Меньков А.В., Острейковский В.А. Теоретические основы автоматизированного управления

Подождите немного. Документ загружается.

330

ноло ичесих процессов. Однао целью автоматизации, без-

словно, является повышение ачества ведения техноло ичесо о

процесса, а в идеале и е о оптимизация. Именно правляющие

системы способны дать реальный эономичесий эффет, стаби-

лизировать ачество продции. Наиболее трдоемой в реализа-

ции таих систем является разработа правляющих ал оритмов,

адеватных по сложности правляемым процессам. Немаловаж-

ным является таже выбор инстрмента, с помощью оторо о эти

ал оритмы можно было бы реализовать на реальном объете.

Данный пара раф посвящен опыт разработи и внедрения

правляющей системы, давшей сщественный эономичесий

эффет.

Постанова задачи. Задача онтроля и ре лирования процес-

са обжи а материала во вращающихся печах решалась с момента

станови их на омбинате, а именно с 30-х одов XX веа.

Проблема в разное время решалась по-своем, но в целом ме-

тодиа решения оставалась прежней: челове наблюдал ход тех-

ноло ичесо о процесса и выдавал задание на выработ прав-

ляющих воздействий либо «врчню», либо (в последние десятиле-

тия) посредством аих-то онтров ре лирования и правления.

Необходимость полной автоматизации процесса ни  о о сомне-

ний не вызывала, хотя в возможность пратичесо о достижения

поставленной цели мало то верил.

В начале 90-х одов предпринимались попыти автоматиза-

ции ре лирования процесса обжи а, в частности, на печах

ЦМП-3 (ЦМП — цех ма незиальных порошов) с помощью сис-

темы САРА. Успех данной системы таже был весьма о раничен-

ным: аое-то время процесс шел в пределах становленных ра-

ниц режима обжи а, а потом печь « лохла», та а процесс вы-

ходил за допстимые раницы и требовалось вмешательство

обжи альщиа.

Новый этап развития систем правления режимом обжи а на-

чался в мае 1993 ода после станови системы МАИС. Система

онтроля и правления вращающейся печью прошла в своем раз-

витии четыре этапа:

1. Установа IBM PC совместимо о онтроллера на вращаю-

щейся печи 7 ЦМП-3 для демонстрации возможности правле-

ния печью через омпьютер (февраль 1993 ода);

2. Переход  правлению омплесом печей 7—8 ЦМП-3 с

применением методов распределенной сетевой обработи дан-

ных, исполнители НТЦ «Лидер» ( . Озерс) и ОАО «Комбинат

Ма незит» ( . Сата), проет ПКИ УРМА ( . Еатеринбр , но-

ябрь 1995 ода);

331

3. Установа системы онтроля и правления печами 4—6

ЦМП-3 и первой версии ре лятора теплово о режима (отябрь

1996 ода);

4. Замена онтроллеров системы онтроля и правления пе-

чей 4—6 ЦМП-3 на онтроллеры Micro PC (январь 2001 ода).

После первых дней эсплатации системы стало очевидным,

что эффетивность внедрения бдет зависеть от то о, дастся ли

решить важнейшие задачи оптимизации хода техноло ичесо о

процесса обжи а на ровне, недостижимом для человеа-опера-

тора, и минимизации влияния человечесо о фатора на резль-

таты производственно о процесса в целом.

Кратое описание процесса обжиа. Процесс обжи а сыро о

ма незита во вращающейся печи является чрезвычайно слож-

ным, с точи зрения возможности автоматизации. Если рассмат-

ривать процесс обжи а, не вниая в детали, то он представляет

собой процесс термичесо о разложения сыро о ма незита, с-

ложненный наличием разно о рода примесей в составе исходно-

о сырья и значительным влиянием азодинамичесих харате-

ристи печи. Процесс обжи а сыро о ма незита сопровождается

на ревом ма незита, испарением вла и, содержащейся в сыром

ма незите, плавлением ле оплавих примесей и т. д.

В ходе обжи а сыро о ма незита происходит меньшение тол-

щины слоя, снижение объема материала, причем степень изме-

нения объема материала зависит от большо о числа фаторов,

наиболее значимыми из оторых являются химичесий и фра-

ционный состав постпающе о сырья, распределение температр

по длине печи, или температрный профиль печи (положение и

протяженность зон подо рева, астизации, обжи а), словия те-

чения потоа азов в пространстве печи. Различие степени изме-

нения объема материала приводит  изменениям словий тече-

ния потоа азов и, а следствие, азодинамичесих харатерис-

ти печи в целом.

Нестабильность азодинамичесих харатеристи печи вызы-

вает отлонения в режиме орения топлива, вследствие че о из-

меняется положение фаела, влияющее на положение зоны об-

жи а. Температра в этой зоне и ее положение в значительной

степени определяют производительность печи и ачество порош-

а на выходе.

