Основные задачи автоматизированного управления процессом плавки в ДСП

Дуговая электросталеплавильная (ДСП) печь является мощным трехфазным агрегатом с соответствующим силовым электрическим оборудованием.

Высокотемпературные дуги обеспечивают расплавление шихты и нагрев ванны до нужной температуры. Каждая плавка может быть подразделена на три основных периода:

1. расплавление загруженной в печь твердой шихты;

2. окисление (кипение) жидкой ванны;

3. раскисление ванны (восстановительный период).

Периоды плавки обуславливаются особенностями протекания физико- химических процессов и определяют различия задач системы автоматического контроля.

К основным задачам автоматизированного управления процессом плавки в ДСП можно отнести следующие:

1. Централизованный контроль за ходом технологического процесса с сигнализацией и регистрацией отклонений от заданных параметров.

2. Управление металлургическим процессом:

- расчет оптимального состава шихты, исходя из планируемых заданий и наличия исходных сырьевых материалов;

- управление загрузкой печи в соответствии с рассчитанным составом шихты;

- расчет кислорода, легирующих и шлакообразующих, обеспечивающих получение металла заданного состава и качества и экономию материалов;

- прогнозирование момента окончания технологических периодов с обеспечением заданных значений температуры и химического состава металла.

3. Управление энергетическим режимом, обеспечивающее:

- введение электроэнергии с учетом теплового состояния печи и тепловой энергии, вводимой в печь другими источниками;

- максимальное использование мощности печи;

- минимальные удельные расходы энергоносителей;

- нормальную эксплуатацию электрического и другого печного оборудования.

4. Управление вспомогательными операциями (отбором проб, замером температуры металла и др.).

5. Сбор и обработку информации с выдачей необходимой документации, в том числе учет и регистрацию расходов шихтовых материалов, электроэнергии, кислорода и других энергоносителей, распечатка протоколов плавки.

6. Контроль за работой оборудования с сигнализацией и регистрацией неисправностей и непредвиденных остановок.

Предусматриваемый на ДСП объем средств автоматического контроля и управления должен обеспечивать поддержание с требуемой точностью заданных технологией режимов и параметров процесса электроплавки, а также безопасность эксплуатации агрегата.

ДСП необходимо оснащать современными быстродействующими регуляторами мощности, обеспечивающими высокие технико-экономические показатели и имеющими высокую надежность. Автоматический регулятор должен поддерживать заданное соотношение между силой тока и напряжением дуги в данной фазе печи при наименьших дисперсиях, обеспечить скорость перемещения электрода не менее 5-6 м/мин. Системы управления весовым дозированием компонентов металлошихты и дозированием ферросплавов и шлакообразующих материалов должны обеспечить подачу металлошихты в бадью и ферросплавов для загрузки в печь с погрешностью не долее 0.3%.

Автоматизация дуговых сталеплавильных печей в рациональном объеме должна обеспечить:

- увеличение производительности электропечей на 3-5%, сокращение расхода электроэнергии на 2-4%, повышение стойкости футеровки на 5-

8% за счет оптимизации энергетического режима плавки и повышения точности поддержания заданного режима;

- снижение затрат на металлошихту, легирующие и шлакообразующие материалы на 1-2% за счет рационального их использования;

- снижение себестоимости выплавляемого металла не менее, чем на 1.5%.

В последние годы производство электростали характеризуется увеличением емкости печей, повышением мощности печных трансформаторов, совершенствованием технологии и методов управления рабочим процессом, причем для управления процессом электроплавки все шире применяют автоматизированные системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) с применением электронно-вычислительных машин (ЭВМ). Эти системы выполняют следующие функции: а) расчет оптимального состава шихты, исходя из планируемых заданий и наличия исходных сырьевых материалов; б) расчет количества электроэнергии, кислорода, легирующих и шлакообразующих материалов; в) выбор оптимального режима процесса плавки и выдача управляющих сигналов в локальные системы автоматического управления; г) контроль запасов лома, легирующих отходов, ферросплавов и других материалов; д) выдача оперативной технологической информации оператору печи и на печать; е) контроль за работой оборудования, сигнализацию и регистрацию неисправностей; ж) автоматизированный централизованный контроль основных технико- экономических показателей работы печи.

В состав АСУ ТП выплавки стали в ДСП входят локальные системы управления электрической мощностью, продувкой ванны кислородом, давлением под сводом печи, дозированием шихты и легирующих материалов, присаживаемых в печь. АСУ ТП снабжена устройствами контроля массы металлошихты, ферросплавов, жидкого металла; электрических и теплотехнических параметров (мощности, расхода электроэнергии, тока и напряжения печи, расхода и давления кислорода и др.); физико-химических параметров процесса плавки; температуры металла и футеровки печи и контроля состояния и работы оборудования.

3.2. Описание локальной структуры управления АСУ ТП "Механизмы печи"

Назначение системы и ее структура

 

Система предназначена для управления механизмами и контроля технологических

параметров печи. Условно система разбита на два участка:

1. Управление механизмами

2. Система КИП.

Система КИП состоит из дискретных и аналоговых сигналов. Основная часть

аналоговых сигналов КИП заводится на контроллер через удаленные входы по сети

Remote I/O. В данном контроллере в качестве удаленных входов используются

модули FLEX серии 1794, размещенные в отдельном шкафу КИП. Так же с

контроллера вынесены на модули FLEX сигналы с пульта ПУМ1 и ПУМ 2. Обмен с

удаленными модулями и приводом фурмы 1336 осуществляется по сети Remote I/O.

Обмен данными с контроллерами и рабочими станциями осуществляется по сети DH+.

Функции системы

Контроллер данной локальной АСУ ТП выполняет следующие функции управления и

контроля:

- управление наклоном печи выдачей аналогового сигнала задания скорости;

- управление подъемом / опусканием свода;

- управление поворотом свода;

- сигнализация положения механизмов и электродов;

- управление клапанами расхода газа и кислорода;

- контроль температуры днища, кожуха, свода, охлаждающей воды. Для

контроля температуры используются модули термосопротивлений 1794-IR8,

термопарные модули 1746-NT4;

- контроль давлений, расходов газа и кислорода (1794-IE8);

- формирование аварийной и предупредительной сигнализации при выходе

аналоговых сигналов за установленные пороги;

- измерение температуры жидкой стали (характеристики замера и хранение

100 графиков последних замеров с атрибутами времени, даты и вычисленного

значения температуры).