АСУТП в чёрной металлургии
Раздел ГРНТИ: Общие вопросы металлургии
Глинков Г.М., Маковский В.А.
Металлургия, 1999 г.
Ссылка доступна только зарегистрированным пользователям. |
![]() |
6. АСУ ТП выплавки стали в кислородном конвертере
Направление развития АСУ на металлургических заводах характеризуется в современных условиях переходом к интегрированным АСУ, отличительной особенностью которых является связанность отдельных подсистем, охватывающих все стороны технологии (управление технологическими процессами, оперативное управление производством, производственное планирование) и построенных на основе единых принципов и системного подхода.
В современном конвертерном цехе можно выделить по крайней мере три АСУ ТП: управления процессом выплавки стали в конвертере; управления процессами внепечной обработки стали; управления процессом непрерывной разливки стали. Естественно, что система оперативного управления производством должна увязывать работу всех трех АСУ ТП, обеспечивая составление и реализацию оптимального динамического расписания работы всех участков кислородно-конвертерного цеха.
В данной главе рассматривается только АСУ ТП конвертерной плавки, другие АСУ ТП рассмотрены в следующих главах.
Функции и назначения
Основные функции АСУ ТП выплавки стали в кислородном конвертере могут быть сформулированы следующим образом.
1. Информационные и информационно-вычислительные функции
Контроль и измерение: температуры чугуна; количества сыпучих материалов; положения конвертера; положения фурмы; расхода кислорода на продувку; параметров кислорода (давление, чистота); параметров воды на охлаждение фурмы (давление, расход, температура); температуры металла в конвертере (кратковременное и непрерывное измерение); окисленности металла (разовое и непрерывное определение); содержания углерода в металле (например, по температуре ликвидус); времени продувки с сигнализацией истечения заданного времени; температуры и разрежения по ступеням газоочистки; параметров воды на газоочистку; параметров азота на уплотнение газоотводящего тракта; параметров работы охладителя конвертерных газов; расхода отходящих газов с коррекцией по температуре; состава отходящих газов (содержание СО, СО2, Н2, О2); косвенных величин, характеризующих состояние процесса плавки (шум конвертера, вибрация конвертера, вибрация фурмы и др.); аварийная сигнализация основных технологических параметров и работы оборудования.
Вычислительные функции: расчет металлической части шихты и выдача рекомендаций по расходу чугуна и лома; расчет и выдача рекомендаций по расходу сыпучих материалов (известь, руда, плавиковый шпат); расчет и выдача рекомендаций по расходу ферросплавов; расчет общего количества кислорода на плавку; расчет и индикация скорости выгорания углерода (по расходу и составу отходящих газов); расчет текущего содержания углерода в металле (например, по балансу углерода); расчет эталонных (рациональных) траекторий скорости выгорания углерода, температуры отходящих газов и др. по ходу продувки; расчетная оценка состояния процесса по косвенным величинам; расчет технико-экономических показателей плавки.
Прогнозирование состояния технологического процесса: содержания углерода в металле по ходу и в конце продувки; температуры металла по ходу и в конце продувки; времени прекращения продувки.
2. Управляющие функции
1. Управление величинами: расходом кислорода на продувку; положением кислородной фурмы; давлением газов на выходе из конвертера (в конвертерах без дожигания); перепадом давления на первой ступени труб-распылителей газоочистки; параметрами охладителя конвертерных газов (питание барабана котла, непрерывная продувка, давление в барабане котла и т.д.);
2. Управление процессами: дозирования и загрузки сыпучих материалов; процессом динамического управления продувки; определения момента прекращения продувки; додувки плавки.
Следует отметить, что реальные АСУ ТП в зависимости от принятого в них уровня автоматизации и методов управления (статическое или динамическое) выполняют не все из перечисленных функций и задач. Вместе с тем могут встречаться в существующих системах и появиться в дальнейшем, по мере развития математического обеспечения и технических средств автоматики, другие задачи и функции. В целом АСУ ТП обеспечивает: слежение за технологическими процессами, положением и состоянием оборудования; автоматизированный и централизованный контроль и учет; выдачу управляющих сигналов в локальные системы автоматического управления; выдачу текущей технологической информации операторам; печатание паспортов плавки и других документов.
