Файл: Группа Дипломная работа Автоматизированная система управления процессом конвертирования в цветной металлургии Пояснительная записка Зав кафедрой.doc

С целью сокращения времени, требующегося для контроля, используют карбометры т.э.д.с. и карбометры “ликвидус”, позволяющие проводить анализ проб в цехе и непосредственно в ванне конвертера.

Датчик вводится в конвертер в водоохлаждаемой фурме, которая останавливается над уровнем ванны. Затем датчик выдвигается из фурмы в ванну и происходит заливка металла в измерительную головку. После заливки датчик втягивается в водоохлаждаемую фурму, где происходит остывание пробы и измерение температуры кристаллизации.

Для одновременного измерения температуры и состава жидкого штейна делают комбинированные датчики, измерительные головки которых сочетают в себе датчики “ликвидус” и термопары [8].

Измерение мгновенного расхода воздуха осуществляется комплектом аппаратуры, состоящим из диафрагмы, датчика-дифманометра и вторичного регистрирующего прибора. В связи с необходимостью получения точных данных о расходе кислорода предусматривается измерение с автоматической коррекцией на отклонения температуры и давления воздуха от значений, принятых для расчета диафрагмы. Автоматическая коррекция осуществляется с применением специальных дифманометров, которые измеряют перепад давлений на диафрагме, а также давление и температуру газа. Применяют схемы, в которых коррекция вводится от отдельного манометра, контролирующего давление, и термометра сопротивления, контролирующего температуру газа.

Для контроля суммарного количества воздуха, введенного в конвертер, сигнал с датчика-дифманометра мгновенного расхода поступает на счетчик-интегратор с сигнальным контактом, замыкающимся при протекании по трубопроводу заданного на конвертирование количества кислорода.

Положение воздушной фурмы контролируется при помощи комплекта сельсинов для грубых и точных отсчетов. Сельсин-датчик грубого отсчета устанавливается на валу командоаппарата привода фурмы и при полном ее ходе совершает поворот на 320. Сельсин-датчик точного отсчета устанавливается на приводе таким образом, что при полном ходе фурмы совершает несколько оборотов. Положение фурмы регистрируется на шкале вторичного прибора.

Для контроля состояния воздушной фурмы предусматривается измерение расхода, давления и температуры охлаждающей ее воды. Дифманометры-расходомеры, работающие в комплекте с измерительными диафрагмами, манометры с электрическими датчиками и термометры сопротивления предусматриваются для каждой из двух фурм: работающей и резервной. Каждая пара соответствующих первичных датчиков при помощи переключающего реле подключаются к одному вторичному прибору регистрации расхода, давления и температуры. Расходомер имеет сигнальные контакты, отмечающие минимальный и максимальный расходы воды, которые используются в схеме аварийной сигнализации. Вторичный прибор манометра имеет сигнализацию падения давления воды, а вторичный прибор температуры (или разности температур) – сигнализацию нагрева воды выше допустимого предела.

---

Для контроля положения конвертера предусматривается комплект сельсинов. На шкале вторичного прибора наносятся также отметки, соответствующие углам наклона конвертера для повалки, заливки штейна, продувки и слива меди и шлака.

Контроль продувки осуществляется, помимо прочих параметров, по времени продувки. В момент подачи воздуха в конвертер автоматически включается электрический секундомер, который по истечению времени продувки замыкает контакт для световой и звуковой сигнализации.

Балансовый способ контроля процесса выделения окислов серы (SO₂) состоит в автоматическом непрерывном расчете на основе данных анализа отходящих из конвертера газов, количеств выгорающей серы и серы, остающейся в расплаве. Способ позволяет определять два важных показателя процесса конвертирования: скорость выделения сернистого ангидрида SO₂ и содержание серы в расплаве.

Помимо удовлетворительной статической точности газоанализаторов и других приборов, вся система получения исходной информации должна обладать удовлетворительными динамическими характеристиками. Различное время запаздывания в измерительных каналах состава и количества, исходящих из конвертера газов и их температуры может сопровождаться значительными динамическими погрешностями в определении скорости выделения SO₂. Для устранения временных рассогласований поступления информации в вычислительное устройство применяют дополнительные блоки запаздывания, выравнивающие запаздывания по различным каналам, или выбирают точки измерений по газовому тракту таким образом, чтобы запаздывания измерительных комплектов были примерно одинаковыми. Наилучшее расположение мест измерений зависит от планировки цеха, длины газозаборных линий и типа применяемой аппаратуры [8].

Таким образом, проведенный анализ показал, что существующих систем контроля температуры расплавленного штейна, состава жидкого штейна и шлака по ходу процесса и на выпуске, положения воздушной фурмы и конвертера, времени продувки, мгновенного расхода воздуха обладают рядом недостатков и не позволяют оперативно получить информацию о процессе.

