Введение

Развитие черной металлургии идет по пути создания мощных, высокопроизводительных агрегатов (доменных, мартеновских, электросталеплавильных печей, кислородных конверторов и т.д.). Одновременно в производство внедряются новые прогрессивные мероприятия, улучшающие технологию и повышающие производительность агрегатов.

Каждая ошибка, допущенная при управлении такими агрегатами, приводит к значительным потерям металла или топлива. Поэтому автоматизация управления этими агрегатами приобретает особо важное значение. Современные металлургические печи в значительной мере механизированы и оснащены системами автоматической стабилизации отдельных параметров, однако еще до сих пор многое зависит от квалификации и личного опыта персонала, управляющего производственными процессами.

Непрерывный рост мощности доменных печей и внедрение новых методов интенсификации технологического процесса существенно повысили производительность доменного производства и увеличили потоки сырья, энергии и продуктов плавки участвующих в производственном процессе. Современный доменный цех ежесуточно потребляет свыше 50 тыс. т различных материалов, 100 млн. м³ воздуха, примерно 2 млн. т воды и расходует более 20 тыс. кВтч электроэнергии. Значительно усложнилось управление доменным производством, возросло количества информации, которое необходимо освоить и использовать для управления процессом. Увеличилось также число управляющих воздействий и усложнился выбор управлений, наиболее рациональных для данных условий. Анализ поступающей информации и выбор оптимальных управляющих воздействий требуют высокой квалификации персонала, обслуживающего печь. В этих условиях возрастает необходимость внедрения систем автоматического контроля и управления.

Металлургические печи являются одновременно теплотехническими и технологическими объектами. Тепловые процессы, протекающие в печах, включают превращение в тепло различных видов энергии, теплопередачу от одного теплоносителя к другому (регенераторы, рекуператоры) и передачу тепла материалам, подвергающимся тепловой обработке. Технологические процессы используют тепло, генерированное в печах, для получения металла заданного качества за минимальное время. Химические и физические процессы, протекающие в металлургических печах, могут служить дополнительным источником тепла. Естественно, что необходимость учета тепла, генерированного в процессе работы печей, усложняет их автоматизацию.

Системы контроля и управления работой доменных печей постепенно усложнялись — от простейших систем стабилизации отдельных параметров до локальных систем управления отдельными режимами работы печи и, наконец, до комплексных систем управления всем доменным процессом.

Автоматический. контроль и регулирование некоторых параметров доменного процесса сыграли в свое время большую роль в деле повышения производительности и экономичности работы доменных печей. Внедрение локальных систем регулирования расхода, температуры и влажности горячего дутья, давления колошникового газа, нагрева воздухонагревателей позволило повысить производительность доменных печей на 5–9% и получить экономию кокса 6–7%. Кроме того, локальные системы регулирования облегчили труд металлургов и повысили общую культуру производства.

Внедрение локальных систем управления, таких, например, как системы автоматического управления шихтоподачей, распределения горячего дутья и природного газа по фурмам доменной печи, автоматический перевод и управление нагревом воздухонагревателей и т.д., дало дополнительный экономический эффект: производительность доменных печей увеличилась еще на 4–5%, а расход кокса снизился на 2–3%.

4