Регулирование давления в рабочем пространстве дуговой сталеплавильной печи ДСП-25Н5 (стр. 3 из 11)
Для наведения повторного шлака бросают известь 5 лопат и кокс 2 лопаты. Всё это проделывают 4 раза через каждые 5 минут в 10 – тонную печь. Следовательно, на ДСП-25Н5 – 12,5 лопат извести, 5 лопат кокса за раз.
Наведение пенистого шлака
(2)Шлак, как и свод, удерживает температуру металла до 10оС в минуту и даже больше при дутье кислородом. При температуре 1600оС дутье кислородом понижает углерод. Чем больше температура в печи, тем больше уходит углерода из металла.
Фосфор убираем при реакции
(3)В основном шлаке кальция в 3 раза больше, чем кремния. Шлака убирают 60 – 70%, остальной шлак закрывает поверхность металла. Отправляют анализ на углерод и продолжают при температуре 1600оС наводить шлак, который скачивают при температуре 1650оС. Сливают металл в ковш. Ферросплавы в печь не вводятся, а подаются в печь – ковш.
После выпуска стали из печи через объём металла в ковше продувают аргон, который подают либо через пористые пробки, зафутерованные в днище, либо через швы кладки подины ковша. Продувка стали в ковше аргоном позволяет выровнять температуру и химический состав стали, понизить содержание водорода, удалить неметаллические включения, что в конечном итоге позволяет повысить механические и эксплуатационные свойства стали.
2 Характеристика производственных процессов как объектов автоматизации
Процессы плавки проводят преимущественно в непрерывно действующих печах большой ёмкости. В нашем случае ёмкость печи составляет 25 тонн. При допустимых колебаниях прихода и расхода материалов и энергии печи, как правило, обладают способностью к самовыравниванию, но характеризуются большим временем разгона и значительным запаздыванием.Также как и, например, в обжиговых печах, механизация загрузки часто затруднена плохой подготовкой исходной шихты, в результате чего расстраивается работа дозирующих и загрузочных механизмов. Недостаточно отработано измерение основных параметров, характеризующих процессы плавки, и, в первую очередь, измерение температуры. Также нет уравнений, описывающих работу плавильных печей.
Оценивая в целом процессы плавки как объекты автоматизации, необходимо отметить, что они в современном виде менее подготовлены для автоматизации, чем, например, процессы обжига и гидравлические процессы.
Проведена только частичная автоматизация. Широко распространенная в настоящее время транспортировка жидких продуктов плавки ковшами и мостовыми кранами явно не соответствует требованиям автоматизации проекта, поэтому она должна быть заменена непрерывной транспортировкой по трубам, обогреваемым желобами или с помощью вагонов – миксеров.
Несмотря на перечисленные выше недостатки, частичная автоматизация печей (в том числе дуговых) возможна. Задача управления отдельными стадиями обычно направлена на оптимизацию (в частном случае стабилизацию) технологического параметра или критерия, легко вычисляемого по измеренным режимным параметрам (производительность, концентрация продукта, степень превращения вещества, расход энергии). На основе задачи оптимального управления отдельными стадиями процесса формулируют задачи автоматического регулирования технологических параметров для отдельных аппаратов (например, печь).
2.1 Определение входных, выходных величин, возмущающих воздействий, контролируемых и неконтролируемых параметров
Любой технологический процесс характеризуется физическими величинами, называемыми показателями процесса. Для одних процессов показатели могут быть постоянными, для других допускается их изменение в заданных пределах по определенному закону. Физические показатели объекта, которые преднамеренно изменяются или сохраняются неизменными в процессе управления, называются управляемыми величинами(регулируемыми координатами).
Управляемый объект и управляющее устройство (т.е. устройство для реализации целенаправленных воздействий) образуют систему автоматического управления.
Воздействия, которые определяют состояние объекта, называют выходными. Выходными переменными служат физические параметры материальных и энергетических потоков (температура, давление, их производные по времени), конструкционные параметры, технологические параметры, влияющие на скорость технологического процесса, выход и качество готовых продуктов. Часть выходных переменных мы можем наблюдать с помощью наблюдающих устройств (идентификаторов) – они называются наблюдаемыми (Y). По этим переменным и ведется управление.
