпускаемой на ЕМЗ: передельный чугун жидкий и в чушках, сталь в слитках, непрерывнолитая заготовка квадратного сечения, сортовой и фасонный прокат.
Обзор выпускаемой продукции
Основными видами продукции ЕМЗ являются чугун товарный, непрерывнолитая заготовка, прокат для армирования железобетонных конструкций в прутках, фасонные профили.

Аглодоменное производство включает в себя:
- агломерационный цех (аглофабрика)
- доменный цех с участком
- разливочных машин
- управление по переработке и подготовке металлургических шлаков и металлического лома.
Сталеплавильное производство:
- конвертерный цех
- известково-огнеупорный цех.
Прокатное производство представлено цехом производства проката .
В состав предприятия входят два транспортных подразделения:
- управление железнодорожного транспорта
- автотранспортный цех

для выплавки чугуна и ферросплавов из железорудного сырья. Доменный процесс представляет собой совокупность механических, физических и физико-химических явлений, протекающих в доменной печи. Загружаемые в доменную печь шихтовые материалы в результате протекания доменного процесса превращаются в чугун, шлак и доменный газ. Доменная печь большая металлургическая, вертикально расположенная плавильная печь шахтного типа для выплавки чугуна и ферросплавов из железорудного сырья. Доменный процесс представляет собой совокупность механических, физических и физико-химических явлений, протекающих в доменной печи. Загружаемые в доменную печь шихтовые материалы в результате протекания доменного процесса превращаются в чугун, шлак и доменный газ.

высоких температур, комбинированного дутья и повышенного давления газа на колошнике. Главные из них -- тепломассообмен и восстановление. Возникая в результате противотока опускающихся шихтовых материалов и восходящих газовых потоков, они определяют газодинамику доменного процесса, зависящую от скорости их движения и взаимного контакта в различных зонах доменной печи.
Постоянство границ между ними, в том числе между областями косвенного и прямого восстановления, определяет закономерность и стабильность схода шихтовых материалов с возможно полным использованием восстановительной способности газового потока.
Уменьшение объема шихты и перераспределение ее составляющих становятся минимальными, сохраняя заданное при загрузке материалов в печь распределение, нарушающееся только в зоне когезии и плавления с образованием первичных шлаков. От этого зависят газопроницаемость столба шихтовых материалов с минимальным перепадом статического давления газов в шахте и постоянство дутьевого и температурного режимов в печи.

доменного процесса и экспертных систем, создаваемых для наблюдения за ходом печи и предупреждения возможных отклонений его от установленного режима, не исключают роли человеческого фактора: квалификации специалистов ведущих плавку, их умения правильно и своевременно корректировать ход печи и предупреждать возможные расстройства и аварии. Это главное условие для сохранения стабильного режима печи, основным показателем которого является ровный ход.

природного газа в сочетании с кислородом позволяет получить экономию кокса и в то же время сохранить нормальные газодинамические условия работы печи. При этом увеличение выхода газа на единицу массы сгоревшего у фурм кокса, обусловленное подачей в печь природного газа, компенсируется уменьшением выхода газа вследствие использования кислорода.
Кислород поступает в воздухопровод до воздухонагревателей и поэтому нагревается в них до температуры горячего дутья. Природный газ вдувается в печь в холодном виде (t= 20-30°С), что приводит к дополнительному охлаждению горна. Кроме того, тепло затрачивается на диссоциацию природного газа. Поэтому применение природного газа вызывает необходимость повышения температуры горячего дутья. Применение природного газа ограничивается максимально возможным нагревом дутья и количеством кислорода, которое используется на данной печи.

сигнализации, управления и регулирования технологического процесса и определяющие оснащение объекта приборами и средствами автоматизации.
При комбинированном дутье расход природного газа регулируется в зависимости от расхода дутья, то есть поддерживается их заданное соотношение.

Расход газа и дутья измеряется с помощью сужающих устройств и диференциальных манометров, а также измерительных приборов сигналы с которых, пропорциональны расходам газа и дутья соответственно, поступают на регулятор соотношений. Но предварительно сигнал с измерительного прибора 1г поступает на регулятор соотношения, куда также подаётся сигнал из задатчика, соответствующий заданному значению коэффициента соотношения. Если соотношение между расходом природного газа и дутья не соответствует заданному, регулятор вырабатывает сигнал, который поступает на блок выбора режима управления, затем усиливается с помощью усилителя. Вырабатывается действие, которое управляет , и исполнителый механизм и регулирующий орган изменяют расход газа до тех пор ,пока не будет достигнуто заданное соотношение. В схеме используется дистанционный указатель положения регулирующего органа.

