yandex.metrica
Металлургия марганца

Управление процессом выплавки силикомарганца с применением ЭВМ

Созданная на НЗФ система управления процессом выплавки силикомарганца с помощью ЭВМ включает управляющий комплекс на базе современной ЭВМ, датчики и линии передачи информации, комплекс информационных табло, мнемосхем, ручного ввода информации.

Внедрению АСУ ТП предшествовал большой объем подготовительных, технико-экономических и организационных работ, позволивших не только учесть возможно большее число факторов, влияющих на
ход и эффективность непрерывного процесса получения ферросплавов, но и сформулировать основную задачу управления им.

Установлено, что расход электроэнергии на физическую тонну сплава Q описывается зависимостью

формула

где Aэ.ш. — расход энергии на тонну шихты, ГДж/т; [Mn] и 〈Mn〉 — коэффициенты содержания марганца в металле и шихте соответственно; η — коэффициент перехода марганца в металл. Полезную мощность на электроде Pэ следует определять как

формула

где Iэ — ток в электроде, кА; Rэ — активное сопротивление подэлектродного промежутка, МОм; G — часовой проплав шихты электродом, т/ч, т. е. управление электрическим режимом плавки сводится к выбору для каждого типоразмера печи и состава сплава значений Iэ и Rэ, обеспечивающих оптимальный (заданный) уровень Aэ.ш..

Внедрение системы осуществлялось поэтапно. Это дало возможность охватить сложный процесс плавки по этапам и одновременно повысить квалификацию обслуживающего ЭВМ и печь персонала. Параллельно проводилась наладка системы и исследования по разработке алгоритмов управления.

Задача первого этапа состояла в обеспечении работы АСУ ТП в режиме сбора, обработки и выдачи информации в соответствии с утвержденным заданием. В ходе первого этапа была проведена проверка, в какой мере технические средства, разработанный метод расчета параметров печи, связь их с электротехническими режимами плавки, их влияние на технико-экономические показатели процесса и разработанные предполагаемые алгоритмы управления могут быть использованы для автоматического управления процессом.

Началом второго этапа внедрения явилась реализация программ «Электрический режим», «Шихта» и «Выпуск». В программе «Электрический режим» за управляющие воздействия приняты переключения ступеней напряжения и перепуск электродов. Программа базируется на системе управлений, охватывающих возможные состояния электрического режима плавки и режима перепуска электродов. Алгоритмы предусматривают стабилизацию мощности фазы по току и активному сопротивлению. Перепуск электродов выполняется по усредненному и текущему значениям с учетом количества энергии, затраченной на коксование электрода в зоне контактных щек. Плавка ведется на неподвижных электродах. Управление ступенями напряжения осуществляется непосредственно от ЭВМ (прямым воздействием на переключатели ступеней трансформаторов). Перепуск электродов вначале выполнялся плавильщиком после поступления команды от ЭВМ на световое табло «Перепустите электрод № ». В настоящее время эту операцию осуществляет ЭВМ. Величина перепуска электродов измеряется системой автоматически и выдается на цифровые индикаторы и печать.

Программа «Шихта» включает алгоритмы, на основании решений которых система выдает нужное сообщение. Ее целью является стабилизация химического состава металла и шлака (расплава) и минимизация расхода сырьевых материалов и электроэнергии. При изменении химического состава расплава или нарушении баланса углерода в ванне печи система корректирует соотношение компонентов. Задание на корректировку выдается ЭВМ с учетом усредненных предыдущих значений состава расплава и активного сопротивления ванны печи.

Программа «Выпуск» предусматривает оптимизацию режима выпусков. Это диктуется необходимостью своевременного выпуска расплава равномерно из каждой летки (печь оборудована тремя летками) для обеспечения ровного хода печи. Команда на выпуск расплава подается на световое табло. Работа по созданным программам ограничила субъективное влияние обслуживающего персонала на ход печи и стабилизировала ее работу по всем технологическим параметрам.

АСУ ТП собирает, обрабатывает и выдает технологическую информацию, контролирует и диагностирует состояние процесса, прогнозирует его ход и управляет плавкой через подсистемы. Одна из них — система дозирования автоматически корректирует навеску восстановителя по влаге. В качестве влагомера используется модернизированное устройство «Нейтрон-3». Измерение влажности и автоматическая коррекция навески стабилизировали массу восстановителя, поступающего в шихтовую смесь. Коррекцию состава шихты осуществляет ЭВМ по алгоритмам управления шихтовым режимом плавки. Баланс углерода в ванне печи диагностируется посредством анализа параметров процесса и состава металла и шлака. В зависимости от отклонения параметров состояния объекта ЭВМ, в память которой занесена программа управления шихтовым режимом, один раз в четыре часа (время можно изменять) рассчитывает и выдает величины навески компонентов и установки дозаторам шихтовых материалов. В результате соответствие углерода восстанавливаемым элементам более постоянно и восстановительные реакции протекают полнее, что сказалось в итоге на расходных коэффициентах.

Управление через ЭВМ электрическим режимом и перепуском электродов сократило аварийные простои печи и удельный расход электродной массы.

Мастер-технолог в режиме диалога с управляющим вычислительным комплексом запрашивает интересующие его параметры процесса и характеристики состояния объекта. Уставки и константы вводятся им с дисплейного модуля. Действия мастера документируются на печатающем устройстве. Наиболее необходимая для анализа работы печи информация выведена на мнемощит. Всего по печи в памяти ЭВМ хранятся данные по 512 параметрам.

Функциональная надежность системы и положенные в основу управления непрерывным процессом плавки ферросплавов полученные аналитические связи позволяют рекомендовать их к применению как для герметичных, так и для закрытых и открытых электропечей независимо от их мощности и номенклатуры выплавляемых сплавов.