Модуль контроля и управления процессом конвертирования медных штейнов

• Автор: Даныкина, Галина Борисовна
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 163 с. : ил.

1 Анализ систем управления процессом конвертирования штейнов
1.1 Технологический процесс конвертирования штейнов
1.1.1 Основы процесса конвертирования
1.1.2 Влияние основных факторов на процесс конвертирования
1.2 Управление процессом конвертирования медных штейнов
1.2.1 Процесс конвертирования как объект автоматического
контроля и управления
1.2.2 Автоматический контроль процесса
1.2.3 Автоматическое регулирование процесса
1.3 Информационные технологии как средства реализации управления процессом конвертирования
1.4 Выводы по первой главе и постановка задач исследования
2 Моделирование процесса конвертирования медных штейнов
2.1 Математические модели процесса конвертирования
медных штейнов
2.1.1 Анализ состояния моделирования металлургических процессов
2.1.2 Разработка математических моделей процесса конвертирования медных штейнов
2.2 Структура модуля контроля и управления
2.3 Функции и алгоритмы работы модуля контроля и управления процессом конвертирования медных штейнов
2.4 Выводы по второй главе
3 Реализация модуля контроля и управления процессом конвертирования медных штейнов
3.1 Система поддержки принятия решений при управлении процессом конвертирования
3.1.1 Принципы построения СППР
3.1.2 Алгоритм работы СППР
3.1.3 Расчет управляющих воздействий в СППР

3.2 Модуль обучения и тренинга - компьютерный тренажер процесса конвертирования медных штейнов
3.2.1 Основные принципы и требования, предъявляемые к построению модуля обучения и тренинга
3.2.2 Алгоритм работы модуля обучения и тренинга
3.2.3 Реализация модуля обучения и тренинга

3.3 Информационно-измерительная система оперативного контроля
за ходом процесса конвертирования
3.3.1 Система датчиков
3.3.2 Локальные комплексы
3.3.3 Подсистема передачи данных
3.3.4 Диспетчерский пункт
3.4 Использование модуля контроля и управления процессом конвертирования медных штейнов
3.4.1 Использование элементов модуля для исследования процесса конвертирования
3.4.2 Использование элементов модуля для обучения технического персонала принятию обоснованных решений
3.4.3 Использование модуля для управления процессом конвертирования
3.5 Выводы по третьей главе
Заключение
Библиографический список
Приложение А Пример построения регрессионных моделей в Mathcad
Приложение Б Массивы данных для регрессионных моделей
Приложение В Схема алгоритма работы модуля контроля и управления. 146 Приложение Г Основные характеристики CAN интерфейса
/ф Приложение Д Периферийный контроллер Ж
Приложение Е Терминальный контроллер Ж
Приложение Ж Руководство пользователя
Приложение И Акты внедрения
Приложение К Свидетельство об официальной регистрации программы
для ЭВМ

Актуальность проблемы. Конвертирование медных, никелевых и медно-никелевых штейнов является одним из основных переделов, определяющих эффективность процесса переработки сульфидных руд. Сущность процесса конвертиро-вания заключается в окислительной обработке (продувке) медного штейнового расплава воздухом или дутьем, обогащенным кислородом, с целью преимущественного окисления железа и серы.
Повышение технико-экономических показателей процесса конвертирования может быть достигнуто за счет выбора обоснованных параметров процесса. Анализ существующих систем управления процессом конвертирования медных штейнов показал, что процесс слабо автоматизирован и оснащен лишь несколькими локальными системами автоматического регулирования (САР). Периодичность, высокая температура ведения процесса (более 1000°С) и невозможность оперативного контроля большинства « технологических показателей существеннно затрудняют управление им.
Кроме того недостаточно развито математическое описание процесса конвертирования, поскольку к изучению гидродинамики и массообмена ванны расплава с использованием математических методов приступили не так давно. Для серьезных теоретических расчетов по гидродинамике и массообмену ванны расплава турбулентные характеристики (числа Рейнольдса и Пекле, кинематическая вязкость и др.) просто отсутствуют, как и доказательный механизм взаимодействия газовых струй с расплавами. Работы в этом направлении велись И.А. Блатовым, А.Б. Паршуковым, И.В. Деревцовым, О.И. Желдыбиным, Л.Ш. Цемехманом по расчетам материальных и тепловых ба-!щ лансов; З.Г. Салиховым, A.B. Спесивцевым, А.П. Щетининым, Е.В. Навильниковым по изучению кинетики конвертирования медно-никелевых штейнов путем объединения всех возможных химических реакций, протекающих в ванне расплава, и представления их в виде графа; Цымбалом В.П. на основе физико-химических представлений о сталеплавильном конвертерном процес-

ся управляющие воздействия и=(11[, и2, ит); входные воздействия Х=(ХЬ Х2, Хп); выходные параметры У=(Уь У2, У5); случайные возмущения Р=(РЬ ¥2,Рк) [43, 45].
В качестве основных выходных параметров процесса конвертирования медных штейнов, по которым производится оценка эффективности процесса,
♦ принимаем извлечение меди В черновую медь Сизвси, процентное содержание 802 в отходящих газах Сйо2, температура ведения процесса Т.
На следующем этапе следует определить подход, на базе которого будут строиться математические модели. Теоретический подход влечет за собой построение динамической модели, базирующейся на анализе основных физико-химических превращений, характеризующих технологический процесс. Этот путь применяется, когда физические законы известны априори.
Такая математическая модель дает возможность вскрыть существенные количественные и качественные закономерности процесса и может быть использована не только для решения задачи управления, но также для опти-

мального проектирования технологического процесса, агрегата и системы управления процессом.
Другое направление данного подхода основано на материальных и тепловых балансах.
При использовании метода тепловых балансов в приходной части теплового баланса конвертера доминирующими статьями являются физическое тепло ИСХОДНОГО ЖИДКОГО штейна (фпт и тепло экзотермических реакций (Зре. акц. Доля других статей прихода (физическое тепло дутья 0Д, флюса, холодных материалов) обычно составляет 1-гЗ%.
В расходной части наиболее весомы (составляют в сумме обычно свы-
* ше 85ч-95% общего расхода тепла) физическое тепло готового продукта 0б.м,, конвертерного шлака 0к шл и газов С)г. Другой существенной статьей являются потери тепла во внешнюю среду (фгат (5У15%). Тепло эндотермических реакций холодных материалов, загружаемых в конвертер, в балансе обычно не-