Система автоматического управления электрическим режимом ферросплавной печи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

по дисциплине: Основы автоматизированного управления техническими процессами в металлургии

на тему: Система автоматического управления электрическим режимом ферросплавной печи

Содержание

Вступление

Особенности восстановительных ферросплавных печей как объекта автоматического управления

Автоматизация электрического и технологического режимов

Библиографический список

Вступление

Развитие работ по автоматизации технологических процессов в нашей стране началось в 1950-1960-е гг. Основное внимание было уделено созданию локальных систем, обеспечивающих автоматизацию простейших функций управления технологическими процессами: централизованный контроль, противоаварийную защиту и регулирование (стабилизацию или изменение по заданной программе). Дальнейшее развитие металлургии потребовало создания гораздо более совершенных систем управления - автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП).

В экономическом плане внедрения АСУТП позволяет сделать следующее:

1. Решить основную задачу повышения производительности труда, сокращения численности основного и вспомогательного персонала в результате уменьшения времени на обслуживание и выбора оптимальных условий работы агрегатов;

2. Уменьшить непроизводительные расходы сырья и энергии;

3. Повысить качество продукции.

Совершенствование систем автоматического контроля и управления в металлургической промышленности является непрерывным процессом, однако можно выделить несколько основных этапов развития автоматизации:

1. Внедрение контрольно-измерительных приборов, что позволило объективно оценивать состояние и ход технологических процессов.

2. Применение дистанционного управления регулирующими органами (шиберами, клапанами, механизмами загрузки), которое освободило персонал от физической работы, часто выполняемой в условиях высокой температуры и значительной загазованности.

3. Централизация приборов контроля и дистанционного управления, их размещение на общем щите в специальном помещении. Это способствует более глубокому анализу производственных ситуаций и повышает эффективность управления.

4. Внедрение разомкнутых систем управления с блокировками, обеспечивающими безопасность персонала и технологического оборудования. Разомкнутые системы выполняют операции в определенной последовательности о заданной программе. Например, перевод воздухонагревателей с одного режима на другой, программное регулирование температуры и др.

5. Широкое внедрение замкнутых систем автоматизированного регулирования отдельных параметров технологических процессов (температуры, давления, расходы и др.). Этот этап является очень важным. Человек только устанавливает автоматическому регулятору, который поддерживает заданный режим.

6. Разработка комплексных систем контроля и управления, учитывающих взаимные связи между параметрами процесса и работу комплекса технологических агрегатов. Внедрение этих систем способствовало существенному повышению технологических показателей производственных процессов.

7. Разработка и внедрение в производство оптимальных систем управления с применением управляющих вычислительных машин (УВМ), объединенных в управляющие комплексы. Основное назначение этих систем - объединить локальные системы в единицу, взаимоувязанную систему, обеспечивающую управления на качественно новом уровне - использование в управлении технико-экономических параметров и критериев. Этот этап еще незавершен, АСУТП такого типа непрерывно совершенствуются в направлении адаптивного управления.

8. Создание интегрированных АСУ, т.е. согласование действия АСУТП с автоматизированными системами управления производством (АСУП) и подчинение действий АСУТП стратегии и тактике управления производства в целом.

Основные задачи по автоматизации отрасли вытекают из недостатков реализации соответствующей программы, которые представляют собой следующее:

1. значительное отставание от потребностей и несоответствующее качество технических средств автоматизации, в первую очередь, датчиков и исполнительных механизмов;

2. недостаточные объемы выполняемых работ в области автоматизации горнодобывающего производства (углеродных металлов, меди);

3. отсутствие комплексного решения вопросов автоматизации и механизации производства в проектах расширения и реконструкции действующих предприятий;

4. отсутствие типовых проектных решений по программному и техническому обеспечению создаваемых АСУ.

Особенности восстановительных ферросплавных печей как объекта автоматического управления

Ферросплавы являются раскислителями или легирующими материалами, без которых нельзя выплавить практически ни одной марки стали. Получают их путем восстановления оксидов металлов, находящихся в руде или концентрате. Для производства их используют, как правило, электродуговые печи.