прогресса, применение саморегулирующих технических средств, экономико-математических методов и систем управления, освобождающих человека от участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов или информации, существенно уменьшающих степень этого участия или трудоёмкость выполняемых операций. Требует дополнительного применения датчиков (сенсоров), устройств ввода, управляющих устройств (контроллеров), исполнительных устройств, устройств вывода, использующих электронную технику и методы вычислений, иногда копирующие нервные и мыслительные функции человека. Наряду с термином автоматический, используется понятие автоматизированный, подчеркивающий относительно большую степень участия человека в процессе.
Автоматизируются:
· Производственные процессы;
· Проектирование;
· Организация, планирование и управление;
· Научные исследования.
· Бизнес-процессы

устранение человека от производств, опасных для здоровья, повышение надежности и точности производства, увеличение конвертируемости и уменьшение времени обработки данных.
Автоматизация, за исключением простейших случаев, требует комплексного, системного подхода к решению задачи, поэтому решения стоящих перед автоматизацией задач обычно называются системами, например:
Система автоматического управления (САУ);
Система автоматизации проектных работ (САПР);
Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП).
Автоматизация обладает рядом преимуществ и недостатков в сравнении с предыдущим этапом технического развития.
К основным преимуществам можно отнести:
Замена человека в задачах, включающих тяжелый физический или монотонный труд.
Замена человека при выполнении задач в опасных условиях (а именно: пожар, космос, извержения вулканов, ядерные объекты, под водой и т.д.)
Выполнение задач, которые выходят за рамки человеческих возможностей по весу, скорости, выносливости и т.д.
Экономика улучшения. Автоматизация может вносить улучшения в экономику предприятия, общества или большей части человечества.

замены их труда машинным.
Технические ограничения.
Угрозы безопасности / Уязвимость.
Непредсказуемые затраты на разработку.
Высокая начальная стоимость.
Автоматизация технологического процесса - совокупность методов и средств, предназначенная для реализации системы или систем, позволяющих осуществлять управление самим технологическим процессом без непосредственного участия человека, либо оставления за человеком права принятия наиболее ответственных решений.
Основа автоматизации технологических процессов - это перераспределение материальных, энергетических и информационных потоков в соответствии с принятым критерием управления (оптимальности).

шихтовых бункеров;
2 – управление шихтоподачей и загрузкой;
3 – распределение шихтовых материалов по окружности колошника;
4 – управление дозированием компонентов шихтовых материалов;
5 – стабилизация влажности дутья;
6 – стабилизация расхода кислорода;
7 – стабилизация соотношения расхода природного газа и воздуха с коррекцией на концентрацию кислорода в дутье;
8 – стабилизация распределения дутья и природного газа по фурмам;
9 – стабилизация теплоты сгорания смешанного газа на отопление воздухонагревателей;
10 – управление перекидкой клапанов воздухонагревателей;
11 – стабилизация температуры горячего дутья;
12 – стабилизация температуры купола воздухонагревателей;
13 – оптимальное управление нагревом воздухонагревателей;
14 – управление тепловым состоянием доменной печи;

газового потока по сечению шахты печи;
18 – контроль и управление охлаждением доменной печи и воздухонагревателей;
19 – система централизованного контроля параметров процесса;
20 – стабилизация расхода дутья;
21 – стабилизация давления колошникового газа

Основной задачей при управлении доменным процессом является стабилизация теплового состояния печи, что выражается в постоянстве производительности печи, состава и температуры продуктов плавки.

газов. Это соотношение может изменяться довольно быстро, и при амплитуде колебания соотношения 15–20% колебания в составе чугуна могут достигать 1 – 1,6% [Si]. Из-за инерционности процесса колебания состава чугуна на печи не достигают таких размеров. Для повышения точности контроля теплового состояния печи и прогноза содержания кремния в чугуне необходим контроль расхода дутья, выхода колошникового газа и расхода загружаемых шихтовых материалов. С помощью этих параметров расчетным путем можно получить соотношение интенсивностей движения потоков материалов и газов.
Тепловое состояние печи, т. е. ее температурное поле, неоднозначно связано с ходом процессов восстановления по высоте печи. Если изменяется восстановимость шихты и характер распределения потоков шихты и газа, то печь разогревается с ростом степени косвенного восстановления и степени использования энергии газов. Причиной изменений в этом случае является изменение использования энергии газов, а следствием – изменение теплового состояния печи.

