книги из ГПНТБ / Применение вычислительной техники на металлургическом заводе

2. С И С Т Е М А А В Т О М А Т И Ч Е С К О Г О УПРАВЛЕНИЯ

ризуются высокой степенью использования физического тепла и химической энергии колошникового газа. В свою очередь, использование энергии газа определяется рас­ пределением его по сечению печи.

Необходимое распределение газового потока дости­ гается регулированием газопроницаемости столба ших­ ты путем изменения режима загрузки по периметру ко­ лошника гребней рудной части шихты и кокса, а также изменением последовательности подачи материалов в доменную печь.

По установившейся терминологии участок столба шихты с максимальной (по отношению к остальной ча­ сти) газопроницаемостью, при которой наблюдается по­ вышение температуры газового потока и снижение содержания в нем углекислоты, характеризуется как ка­ нальный ход печи. Средством борьбы с таким наруше­ нием хода печи служит загрузка в этот район материа­ лов с минимальной газопроницаемостью (откосов руд­ ной части шихты).

Если же количество и температура газа, проходя­ щего через участок столба, резко снижаются, а содер­ жание углекислоты возрастает, то принято считать, что в этом районе «тугой ход», ликвидация которого осуще­ ствляется путем загрузки в этот район материалов с максимальной газопроницаемостью (откосов кокса).

Важным фактором, обеспечивающим интенсивную и ровную работу печи, является своевременное опреде­ ление нарушений нормального хода печи и предотвра­ щение их развития. Установлено, что для ликвидации своевременно обнаруженных «каналов» требуется изме­

.82

пределепием шихтовых материалов и газового потока на периферии колошника на базе вычислительной машины УМВД. Система прошла длительные успешные испыта­ ния на доменных печах завода. Блок-схема системы АВР

Рис. 15. Схема системы автоматического управления вращающимся распре­ делителем шихты

термопар /, установленных в газоотводах печи (датчи­ ки первой группы), и 18 термопар 2, установленных по периферии печи под уровнем засыпи (датчики второй группы). Сигналы с датчиков температуры поступают каждый по своему каналу на блоки усреднения .3, на вы­ ходе которых напряжение соответствует среднему ариф­ метическому значению измеряемых температур.

В системе применены два канала сбора и обработки информации с целью определения квадранта печи с на­ рушенным газовым потоком (канал а) и уточнения ме­ ста нарушения газораспределения в данном квадранте (канал б).

Сопоставление температур / и 2 с их средними зна­ чениями осуществляется в блоках сравнения 4, где фор­ мируется разность температур — средней и местной. Если эта разность больше или меньше установленной

в блоке сравнения зоны нечувствительности, то па вы­ ходе блока сравнения появляется сигнал, характеризу­ ющий величину и знак отклонения температуры от сред­

ка ведется так, что с центром этой зоны совпадают греб­ ни рудной сыпи;

84

4) при появлении зоны с тугим ходом загрузка ве­ дется так, что с центром этой зоны совпадают гребни коксовой подачи.

По сигналу из блока 6 УМВД определяет характер необходимого технологического режима и через блок выдачи управляющего импульса 7 воздействует на стан­ цию преобразования и усиления 8, которая изменяет программу работы станции управления вращающегося распределителя 9. Исполнительным элементом системы является двигатель BP JO.

На рис. 16 приведены кривые характерного распре­ деления температуры газа в газоотводах при наличии нарушения равномерности газового потока. Точка Р на рис. 16 обозначает начало регулирования. Через четыре подачи после начала регулирования началось выравни­ вание температур в газоводах. В общем случае ликви­ дация нарушений равномерности распределения газово­ го потока завершается через 2—5 подач.

Для оценки правильности выбранного режима рас­ познавания устойчивой тенденции процесса, при кото­ ром длительность предыстории составляет около 20 мин, применен метод теории случайных функций [28]. На вы­ бранном конечном интервале времени Ат изменения

Определение устойчивости нарушений нормального протекания процесса системой АВР имеет вероятност­ ный характер, т. е. накопление заданного числа откло­ нений параметра от заданного значения считается при-

85

знаком устопчнвого нарушения равномерного распреде­ ления газового потока.

Пользуясь методами расчета статистически оптималь­ ных динамических систем [29, 30], можно определить среднеквадратическую ошибку а воспроизведения пара­ метра с учетом преобразования его, осуществляемого си­

режимов накопления информации позволяет найти оп­

86

где |л0, (.ii, j-Ц—моменты оптимальной весовой функции, выраженные через оператор N.

HT) • 0(7" : т„),

где то — период экстраполяции (прогноза).

денции.