---

1.2.3 Автоматическое регулирование процесса

К существующим на данный момент системам автоматического регулирования процесса конвертирования можно отнести:

• 
  систему подачи исходных материалов в конвертер;
  
• 
  систему автоматического регулирования режима продувки расплава воздухом;
  
• 
  аварийные блокировки.
  

Управление подачей исходных материалов. Вся последовательная цепь механизмов, обеспечивающих подачу, дозировку и загрузку исходных материалов в конвертер, получив команду на начало загрузки, работает автоматически, выполняя необходимые операции. Из расходных бункеров питателями материалы подаются в весы-дозаторы, откуда после взвешивания при помощи конвейеров передаются в промежуточный бункер. Последовательность загрузки штейна, руды, корок, кварцевого флюса определяется оператором. Поступление материала из промежуточного бункера в конвертер начинается после того, как оператор замыкает ключ управления механизмами. При этом открывается заслонка камина, в окно камина вводится телескопический наклонный питатель, открывается затвор бункера, и материалы ссыпаются в конвертер. Прекращение работы механизмов происходит в обратной последовательности по импульсу от нижнего указателя уровня промежуточного конвейера.

Автоматическое регулирование режима продувки жидкого штейна воздухом состоит в автоматической стабилизации заданного оператором мгновенного расхода кислорода, и в автоматическом отсчете его суммарного количества за время продувки с сигнализацией о достижении заданного на процесс конвертирования количества воздуха.

После заливки расплавленного штейна подается команда на опускание фурмы. Когда фурма опустится в рабочее пространство агрегата на определенную глубину, по сигналу от командоаппарата, установленного на приводе фурмы, срабатывает отсечной клапан на воздухопроводе и воздух поступает в конвертер. При подъеме фурмы аналогичным образом происходит отсечка воздуха. Помимо отсечных клапанов, в системе подвода воздуха установлены электрифицированные задвижки с дистанционным управлением, открывание которых приводит систему в рабочее состояние.

Аварийные блокировки. Для обеспечения надежной безаварийной работы агрегата предусматривается автоматический подъем фурмы с отсечкой воздуха в следующих случаях:

---

• 
  при падении давления воздуха;
  
• 
  при минимальном расходе воды на газоочистку;
  
• 
  при минимальном расходе дутья для дожигания окислов серы в отходящих газах.
  

Недостатками средств контроля и управления являются:

• 
  низкая точность измерений в связи с их сложностью из-за высокой температуры и агрессивности жидкого штейна, а также затрудненного доступа к ванне в рабочем положении агрегата;
  
• 
  большое запаздывание (до нескольких часов) при анализе отобранных проб в связи с необходимостью лабораторного анализа;
  
• 
  большая зависимость управления процессом от состава штейна;
  
• 
  зависимость результатов управления от квалификации оператора.
  

Таким образом, проведенный анализ состояния контроля и управления процессом конвертирования показывает, что конвертер оборудован только локальными средствами контроля и регулирования, а существующие автоматизированные системы управления (АСУ) не позволяют вести процесс на должном уровне.

---

Выводы и постановка задач

Анализ процесса конвертирования медных штейнов, практики его ведения и состояния систем контроля и управления процессом, что:

• 
  существенное влияние на объект управления оказывают: количество и химический состав загружаемого штейна, расход воздуха, количество кварцевого флюса и холодных материалов, продолжительность циклов. Основными показателями, характеризующими эффективность ведения процесса, являются извлечение меди в черновую медь, содержание SO₂ в отходящих газах, температура ведения процесса;
  
• 
  процесс слабо автоматизирован и оснащен лишь несколькими локальными системами контроля (температуры расплавленного штейна, состава жидкого штейна и шлака по ходу процесса и на выпуске, положения воздушной фурмы и конвертера, времени продувки, мгновенного расхода воздуха) и управления (автоматическая подача исходных материалов в конвертер), а также мало изучен с точки зрения математического моделирования. При этом существующие системы контроля и управления обладают большим запаздыванием, что связано с отбором проб и их анализом.
  

Постановка задач

Для повышения эффективности систем управления процессом конвертирования медных штейнов и поддержания технико-экономических показателей на заданном уровне необходимо с использованием информационных технологий разработать модуль контроля и управления процессом конвертирования, который должен выполнять следующие функции:

• 
  прямой и косвенный контроль параметров процесса конвертирования;
  
• 
  обучение персонала, обслуживающего конвертеры;
  
• 
  управление процессом конвертирования в режиме «советчика» (расчет управляющих воздействий и выдача рекомендаций по управлению);
  
• 
  возможность управления в автоматическом режиме.
  

Для создания данного модуля необходимо решить следующие задачи:

• 
  разработать структуру и алгоритм работы модуля контроля и управления процессом конвертирования медных штейнов;
  
• 
  разработать элемент модуля контроля и управления – информационно-измерительную систему, позволяющую вести оперативный контроль за ходом процесса конвертирования и получать информацию об основных технологических параметрах.
  

---