Ферросплавные печи делят на восстановительные и рафинировочные. Восстановительные ферросплавные печи работают непрерывным процессом и отличаются большой энергоемкостью, так как восстановителем является углерод и технологический процесс идет с поглощением тепла. Мощность печного трансформатора для такого типа печей доведена до 100 МВ·А. Электроды в восстановительных печах погружены в шихту (печи с закрытой дугой), которую регулярно добавляют в печь. По мере накопления готового сплава его и образовавшийся шлак выпускают.

В восстановительных ферросплавных печах электрические дуги и часть электродов непрерывно находятся под слоем подгружаемой шихты, что создает дополнительную электрическую цепь электрод-шихта параллельную горящей дуге. Это приводит, с одной стороны, к уменьшению мощности дуги, а с другой стороны, к меньшим отклонениям электрического режима от заданного и более устойчивому горению дуги. Непрерывный характер технологического процесса обуславливает подвод к печи постоянной мощности, которая при отсутствии возмущающих воздействий не должна изменяться. Отклонения параметров электрического режима от заданных значений возникают довольно редко. За несколько минут может быть одно-два отклонения небольшой величины (±3-7%). Когда происходят крупные обвалы шихты, отклонения параметров электрического режима могут быть значительными. Это приводит к расстройству технологического режима плавки и ухудшению технико-экономических показателей работы печи. Особенно часто крупные обвалы шихты возникают при перемещениях электродов. В связи, с чем регулирование электрического режима перемещением электродов производят ограниченно, всего на несколько (15-30) миллиметров и не очень часто. Поэтому в восстановительных печах максимальная скорость перемещения электрода невелика (не более 0,5 м/мин.).

Управление электрическим режимом следует дополнить изменением ступени напряжения печного трансформатора при неподвижных электродах. Для этого разность напряжения соседних ступеней трансформатора должна быть в пределах 4-6 В. Допустимые пределы изменения напряжения тоже не большие: ±20% от номинального значения. Заданные значения регулируемых параметров (силы тока и направления фазы) в процессе плавки могут оставаться постоянными.

В восстановительных ферросплавных печах дуги горят под слоем шихты и не оказывают прямого теплового воздействия на футеровку стен печи. Поэтому задача защиты футеровки стен от перегрева в ферросплавных печах не возникает, а предотвращается только общий перегрев печи, характеризуемый температурой отходящих газов.

печь ферросплавный управление автоматический

Автоматизация электрического и технологического режимов

Рис. 1. Структурная схема системы автоматического управления электрическим режимом закрытой ферросплавной печи; РТ - регулятор тока; РМ - регулятор мощности; РН - регулятор напряжения; ПТ - печной трансформатор; ПСН - переключатель ступеней напряжения трансформатора; ППЭ - приводы перемещения электродов; ТА - трансформаторы тока; SE - датчики положения электродов; ТЕ - датчик температуры отходящих газов.

На рис. 1 приведена структурная схема системы автоматического управления электрическим режимом закрытой ферросплавной восстановительной печи. В состав системы автоматического управления входят три контура управления: по току, по напряжению и по мощности соответственно с регуляторами тока РТ, мощности РМ и напряжения РН. Регулятор тока производит перемещение электродов при отклонении силы тока фазы Й от заданного значения. Регулятор мощности осуществляет перемещение электродов при отклонении общей потребляемой мощности Р от заданного значения. Регулятор напряжения производит переключение ступени напряжения печного трансформатора при отклонении номера ступени напряжения печного трансформатора (№ СН) от заданного значения с коррекцией по положению электрододержателя и температуре отходящих газов tо.г.. Регулятор тока может работать отдельно или совместно с другими регуляторами. Регуляторы мощности и напряжения отдельно работать не могут и обязательно должны работать с регулятором тока. Регулирование силы тока осуществляется отдельно для каждой фазы, а переключение ступеней напряжения - одновременно на всех трех фазах.