Процесс обжи а во вращающихся печах, работающих на сме-

си астичесо о и сыро о ма незита, является более сложным:

роме обжи а сырья, происходит спеание астичесо о ма не-

зита, часть подаваемо о астичесо о ма незита носится пото-

ом отходящих азов за пределы рабочей зоны печи; при этом со-

332

отношение оличества астичесо о ма незита, подаваемо о в

печь, и оличества пороша на выходе из печи составляет при-

близительно 1,3—1,5, а при обжи е сыро о ма незита анало ич-

ное соотношение равно 2,2—2,6.

Управление процессом обжиа. Процесс обжи а во вращаю-

щейся печи, работающей на смеси, может правляться по пяти

аналам:

— ре лирование за рзи сыро о ма незита;

— ре лирование за рзи астичесо о ма незита;

— ре лирование расхода топлива (природно о аза);

— ре лирование разрежения в пылевой амере;

— ре лирование сорости вращения печи.

В литератре описываются и пратичеси применяются все-

возможные способы правления печью, основанные на отде-

льном или омбинированном с др ими использовании перечис-

ленных аналов ре лирования.

Пратии, профессионально занимающиеся правлением про-

цессом обжи а, в течение длительно о периода времени применяли

и применяют в настоящее время правление процессом обжи а пос-

редством использования всех пяти аналов ре лирования.

Традиционное правление ходом технолоичесоо процесса. Тра-

диционно правление процессом обжи а в нормальном режиме

происходит следющим образом: за рза сыро о ма незита ста-

навливается в пределах 7—10 т/ч, чтобы пыль по длине печи пе-

ремещалась более равномерно и не сапливалась в пересыпном

олодце:

— за рза астичесо о ма незита ре лирется для прав-

ления температрой в пылевой амере;

— разрежение в пылевой амере ре лирется в небольших

пределах для стабилизации положения зоны обжи а;

— подача аза изменяется с целью обле чения правления из-

менением температры и положением зоны обжи а: если

температра начинает быстро изменяться, изменения тем-

ператры парирются ре лированием подачи аза; изме-

нение подачи аза является дополнительным аналом п-

равления положением фаела, а значит, и зоны обжи а;

— сорость вращения печи ре лирется в зависимости от хо-

да техноло ичесо о процесса, при падении температры

сорость вращения печи меньшается, соответственно

меньшается за рза сыро о и астичесо о ма незита.

Данный способ правления время от времени приводит  пе-

ре рзе печи, в резльтате че о температра в зоне обжи а пада-

ет, зона обжи а смещается в сторон выхода из печи ( орячей о-

333

лови печи), ачество материала падает, резо растет температра

на выходе из холодильниа, сществет вероятность выхода бра-

а и за орания транспортерных лент. Для возвращения процесса

в нормальный режим печь ставится «на сорость»: за рза сни-

жается на 30—50%, сорость вращения печи меньшается, а ино -

да, о да этих мер недостаточно, величиваются подача аза и раз-

режение в пылевой амере с целью смещения зоны обжи а в сто-

рон за рзочно о онца печи при помощи «вытя ивания» фаела.

Постанова печи «на сорость» приводит  ряд не ативных

последствий.

Увеличивается тепловая на рза на фтеров: меньшение

за рзи и меньшение сорости вращения печи, сопровождае-

мое при необходимости величением подачи аза, ведет  быст-

ром разо рев фтерови, то есть  тепловом дар.

Возрастает вероятность обрыва навара и возниновения ава-

рийных ситаций: тепловые дары приводят  появлению местных

температрных перенапряжений, что вызывает обрыв навара; об-

рыв больших частов навара является причиной останови тех-

ноло ичесо о процесса из-за резо о повышения температры

на выходе из холодильниа и  розы воз орания транспортерных

лент; роме то о, большие си навара с температрой свыше

1000 радсов мо т плотно запорить пересыпной олодец и

привести  длительном выход печи из строя.

Уменьшается средняя за рза печи: а правило, оптималь-

но ор анизованный непрерывный техноло ичесий процесс вы-

однее периодичесо о, аовым является обжи с постановой

печи на подо рев.

Увеличивается дельный расход топлива: меньшение сред-

ней за рзи и разо рев фтерови приводят  величению дель-

но о расхода топлива на единиц продции.

Качество отовой продции становится непостоянным: из-

меняется температрный режим печи, перемещается зона обжи-

а, изменяется толщина слоя материала, процесс обжи а проте-

ает неравномерно.

Изменяется азодинамичесий режим печи: наршается оп-

тимальное соотношение топливо/воздх, изменяется сорость

перемещения азов в пространстве печи, изменяются величины

разрежений по длине печи вследствие изменения толщины слоя

материала.

Увеличивается пылевынос: меньшение температры в зоне

обжи а приводит  величению длины зоны астизации, вели-

чение толщины слоя материала вызывает величение сорости

движения азов в пространстве печи.