1.3 Технологічні особливості автоматизації доменного виробництва

Сучасне доменне виробництво характеризується підвищенням потужності й продуктивності доменних печей, гарною підготовкою шихтових матеріалів, інтенсифікацією технологічних процесів, їхньою механізацією й автоматизацією.

Ріст продуктивності доменних печей збільшив потоки сировини, енергії й продуктів плавки, що беруть участь у процесі виробництва. У середньому доменний цех щодоби споживає понад 50 тис. тонн різних матеріалів, 100 млн. м³ повітря, 2млн. тонн води й витрачає більше 20 тис. кВт електроенергії.

У цих умовах істотно зросла роль і відповідальність керування доменним виробництвом, тому що кожний відсоток економії матеріальних і енергетичних ресурсів приносить істотний ефект, а кожна, навіть невелика помилка керування приводить до більших абсолютних втрат матеріалів, палива, електроенергії, знижує продуктивність печей і якість виплавлюваного чавуну.

Основним технологічним завданням доменної плавки є відновлення залізних руд і одержання чавуну заданого состава й температури.

Основним завданням керування доменною плавкою є створення в печі найбільш сприятливих умов для протікання відбудовних процесів і для максимального використання матеріальних і енергетичних ресурсів технологічного комплексу.

При цьому повинні враховуватися якість використовуваних шихтових матеріалів, максимально досяжні температури нагрівання дуття, витрати кисню, природного газу, стан агрегатів комплексу й інші умови виробництва.

Загальне завдання автоматичного керування може бути розділена на ряд локальних (часток) завдань, кожна з яких полягає у виборі й стабілізації оптимальних режимів роботи печі. До цих завдань ставляться:

1. керування шихтоподачою;

2. керування тепловим режимом роботи печі;

3. керування розподілом газових потоків у товщі шихтових матеріалів;

4. керування сходом шихти (сходом печі).

Хоча всі процеси, що протікають у печі, взаємозалежні, зазначені завдання в певній мері автономні, і тому точний поділ досить обґрунтований.

На цьому першому етапі автоматизації доменного виробництва стабілізуються окремі параметри процесу: витрата, температура й вологість гарячого дуття, тиск колошникового газу й т.д.

На другому етапі вирішуються зазначені вище приватні завдання на вибір і стабілізацію оптимальних режимів, і, нарешті, останній етап керування процесом полягає в координації роботи всіх приватних систем з метою досягнення заданого критерію керування.

1.3.1 Основні функції асу тп доменної печі №5

Існуюча АСУТП призначена для автоматизації керування технологічними процесами виробництва доменної печі №5.

АСУТП являє собою людино-машинні системи керування, у яких ТЗА (технічні засоби автоматизації) здійснюють одержання інформації про стан ТОК (технологічного об'єкта керування), обчислення критеріїв якості, знаходження оптимальних керувань, а оператор виконує аналіз цих керувань і їхню реалізацію за допомогою локальних АСР (автоматичних систем регулювання) або дистанційного керування регулювальними органами.

Розроблювальна АСУТП повинна забезпечувати підвищення продуктивності печі, зниження питомої витрати коксу, а так само поліпшення інших техніко-економічних показників роботи печі за рахунок надання технологічному персоналу комплексної й достовірної інформації про технологічні процеси, що протікають у печі, керування окремими технологічними процесами виробництва чавуну й виробітку рекомендацій з керування комплексних взаємозалежних технологічних процесів у реальному масштабі часу.

Структура виробничого циклу доменної печі має розподілену ієрархічну структуру системи, що виконує функції автоматизації технологічного процесу.

АСУТП ДП №5 є ієрархічною системою й містить у собі три рівні:

1. Нижній рівень - локальні системи автоматичного контролю й регулювання (стабілізації) з використанням мікропроцесорної техніки;

2. Верхній рівень - включає системи централізації контролю й автоматизованого керування окремими технологічними процесами й агрегатами, оптимізації технологічного процесу, діагностику роботи технологічного встаткування й системи організаційно - економічного планування й керування в цілому з використанням - ЕОМ, включаючи кероване відображення інформації про хід технологічного процесу, формування й подання звітно-технологічної інформації й т.п., проведення оперативних розрахунків матеріальних і теплових балансів плавки й ін.