Системы автоматического контроля и управления
Функциональная система АСУ ТП выплавки стали в кислородном конвертере показана в укрупненном виде на рис. 10. Для функционирования АСУ ТП предусмотрены следующие автоматизированные и автоматические системы технологического контроля, регулирования и управления (пример):
Конвертер: автоматизированного измерения температуры стали и содержания углерода в металле (зонд); автоматического непрерывного по ходу продувки измерения температуры металла в ванне конвертера; автоматического контроля положения конвертера; автоматического контроля и регулирования положения фурмы; автоматической подачи кислорода в конвертер; автоматического контроля параметров кислорода и воды для охлаждения фурмы; автоматической остановки продувки; аварийной сигнализации основных технологических параметров и автоблокировки работы оборудования; автоматического контроля времени продувки; автоматического дозирования и подачи сыпучих материалов в конвертер;
Газоочистка: автоматического регулирования давления газов на выходе из конвертера; автоматического регулирования перепада давления на I ступени труб-распылителей газоочистки; автоматического анализа конвертерных газов на СО, СО2, О2, Н2; автоматического контроля давления, расхода и температуры воды на газоочистку; автоматического контроля температуры и разрежения по ступеням газоочистки; автоматического контроля расхода и давления азота на уплотнение газоотводящего тракта; автоматического контроля и сигнализации уровня воды в бункерах газоочистки;
Охладитель конвертерных газов: автоматического регулирования питания барабана охладителя; автоматического регулирования непрерывной продувки барабана; автоматического регулирования температуры циркуляционной системы; автоматического регулирования давления в барабане; автоматического контроля работы циркуляционных насосов и насосов подкачке воды к "юбке"; автоматического контроля параметров пара, питательной воды, циркуляционной воды и воды на охлаждение "юбки".
К локальным системам, используемым в АСУ ТП выплавки стали, относятся и системы, связанные с работой миксера;
автоматизированная система взвешивания-чугуна в ковше;
система регулирования теплового режима миксера. Локальные системы могут работать в следующих режимах управления:
замкнутое управление от УВМ. В этом режиме оператор (дистрибуторщик) только контролирует работу АСУ;
программное управление, когда продувка ведется по жесткой временной программе, дистрибуторщик вмешивается в работу локальных систем лишь в последний период плавки;
автоматическая работа отдельных локальных систем, задание которым устанавливает дистрибуторщик;
ручное дистанционное управление.
Различные механизмы и агрегаты могут работать в каждый данный момент с разным уровнем управления. Причем при переходе к более низкому уровню управления для какого-либо механизма или агрегата все остальные продолжают работать с установленными для них уровнями управления.
Информационное обеспечение
Часть информации вводится в УВМ от автоматических датчиков, приборов и устройств автоматики, а та часть информации, которую невозможно ввести автоматически, вводится операторами с пультов ручного ввода.
Выходная информация АСУ ТП включает сигналы, передаваемые на видеотерминалы и световые табло в пунктах управления технологическим процессом (посте управления конвертером, помещение мастера-технолога и др.), сигналы управления локальными системами управления (установка задания) и сигналы непосредственного управления.
Значения параметров, необходимых для оперативного контроля и управления процессом, выводятся прямо или из УВМ на приборы контроля.
В качестве примера в табл. V.3 показаны потоки информации, связанные с постом управления конвертером.
Кроме того, необходимая информация в УВК поступает и из других участков и помещений:
пост управления миксером,
помещение мастера-технолога,
пост подачи скрапа,
пост управления сталевозом,
диспетчерская ковшового хозяйства,
центральный диспетчерский пункт ЦДП конвертерного отделения, квантометрическая лаборатория.
Информация, вводимая в УВК
|
Информация, выводимая из УВК
|
Температура кожуха конвертера Температура металла в ванне конвертера Температура воды на подводе к фурме и сливе
Положение конвертера Расход воды на охлаждение фурмы давление кислорода перед фурмой Начало продувки и время продувки Положение фурмы Мгновенный Расход кислорода Суммарный Расход кислорода Чистота кислорода
Расход отходящих газов Температура газов перед газоочисткой Анализ отходящих газов Положение юбки конвертера Номер плавки по футеровке Номер плавки по фурме Номер лотка с ломом
Сообщения о завалке лома, заливке чугуна, простоях конвертера
|
задание на Расход кислорода;
задание на очередную плавку (марка стали, nbsp; марка-спутница, Температура чугуна, Температура стали, содержание углерода, вид лома, масса лома, масса чугуна);
|
Информация, выводимая из УВК, поступает также в необходимом количестве на другие участки: помещения мастера-технолога, пост управления сталевозом, диспетчерскую ковшевого хозяйства, ЦДП. Причем, информация, поступающая в ЦДП, в значительной степени аналогична информации, выводимой на средства отображения в посту управления конвертером и помещении мастера-технолога.