Величины, характеризующие внешнее влияние на систему, или на её части называют входными переменными. К ним относятся управляющие и возмущающие воздействия. Управляющими воздействиями dY являются управляемые изменения расходов, параметры материальных и энергетических потоков (регулирование подачи сырья, тепловых процессов, частоты вращения приводов).
Воздействия внешней среды называют возмущающими воздействиями F . Возмущения могут быть контролируемыми и неконтролируемыми. Они делятся на нагрузку и помеху.
Нагрузка – это возмущающее воздействие на изменение условий работы, поступающее в систему помимо управляющего устройства и влияющее на переменные состояния объекта. Помеха – это возмущающее воздействие, искажающее поступающую в управляющее устройство информацию о нагрузке, состоянии и динамических свойствах объекта (изменение состава, энергетического состояния исходных материалов, отказы оборудования, наводки в проводах, шум, и т.д.).
Характеристика входов и выходов дуговой плавильной печи как технологического объекта управления (ТОУ) представлена в таблице 1.
ТОУ – совокупность технологического оборудования и реализуемого на нём технологического процесса. Следовательно, рассматриваемая нами ДСП-25Н5 является ТОУ.
Таблица 1 – Характеристика входов и выходов дуговой плавильной печи как технологического объекта управления
| Величина | Технологическая характеристика величины |
| Входные величиныВозмущения на входе:а) контролируемыеб) неконтролируемыеВозмущения:электрического режиматехнологического и теплотехнического характераУправляющие воздействия:при автоматическом режиме управленияпри ручном управлении | Изменение напряжения в сети электропитания, обгорание электродов, изменение нагрузки отдельных фаз трёхфазной сети электропитанияКороткие замыкания при обвалах плавящейся шихты и обрывы дуг в период плавления; изменение свойств шихты (состав, крупность куска) и огнеупорной футеровкиВозникают из – за обвалов шихты в период плавления, кипения металла в периоды с жидкой ванной, обгорания электродов, подъёма уровня металла по мере плавления, колебаний сопротивления дугового промежутка, вызванных изменением температурных условий в зоне дугового разрядаСвязаны с нестабильностью состава шихты, нестационарностью протекания физико – химических реакций в печи, введением присадок, износом кладки, выбиваниями и подсосом газов в печь Полезная электрическая мощность, темп ввода электроэнергии в печь, напряжение дуги, её длина (напряжение питающего тока) и ток фазы; а также электромагнитное перемешивание в печи, расход кислорода на продувкуВыполнение технологических операций по проведению окислительного и восстановительного периодов, по поддержанию шлакового режима и вводу добавок по ходу плавки; а также состав шихты, количество и состав присадок (для придания заданных свойств металлу) |
| Выходная величина | Производительность печи, химический состав и температура металла, удельный расход электроэнергии |
Регулируемые параметры для нашего объекта управления:
- сопротивление дуги и примыкающего участка электрода;
- количество электроэнергии, израсходованной в течение заданного времени;
- время периода плавки, температура футеровки;
- давление газов.
Мы будем наиболее подробно рассматривать регулируемый параметр – давление газов в рабочем пространстве печи (управляемая величина). Величину давления мы наблюдаем с помощью датчика – дифманометра. Управляющей величиной является положение шибера, % хода исполнительного механизма. Возмущения технологического характера: нестабильность состава шихты, нестационарность протекания физико – химических реакций в печи, выбивание и подсос газов в печь. Неконтролируемым возмущением в данном случае является изменение свойств шихты (состав, крупность куска) и огнеупорной футеровки. В зависимости от свойств загружаемого в печь материала, химические реакции будут протекать по – разному с разным количеством выделяемых в печь газов.
3 Составление структурной схемы
При анализе систему автоматического управления представляют совокупностью типовых звеньев: пропорционального, апериодического или инерционного первого порядка, колебательного, интегрирующего, дифференцирующего или запаздывающего звеньев.