Найденные по ряду реализаций значения среднеквадрэтического отклонения и скорости спадания ветвей кор­ реляционной функции случайной составляющей равны соответственно о ѵ = 15 град, а = 0 , 0 2 1/мин.

В соответствии с изложенной методикой проведен расчет зависимостей оОПт = }(&Т) ; а д = / ( Л Г ) ,

тенденций процесса показаны на рис. 17. Минимум по­ грешности достигается при Дт=16-т-20 мин, что соот­ ветствует экспериментально подобранной величине пе­ риода накопления информации.

По результатам промышленной эксплуатации АВР с машиной УМВД выполнено исследование эффективно­ сти ее применения.

При исследовании эффективности системы в качест­ ве основных критериев сравнительного анализа приня­ ты: расход кокса, производительность печи, содержание углекислоты в колошниковом газе, рудная нагрузка, ши­ рина зоны разброса температур в газоотводах.

87

Исследование эффективности проводили в результа­ те многократного чередования периодов работы доменнон печи с ручным и автоматическим регулированием газового потока. Период чередования был выбран дли­ тельностью семь суток.

у.\ \

томатическом управлении распределением газового пото­ ка на колошнике системой АВР с вычислительной ма­ шиной УМВД работа доменной печи протекает эконо­ мичней и производительней, чем при обычном управле­ нии мастером печи. При этом: удельный расход кокса

до 13,65%), рудная нагрузка увеличилась на 1% (с3,275 до 3,310 г/т), ширина зоны разброса температур по га­ зоотводам уменьшилась на 20%.

3. А В Т О М А Т И Ч Е С К О Е РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДУТЬЯ П О Ф У Р М А М Д О М Е Н Н О Й ПЕЧИ

В системах автоматического распределения дутья по фурмам доменных печей вычислительные устройства выполняют ограничен­ ные функции, поскольку при построении таких систем цепи уирав-

88

лепил обычно удается синтезировать из типовых контрольно-изме­ рительных M электрических элементов. Необходимость выполнения вычислительных операций возникает главным образом при форми­

дутья по фурмам доменной печи проводятся в содружестве с Ин­ ститутом автоматики, и в настоящее время на нескольких печах функционируют достаточно работоспособные и эффективные систе­ мы. Действие этих систем основано на поддержании заданных рас­ ходов дутья через отдельные фурмы путем перераспределения по­ стоянного общего расхода дутья между фурмами. Задающий сигнал расхода дутья па фурму формируется пропорционально общему расходу горячего дутья.

Измерение расходов дутья через фурмы осуществляют контро­ лем перепадов давления на местных сопротивлениях фурменных приборов. Выходные ферродииамические преобразователи типа ПФ преобразуют расходы дутья через отдельные фурмы в аналоговые

электрические сигналы, которые в дальнейшем используют и в узле формирования задания, н в узле определения ошибки регулирования. Общий расход горячего дутья на печь определяют непрерывным автоматическим суммированием расходов дутья через отдельные

89

равен 1/Л'. Таким образом, выходном сигнал делителя равен зада­ нию расхода дутья через отдельную фурму:

порциональные расходам дутья через отдельные фурмы. Образую­

ским исполнительным механизмом данной фурмы. Исполнительный механизм подключают к регулятору синхронно с работой переклю­ чателя П — одновременно с подключением ко входу регулятора той или иной фурмы соответствующий исполнительный механизм под­ ключают к выходу регулятора. Исполнительный механизм переме­

Испытания различных систем управления доменным процессом с применением аналоговых п цифровых вы­ числительных устройств, функционирующих на основа­ нии тех или иных алгоритмов, подготовили почву для внедрения в производство системы регулирования теп­ лового состояния печи на базе серийной управляющей вычислительной машины «УМ-1» по алгоритмам ЦНИИЧМ и завода «Азовсталь». Принципиальная схе­

атации в программу машины дополнительно ввели: опе­ ративный контроль работы вторичных датчиков п

90

вводимых данных с указанием времени ввода и адреса; автоматическую регистрацию выдаваемых рекоменда­ ций на самопишущем приборе, находящемся в помеще­ нии пульта управления доменной печыо.

Необходимую точность контроля состава колошнико­ вого газа (содержание в газе СО, Н 2 и С О 2 ) удалось обеспечить, используя информацию о составе колошни­ кового газа от двух самостоятельно работающих ком­ плектов газоанализаторов (см. рис. 19). Средний по двум измерениям состав газа меньше отличается от дей­ ствительного, чем показания одного прибора. В процес­ се эксплуатации системы контроля состава газа уста­ новлено, что проверка газоанализаторов один раз в сут­ ки (по контрольной смеси известного состава) является

91