Управление руднотермической электроплавкой сульфидного медно-никелевого сырья на основе гармонического анализа тока и напряжения электродов

• Автор: Васильев, Валерий Викторович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 143 с. : ил.

Оглавление
Введение.
Глава I. Современное состояние и перспективы развития переработки сульфидного медноникелевого сырья в руднотермических электропечах
1.1. Общая характеристика технологического процесса электроплавки сульфидною медноникелевого сырья.
1.2. Существующие принципы построения автоматических систем управления рудиотермическими печами.

1.3. Выводы по главе

Глава II. Связь гармонического состава напряжения и тока электродов с технологическими параметрами работы печи

2.1. I армонический анализ напряжения и тока электродов

2.1.1. Связь характеристик электрической дуги и гармонического состава тока и напряжения.

2.1.2. Связь сопротивления расплава и гармонического состава тока

2.2. Определение природы постоянной составляющей фазного напряжения в руднотермической печи
2.3. Управление процессом плавки сульфидного медноникелевого сырья в электропечи на основе гармонического анализа тока, проходящего через электроды.
2.3.1. Влияние положения электродов на показатели работы печи
2.3.2. Непрерывный контроль уровня расплава в ванне руднотермической печи.
2.3.3. Использование постоянной составляющей фазного напряжения для определения моментов перепуска электродов.
2.3.4. Использование нечетной гармонической составляющей тока для управления.
2.4. Выводы по главе П
Глава III. Математическая модель процесса электроплавки сульфидного медноникелевого сырья
3.1. Описание руднотермической печи для переработки сульфидного
медноникелевого сырья как объекта управления.
3.2. Материальный баланс электроплавки сульфидного медно
никслсвого сырья
3.3. Энергетический баланс электроплавки сульфидного медно
никслевого сырья
3.4. Расчет активного сопротивления расплава
3.5. Алгоритм расчета математической модели.
3.6. Оценка адекватности математической модели
3.7. Выводы по главе III.
Глава IV. Система управления процессом электроплавки сульфидного медноникелевого сырья.
4.1. Постановка задач для системы управления.
4.2. Выбор критерия управления.
4.3. Разработка системы управления процессом электроплавки.
4.3.1. Структура системы управления
4.3.2. Алгоритм стабилизации тока
4.3.3. Алгоритм стабилизации активного сопротивления.
4.3.4. Алгоритм управления перепуском электродов.
4.3.5. Алгоритм обработки измеряемых значений
4.4. Численное моделирование работы системы управления процессом электр о плавки сульфидного медноникелевого сырья
4.5. Выводы по главе IV.
Заключение
Список литературы


Для процесса руднотермической плавки сульфидного медноникелевого сырья целесообразно применять метод определения текущих значений неизмеряемых электротехнологических параметров степень развития дуги, активное сопротивление и уровень расплава по гармоническому составу тока и напряжения, что обеспечивает возможность диагностирования отклонений в ходе технологического процесса на начальной стадии. С целью повышения качества управления процессом руднотермической плавки сульфидного медноникелевого еырья следует использовать структуру системы управления, полученную путем введения дополнительных блоков стабилизации тока, активною сопротивления и уровня расплава, блоков управления перепуском электродов и переключения ступеней трансформатора. Способ непрерывного контроля уровня расплава в ванне руднотермической печи, работающей в режиме сопротивления от г. Достоверность научных результатов. Достоверность основных выводов обоснована совпадением результатов моделирования с производственными данными и использованием стандартных мето дик оценки качества моделирования. Эффективность предложенных мероприятий подтверждена в ходе опытнопромышленных измерений на комбинате Печенгаиикель ОАО Кольская ГМК и по итогам внедрения. Апробация работы. Материалы диссертационной работы представлялись на международной конференции в ВК Ленэкспо Автоматизация и моделирование технологических процессов в мегаллургии и машиностроении СанктПетербург, на конференции молодых ученых СПГТИ ТУ Полезные ископаемые России и их освоение СПб, на семинаре Инновационные технологии, моделирование и автоматизация в металлургии ВК РЕСТЭК, СанктПетербург, на Ш, IV, V международной конференциях Инновационные технологии автоматизации и диспетчеризации в горнодобывающей и перерабатывающей промышленности СанктПетербург, на научнотехническом совещании Электротермия СанктПетербург, семинарах кафедры автоматизации технологических процессов и производств СПГГИ ТУ. Основные положения работы опубликованы в 4 научных работах 1 в издании, рекомендованном ВАК Минобрнауки России. Подано три заявки на патент. Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложения. Содержит 9 страниц машинописного текста, рисунков, 6 таблиц, список литературы из 9 наименований. Глава Ь. Современное состояние и перспективы развития переработки сульфидного медноникелевого сырья в руднотермических электропечах. Общая характеристика технологического процесса электроплавки сульфидного медноникелевого сырья. При переработке основной массы добываемых в России сульфидных медноникелевых руд головными являются пирометаллургические переделы обжиг руды или концентрата, плавка и конвертирование. Обжиговый передел может отсутствовать. Его целесообразность определяется технологическими и техникоэкономическими показателями. В зависимости от состава исходной руды головным плавильным переделом может быть либо электроплавка, либо один из автогенных процессов ПЖВ, ПВП 5. Так, на комбинате Печенганикель и никелевом заводе в Норильске плавильный передел представлен электропечами, на Надеждинском заводе в Норильске печами Ванюкова. На ГМК Печенганикель плавка сульфидного медноникелевого сырья осуществляется в руднотермических шестиэлектродных печах. Технологическая схема передела электроплавки представлена на рис. Рис. Электропечь для плавления сульфидных медноникелевых руд представляет собой тепловую ванну, имеющую два расплавленных слоя шлаковый и штейновый. Загруженная в ванну шихта погружена в шлак в виде конических откосов. Плавление шихты осуществляется за счет тепла, источником которого является электроэнергия. Руднотермические печи комбината Печенганикель являются печами закрытого типа с арочным сводом и расположением электродов вдоль длинной оси. Основные технические характеристики электропечей 3 и 4 приведены в таблице 1. РТП3,4 шестиэлектродные с расположением электродов в одну линию. Электроды самоспскающиеся диаметром мм. Загрузка печи производится из промежуточных печных бункеров через загрузочные течки диаметром 0 мм, опущенные под свод на мм. Расстояние от продольной оси печи до центра загрузочных отверстий в своде составляет мм. На руднотермической печи установлены три однофазных трансформатора. Эксплуатационная суммарная мощность трансформаторов каждой печи МВА.