Управление процессом, контроль, автоматизация

Работа доменной печи регламентируется технологическим ре­жимом, основными составляющими которого являются: дутье­вой режим, режим загрузки, шлаковый режим и тепловой ре­жим, причем эти параметры тесно взаимно связаны. Техноло­гический режим, вырабатываемый на основании обобщения многолетнего опыта работы печей, зависит от условий плав­ки конкретного цеха и отдельной доменной печи.

Основой для соблюдения технологического режима и выра­ботки регулирующих и управляющих воздействий на процесс служат показания контрольно-измерительных устройств, зна­чительная часть которых работает в автоматическом режиме. На современных доменных печах контролируют до 170 пара­метров, характеризующих технологический режим, состояние печи и вспомогательного оборудования. Контролируемыми параметрами являются: состав и свойства шихтовых материа­лов, жидкого чугуна и шлака; параметры дутья и колошнико­вого газа (состав, давление, расход, температура и др.); распределение температур и состава газа по сечению и вы­соте печи; параметры загрузки (масса и количество порций в подаче и порядок их загрузки, работа конусов или лотко­вых загрузочных устройств, уровень и профиль засыпи, ско­рость схода шихты и др.); статическое давление в печи по ее высоте и перепады давления; вынос колошниковой пыли; температура кладки шахты, горна и лещади; работа холо­дильников; боковое давление шихты в печи; параметры рабо­ты воздухонагревателей и воздуходувных машин и др. Наряду с давно применяемыми обычными приборами и датчиками конт­роля (термопары, расходомеры, манометры и т.п.) внедряют новые специальные приборы и устройства: горизонтальные зонды, перемещаемые ниже уровня засыпи для контроля здесь состава и температуры газов; стационарные зонды-балки для контроля тех же параметров выше уровня засыпи; лазерные, микроволновые, гамма- и рентгеноимпульсные профилемеры для измерения профиля засыпи; микроволновые и радиометри­ческие уровнемеры засыпи; устройства непрерывного контро­ля параметров жидких продуктов плавки в горне; встроенные в фурмы термодатчики; вертикально перемещаемые в слое шихты зонды и другие устройства для контроля уровня зоны плавления шихты в печи; автоматические рентгеноспектраль-

ные анализаторы, термовизоры, нейтронные влагомеры влаж­ности кокса и др.

Управление ходом доменной плавки сводится к контролю основных параметров технологического режима и при их отклонении от заданных значений— к выработке и осуществ­лению регулирующих воздействий, ведущих к ликвидации этих отклонений и нарушений. В процессе управления работой печи приходится изменять температуру и количество дутья, количество подаваемого природного газа, соотношение между железорудными материалами и коксом, расход флюса, пара­метры загрузки шихты (некоторые из изменяемых параметров загрузки перечислены в § 1 гл. 3). Различают регулирова­ние хода доменной печи сверху (изменение системы загруз­ки, величины подачи, уровня засыпи и т.п.) и регулирова­ние снизу (изменение параметров комбинированного дутья).

Часть управляющих и регулирующих воздействий осуществ­ляется персоналом вручную, а часть с помощью автоматизи­рованных регулирующих или управляющих систем. При ручном управлении и регулировании правильность принятых решений зависит от квалификации и опыта мастера-технолога, при автоматизированном — от того, насколько заложенная в ЭВМ математическая модель адекватно отражает сложные взаимо­зависимости параметров доменного процесса и от надежности показаний контрольных приборов.

Старые печи наряду с ручным управлением оборудованы системой автоматизированного управления работой загрузоч­ных устройств по заданному режиму и рядом локальных сис­тем автоматического регулирования и стабилизации отдель­ных параметров процесса. Обычно это стабилизация давления под колошником, управление работой воздухонагревателей, стабилизация параметров комбинированного дутья (расход дутья, его температура, содержание кислорода в дутье, соотношение расходов природного газа и воздуха с учетом концентрации кислорода в дутье, распределение природного

газа по фурмам).

Современные доменные печи оборудуют автоматизированны­ми системами управления (АСУ ТП), обеспечивающими величи­ну уровня автоматизации управления доменным процессом до 70 и в отдельных случаях до 90 %. Такие АСУ ТП выполняют в виде иерархической системы, включающей несколько (три—четыре) уровней автоматизации. Первый иерархический

уровень включает средства автоматического контроля, изме­рения и диагностики входных, технологических и выходных параметров доменной плавки и работы оборудования печи; второй уровень — локальные подсистемы стабилизации и ре­гулирования отдельных параметров процесса и работы обору­дования (давления под колошником, параметров дутья, пара­метров работы воздухонагревателей и др.); третий уровень — подсистемы управления отдельными технологическими про­цессами и агрегатами (такими процессами как шихтовка и загрузка, подготовка и подача дутья в печь, распределение газового потока, тепловой режим и др.). На высшем уровне, который пока не реализован, АСУТП должна оптимизировать и согласовывать работу всех подсистем в соответствии с плановыми заданиями.

Помимо функций контроля, регулирования и управления процессами и агрегатами АСУТП обеспечивает в центральном пункте управления печью непрерывное представление значе­ний технологических параметров в цифровой форме, путем световой индикации и в виде графиков на диаграммных само­пишущих приборах и на экранах дисплеев, а также световую и звуковую сигнализацию нарушений нормального технологи­ческого режима и работы оборудования. Обеспечивается так­же заполнение отчетных документов.