Сила тока каждой фазы поддерживается на заданном значении путем изменения положения электродов с помощью привода перемещения электродов.

Так сила тока зависит от напряжения, то в регулятор РТ вводится информация о значении напряжения фазы с трансформатора напряжения TV или от датчика ступеней напряжения трансформатора, используемая для коррекции заданного значения силы тока, таким образом чтобы каждой ступени напряжения соответствовало определенное значение силы тока.

При крупных обвалах шихты или аварийной поломке электрода ток фазы резко падает и возникает значительный перекос токов между соседними фазами. Опускать же электрод ниже для восстановления заданного значения силы тока не представляется возможным. Поэтому для предотвращения перемещения электрода в этих случаях в регулятор тока встраивается специальное устройство - узел потери фазы, в котором производится сравнение токов всех фаз, поступающих от трансформаторов тока ТА, между собой. Если разность между силой тока одной из фаз и силой тока в других фазах превысит несколько десятков процентов, произойдет включение световой и звуковой сигнализации и отключение привода перемещения электрода ППЭ.

Несмотря на то, что восстановительные ферросплавные печи работают непрерывно и параметры электрического режима достаточно стабильны, иногда по не зависящим от работы печи причинам приходится изменять их. Например, снизить подводимую к печи мощность для устранения перегрузки в часы пик или при чистке электрофильтров. В этом случае сила тока в фазах может оказаться гораздо ниже номинального значения. Поэтому наиболее целесообразно в качестве основного регулируемого параметра при таких условиях использовать вместо силы тока фазы общую потребляемую мощность печи.

Для этой цели применяется регулятор мощности РМ, поддерживающий заданное значение общей потребляемой мощности Р путем изменения положения электродов с помощью привода перемещения электродов ППЭ. В регуляторе РМ предусмотрен выбор фазы, в которой обеспечивается подъем или опускание электрода. Выбирается та фаза, сила тока которой имеет наименьшее значение. При равенстве токов поднимаются или опускаются одновременно все три электрода.

Регулятор напряжения поддерживает заданный номер ступени напряжения трансформатора (увеличение № СН) происходит в случаях:

1) перемещения одного из электродержателей в крайнее верхнее положение;

2) превышение температурой отходящих газов максимального допустимого значения;

3) если рабочий номер ступени напряжения меньше заданного и все три электрододержателя находятся выше крайнего нижнего положения.

Переключение по п.1 и 2 уводит № СН от заданного значения, а переключение значений по п.3 возвращает № СН к заданному значению. При снижении напряжения значения токов фаз и вводимой мощности становятся меньше заданных значений и регулятор тока или регулятор мощности перемещают электроды вниз. Когда температура отходящих газов превышает допустимое значение, электроды могут прийти в крайнее нижнее положение. Дальнейшее снижение напряжения приведет к уменьшению потребляемой мощности, что приведет к понижению температуры отходящих газов ниже допустимого значения.

Переключение ступеней трансформатора в сторону увеличения напряжения (уменьшение № СН) происходит в следующих случаях:

1) перехода одного из электродержателей в крайнее нижнее положение;

2) если рабочий номер ступени напряжения больше заданного значения и все три электрододержателя находятся ниже крайнего верхнего положения.

Переключение ступеней напряжения по п.1 отклоняет № СН от заданного, а переключения по п.2 возвращает № СН к заданному значению. При повышении напряжения сила тока и вводимая мощность возрастают. При этом регуляторы тока РТ или мощности РМ будут поднимать электроды до тех пор, пока сила тока (или мощность) не достигнет заданного значения.

Библиографический список

1. Г.М. Глинков, А.И. Косырев, Е.К. Шевцов - Контроль и автоматизация металлургических процессов.

2. Г.М. Глинков, М.Д. Климовицкий - Теоретические основы автоматического управления металлургическими процессами.

3. М.Ф. Сидоренко, А.И. Косырев - Автоматизация и механизация электросталеплавильного и ферросплавного производства.

Размещено на Allbest.ru