количество (состав) железорудного сырья, то уже изменение температурного поля печи, т. е. ее теплового состояния, является причиной изменения энергии газов.
Многие алгоритмы управления тепловым состоянием доменной печи основаны на первой форме связи (изменение в газовом потоке – причина, изменения в столбе шихты – следствие). При использовании таких алгоритмов необходимо осуществлять как можно более полное зарегулирование возмущений на входе, т. е. стабилизировать соотношение в шихте углерода и кислорода оксидов железа.
Доменная печь как объект регулирования обладает большой инерционностью. При изменении состава шихты переходный процесс длится (2–3)τo (τo – время нахождения материалов в печи, равное 5–6 ч), а при изменении параметров дутья (1–2) τo.
Так как тепловое состояние и степень использования энергии газов взаимно влияют друг на друга (принцип обратной связи), то параметры теплового состояния печи испытывают низкочастотные автоколебания, Так, на печах объем 1200–1400 м3 период колебаний состава чугуна составляет 16–50 ч.

задачей, поэтому контроль и прогноз изменений теплового состояния необходимо вести с использованием всей доступной информации о работе доменной печи. В частности, показатели прямого восстановления можно контролировать по измерениям количеств дутья и газов. Прогноз содержания кремния уточняется, если рассчитывать действительный и расчетный выход чугуна. Температуру колошникового газа можно использовать в качестве контрольного сигнала при прогнозировании колебаний теплового состояния, вызванных временными отклонениями отношений интенсивностей потоков шихты и газа от установившихся величин. Существенную информацию о тепловом состоянии печи могут дать общий (фурмы – колошник) и частные (фурмы – середина шихты, середина шихты – колошник) перепады давления газа в печи, интенсивность излучения из фурменных очагов и т. д.

режима печи для обеспечения равномерного хода и снижения расхода кокса.
Тепловое состояние печи принято оценивать по косвенным параметрам: по содержанию кремния в чугуне на выпуске; по содержанию серы в чугуне.
Дополнительную информацию о тепловом состоянии доменной печи несет температура чугуна и шлака на выпуске, но эти замеры производятся периодически, и они характеризуют состояние печи за прошедший период времени. В этих условиях важное значение имеет выбор критерия и алгоритма управления тепловым режимом. В настоящее время нет единого мнения по выбору критерия управления теплового режима, но можно выделить несколько направлений работ в этой области.

теплового баланса, рассчитанного как для всей печи, так и отдельных участков по высоте шахты.
Разрабатываются алгоритмы оценки текущего теплового состояния и управления тепловым состоянием на основе анализа скоростей изменения некоторых параметров, которые характеризуют тепловое состояние печи. При этом учитывается не только величина, но и знак отклонения выбранного параметра за фиксированный интервал времени.
Разработка методов оценки теплового состояния по характеру изменения температуры поля по вы-соте шахты печи. Измерение температуры в шахте печи на разных горизонтах осуществляется с помощью специальных термозондов, вводимых в рабочее пространство печи на разную глубину по радиусу шахты. При этом оценивается соотношение температур реально измеряемых по отношению к расчетным теоретическим значениям температур на каждом уровне, которые обеспечивали бы максимальную скорость восстановительных процессов.

на выпуске чугуна. Наиболее используемым параметром является содержание кремния в чугуне.
Разработка математических динамических моделей процесса на основе изучения процессов тепло- и массо- переноса, протекающих на различных участках печи.
Разработка нейросетевых моделей оценки теплового состояния доменной печи.
Обилие методов при формировании алгоритмов управления тепловым режимом свидетельствует о том, что точного и объективного метода до сих пор не создано.
В основном алгоритмы управления функционируют в режиме «советчик мастера».

колошникового газа, о температурном поле шахты печи, параметрах комбинированного дутья, температуре, составе чугуна и шлака на выпуске и составе шихтовых материалов.
Вся текущая информация о параметрах, характеризующих температурное состояние печи, поступает на УВМ-2, которая способна реализовать один из ранее названных алгоритмов управления.
Данные о температуре колошникового газа 1, о температурном поле шахты печи 17 по данным отдельных термозондов 16,18, 19, о температуре фурменной зоны 10, температуре чугуна 14 и шлака 15 характеризуют текущее тепловое состояние доменной печи.
Информация о составе чугуна 11 и шлака 13 из экспресс-лаборатории 12 позволяет корректировать тепловое состояние по окончанию результирующей плавки.

колошникового газа формируемая комплексом 2 и 3. Также учитывается влажность, содержащаяся вода в колошниковом газе.
УВМ-2, управляющая тепловым режимом доменной печи корректирует рудную нагрузку через УВМ-1 и выдает управляющие воздействие путем формирования заданного значения в контуре управления:

регулирование температур горячего дутья 5;
регулирование расхода дутья 6;
регулирование влажности дутья 7;
регулирование расхода природного газа 8;
регулирование расхода кислорода 9.