Автоматизація процесу керування виробленням холодного дуття в доменному виробництві

Abstract

Дисертаційна робота присвячена розв’ язанню наукової задачі підвищення енергетичної ефективності доменного виробництва шляхом пошуку нових за-кономірностей і взаємозв'язків процесу вироблення і транспортування холодно-го дуття для його автоматизації, що дозволяє максимально знизити викиди в атмосферу стисненого повітря, збагаченого киснем, через повітряно-розвантажувальні клапани.

Використовуючи модифікований принцип симетрії для розв’ язання задачі аналітичного конструювання регуляторів побудована система підпорядковано-го керування тиском та витратами холодного дуття на виході газотранспортної мережі.

Розроблені нові алгоритми керування елементами системи вироблення холодного дуття під час технологічних процесів підключення/відключення по-вітронагрівачів з метою зменшення часу роботи повітряно-розвантажувальних клапанів.

Диссертация посвящена решению научной задачи повышения энергети-ческой эффективности доменного производства путем поиска новых закономерностей и взаимосвязей процесса выработки и транспортировки холодного дутья для его автоматизации, что позволяет максимально снизить выбросы в атмосферу сжатого воздуха, обогащенного кислородом, через воздушно-разгрузочные клапаны.

Опираясь на основные законы термодинамики и механики создано мате-матическое описание динамики паровой конденсационной турбины малой мощности, позволяющее получать динамические механические характеристики агрегата на основании его номинальных параметров, а также установить связь между количеством пара, подаваемого в паросборник, и скоростью вращения вала.

Предложено использование электромеханического позиционера в качест-ве привода устройства подачи пара в турбину, который по основным техниче-ским характеристикам не уступает существующему механико-гидравлическому приводу, и дает возможность построения подчиненной системы управления скоростью вращения паровой турбины.

Осуществлены синтез и структурная реализация алгоритмов управления скоростью вращения паровой турбины и воздуходувки с использованием на-блюдающего устройства, которые обеспечивают динамическую ошибку регу-лирования скорости не более 3% при измени нагрузки ±10% от номинальной.

В отличии от известных моделей трубопроводного транспорта, основан-ных на дифференциальных уравнения газодинамики в частных производных, разработано математическое описание тракта холодного дутья значительной протяженности обыкновенными дифференциальными уравнениями, позволяю-щее установить динамические взаимосвязи между изменениями расхода и давления на входе и выходе газотранспортной сети.

С использованием модифицированного принципа симметрии для реше-ния задачи аналитического конструирования регуляторов построена система подчиненного управления давлением и расходом холодного дутья на выходе газотранспортной сети.

Выполнены экспериментальные исследования построенной системы управления давлением на выходе газотранспортной сети во время технологиче-ского процесса переключения воздухонагревателей. Полученные результаты свидетельствуют о нецелесообразности стабилизации давления, поскольку это приводит к двукратному увеличению расхода на входе в доменную печь, что может нарушить ход доменной плавки.

Предложено применение опережающей во времени подачи задания на увеличение расхода дутья на выходе ГТС по сравнению с моментом открытия шибера на заполнение нагретого воздухонагревателя повышает стабильность расхода дутья, подаваемого в доменную печь, что способствует улучшению ка-чества протекания доменной плавки.

Проведено моделирование работы автоматизированной системы управле-ния элементами газотранспортной сети выработки холодного дутья, с исполь-зованием упреждающего управления. Результаты моделирования показали сни-жение динамического падения расхода дутья до 3,5% от номинального по срав-нению с 11% без имения способа управления.

Полученные алгоритмы управления электромеханическим позиционером устройства подачи пара в паросборник турбины внедрены в проектную практи-ку ООО НИП «ДІЯ» (г.Днепродзержинск).

This thesis research is devoted to the solution of scientific task – the energy ef-ficiency improvement of blast-furnace process by searching new mechanisms and in-terconnections of the process of development and transportation of cold blast for its automation, which allows minimizing atmospheric emissions of compressed oxygen-enriched air through snort valves.

For the purposes of the problem of analytical construction of regulators the sys-tem of subordinated pressure control and cold blast flow at the outlet of the gas transmission network was built based on a modified method of symmetry.

New control algorithms of elements in a system of cold blast development were developed during the process connection / disconnection of air heaters for re-duction of the operation time of snort valves.