АСУТП ДП-5 побудована за принципом ієрархічної розподіленої структури. Розподіл функцій виміру, контролю й керування здійснюється за принципом концентрації інформації відповідно до технології виплавки чавуну. В АСУТП ДП-5 виділені чотири підсистеми:

1. «Колошниковий газ, дуття»;

2. «Загальні параметри, теплоконтроль»;

3. «Блок повітронагрівачів, енергоносіїв»;

4. «Дозування».

Ці підсистеми, що включають у себе контролери, пристрій вводу - виводу, первинні перетворювачі, а також мінімально необхідна кількість приладів, що реєструють, утворюють нижній рівень ієрархії системи.

Технічні й програмні засоби, що належать до нижнього рівня ієрархії, забезпечують:

1. ввод даних про технологічні об'єкти керування;

2. попередню обробку технологічних змінних (масштабування, цифрова фільтрація й інші математичні процедури);

3. реєстрацію особливо важливих технологічних параметрів;

4. автоматичне формування й супровід у реальному масштабі часу локальних баз даних кожної з підсистем;

5. формування й подання наступному вищестоящому рівню ієрархії інформації про протікання технологічних процесів, стан устаткування й експлуатаційних показників роботи печі.

Верхній рівень АСУТП утворений робочими станціями, що забезпечують наступні функції:

1. взаємодію оператора з об'єктом керування й із програмно-технічним комплексом;

2. відображення інформації про хід технологічного процесу на графічних дисплеях у формі кольорових відеокадрів;

3. надає звітно-технологічну інформацію про роботу комплексу доменної печі;

4. рішення інженерних завдань аналітичного й розрахункового характеру.

Пристрої вводу-виводу пов'язані з контролерами локальною обчислювальною мережею, до якої підключені аналогічні технічні засоби (пристрої вводу-виводу, контролери) систем керування електроприводами завантаження доменної печі й шихтоподачі. У такий спосіб організована загальна інформаційна база, що дозволяє будь-якій підсистемі забезпечити безпосередній доступ до інформації без звертання до системи верхнього рівня й без використання додаткових пристроїв вводу-виводу.

При реалізації АСУТП ДП №5 передбачена мережна структура, що складається з певної кількості функціональних підсистем, зв'язаних дубльованою локальною обчислювальною мережею. Структура кожної функціональної частини АСУТП відбиває принципи системи як по технологічній ознаці, так і відповідно до ієрархії виконуваних функцій.

Системи збору, обробки й автоматичного контролю технологічних параметрів:

1. «Колошниковий газ + Дуття»;

2. «Загальні параметри + Теплоконтроль»;

3. «Енергоносії».

Система автоматичного регулювання технологічних параметрів. Дана система повинна забезпечити автоматичне регулювання:

1. тиск газу під колошником;

2. температуру гарячого дуття;

3. вологість дуття;

4. співвідношення витрат природного газу й дуття;

5. витрату природного газу на піч;

6. тиск змішаного газу;

7. температури куполів повітронагрівачів.

Системи контролю витрати й температури води на холодильники горна й верхньої лещади.

Система автоматичного керування дозуванням САУ «Керування дозуванням», до складу якої входять підсистеми «Доза АТ», «Доза ДО», «Доза Д». Системи виконують автоматичне керування дозуванням залізорудних матеріалів, коксу й добавок.

На цьому рівні системи передбачена реалізація наступних функцій:

1. автоматичний контроль параметрів технологічного процесу й окремих видів технологічного встаткування;

2. реєстрація технологічних параметрів;

3. аварійна й технологічна сигналізація;

4. дистанційне керування механізмами й устаткуванням;

5. автоматичне регулювання технологічних параметрів;

6. автоматичний контроль витрати й температури води на холодильники горна й верхньої лещади;

7. автоматичне керування дозуванням коксу й шихтових матеріалів з компенсацією помилок дозування й корекцією по вологості коксу.