1. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ И ВЫБОР СТРУКТУРЫ УПРАВЛЕНИЯ

автоматизированный управление газ давление печь

Выплавка чугуна в доменной печи характеризуется сложными процессами, происходящими в условиях движущихся, химических и подвергаемых фазовым изменениям сред. Знание закономерностей протекания этих процессов необходимо для разработки новых систем автоматического управления, которые должны обеспечить оптимальный режим работы доменной печи.

С точки зрения теории управления доменный процесс является нелинейным многосвязным объектом с распределенными параметрами, полисигнальной структурой и потерями информации.

В настоящее время большинство из множества характеризующих доменный процесс параметров контролируются непрерывно или через определенные интервалы времени, однако точность и надежность некоторых измерительных комплектов неудовлетворительна. Кроме того, получаемая в настоящее время информация о ходе процесса используется недостаточно.

Множество характеризующих доменный процесс контролируемых параметров можно условно разделить на три подмножества - входные параметры, выходные параметры и параметры состояния.

Входные параметры:

- расход дутья;

- содержание кислорода в дутье;

- температура горячего дутья;

- влажность дутья;

- расход топливной добавки, вдуваемой через фурмы;

- химический состав топливной добавки;

- давление газа под колошником;

- расходы дутья через отдельные фурмы (при наличии САР);

- расходы топливной добавки через отдельные фурмы;

- диаметр и высов фурм;

- кокс, рудная часть шихты, флюсы:

а) количество в подачу;

б) химический состав;

в) влажность;

г) реакционные характеристики;

д) фракционный состав;

е) прочностные характеристики.

- система загрузки;

- уровень засыпи.

Выходные параметры:

- производительность печи;

- качество чугуна:

а) химический состав;

б) температура.

- себестоимость.

Параметры состояния:

- давление горячего дутья;

- перепады давления по высоте печи;

- расходы дутья через отдельные фурмы (при отсутствии САР);

- выход колошникового газа;

- химический состав колошникового газа;

- химический состав газа по радиусам печи;

- скорость схода шихты;

- температура фурменных зон;

- температура периферии печи на различных горизонтах;

- температура газов в газоотводах;

- распределение температуры по радиусам печи;

- вынос пыли;

- химический состав шлака;

- количество шлака;

- температура шлака;

- пульсация давления горячего дутья на фурмах.

В свою очередь входные параметры процесса можно подразделить по признаку возможности непрерывного контроля и целенаправленного изменения их на управляющие и возмущающие воздействия.

В типовые системы контроля и регулирования хода доменной печи включены приборы и регуляторы-стабилизаторы регулируемых входных воздействий, которые достаточно точно поддерживают задаваемые вручную параметры дутьевого режима. Контроль же выходных величин и возмущений еще весьма несовершенен, что вынуждает усложнять систему контроля, вводя в нее ряд приборов, контролирующих некоторые промежуточные величины.

Необходимое качество регулирования температуры достигается в одноконтурной автоматической системе регулирования, структура которой приведена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 -- Структурная схема АСР давления газа под колошником

Функциональная структурная схема регулирования давления газа под колошником представлена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Функциональная структурная схема регулирования давления газа под колошником доменной печи

Основными АСР в доменной печи являются температура горячего дутья, расход природного газа и давление под колошником. Основными входными управляющими воздействиями доменного процесса являются параметры режима дутья (расход, температура, влажность). Математические зависимости, связывающие параметры процесса, при условии надежного контроля последних, могут быть использованы в вычислительных устройствах для выработки рекомендаций по изменению управляющих величин или в управляющих вычислительных устройствах для автоматического изменения входных параметров процесса.

В соответствии с выбранной структурой АСР информационным сигналом в ней является сигнал, пропорциональный избыточному давлению. Параметры контролируемой среды:

- давление, МПа 10,2-15,1;

- температура колошникового газа в районе установления датчика, °С 70-80;