способ управления газовым режимом конвертерного передела цветной металлургии

Формула изобретения

Способ управления газовым режимом конвертерного передела цветной металлургии, включающий определение расчетным путем по математической модели содержания диоксида серы в газах каждого конвертера как функцию контролируемых параметров и контроль расхода подаваемого в конвертер дутья, температуры газов и разрежения в газовом тракте конвертера со стабилизацией значения последнего путем изменения частоты вращения дымососов, отличающийся тем, что периодически измеряют содержание диоксида серы в газовом тракте конвертера, сравнивают его с расчетным значением, вводят поправку в математическую модель и по знаку приращения полученного содержания диоксида серы в зависимости от приращения значения разрежения в газовом тракте находят и удерживают оптимальное значение разрежения в газовом тракте.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области автоматического управления процессами конвертирования цветной металлургии и может быть использовано для оптимизации газового режима конвертеров при переработке сульфидных руд и концентратов на предприятиях цветной металлургии.

Известны способы управления газовыми потоками конвертерного передела («Исследование, разработка и внедрение мероприятий по совершенствованию работы металлургических агрегатов с целью улучшения снабжения сырьем СКЦ и снижения уровня загрязнения окружающей среды» - отчет по НИР х.д. 71/89, ЛГИ, 1991 г.) с использованием газоанализаторов на SO₂ и стандартных технических средств автоматизации, однако данные работы не привели к положительным результатам в смысле достаточной скорости и точности управления.

В качестве прототипа изобретения взят «Способ управления газовым режимом конвертерного передела цветной металлургии» по патенту РФ №2190675, МПК 7 С22В 15/06, 2000.

Способ реализуется следующим образом.

Осуществляют контроль расхода V подаваемого в конвертер дутья, температуры газов t и разрежения Р в газовом тракте конвертера. Стабилизируют разрежение Р на заданном значении Р* путем изменения частоты вращения дымососов. Определяют расчетным путем содержание диоксида серы в газах каждого конвертера как функцию контролируемых параметров (V, t, Р), используя математическую модель процесса. Математическая модель представляет собой систему уравнений, описывающую процесс выделения и транспортировки газа.

На основании вычисленного содержания диоксида серы и имеющейся информации о технологических параметрах (V, Р, t) объекта управления по специальной базе правил логического вывода, разработанной с использованием теории нечеткой логики, автоматически делается заключение о характере газового режима каждого конвертера (выбрасываются ли газы в атмосферу цеха или происходит их разбавление подсасываемым в газовый тракт воздухом).

По полученной оценке газового режима и измеренным технологическим параметрам вычисляется оптимальное значение разрежения в газовом тракте каждого конвертера, обеспечивающее максимизацию содержания диоксида серы в газах при соблюдении наложенных ограничений.

Вычисленное оптимальное разрежение отрабатывается изменением частоты вращения дымососа каждого конвертера при помощи установленных на электродвигателях преобразователей частоты.

Путем сравнения содержаний диоксида серы в газах работающих конвертеров определяются агрегаты, дающие наиболее "богатые" газы, и их газовые тракты подсоединяются к сборному газоходу серно-кислотного производства перемещением соответствующих заслонок. Газовые потоки конвертеров, дающих «бедные» по диоксиду серы газы, направляются в дымовую трубу.

К недостаткам прототипа можно отнести следующие:

- способ не всегда может обеспечивать оптимальное значение разрежения, так как база правил нечеткого вывода составляется на основании субъективных экспертных оценок, а значение разрежения вычисляется расчетным путем и не проверяется на соответствие объекту управления, при изменении его свойств в процессе эксплуатации;

- необходимо корректировать базу правил в процессе эксплуатации объекта.

Технический результат - устранение указанных недостатков, то есть поддержание оптимального разрежения в газовом тракте конвертера с автоматическим учетом изменения его параметров в процессе эксплуатации.

Технический результат достигается тем, что по способу управления газовым режимом конвертерного передела цветной металлургии, включающему определение расчетным путем по математической модели содержания диоксида серы в газах каждого конвертера, как функцию контролируемых параметров и контроль расхода подаваемого в конвертер дутья, температуры газов и разрежения в газовом тракте конвертера со стабилизацией значения последнего путем изменения частоты вращения дымососов, согласно изобретению периодически измеряют содержание диоксида серы в газовом тракте конвертера, сравнивают его с расчетным значением, вводят поправку в математическую модель и по знаку приращения расчетного содержания диоксида серы в зависимости от приращения значения разрежения в газовом тракте находят и удерживают оптимальное значение разрежения в газовом тракте.

Способ реализуется следующим образом.

На каждом агрегате (конвертере) организуется непрерывный контроль расхода V подаваемого дутья, разрежения Р и температуры t газов в газоходе при помощи установки соответствующих датчиков.

Сигналы с датчиков подаются в управляющую вычислительную машину (или микроконтроллер), которая осуществляет расчет содержания диоксида серы в газах каждого работающего конвертера. Расчет содержания диоксида серы в газах производится по математической модели, представляющей собой систему уравнений, описывающих разбавление и теплообмен конвертерных газов на их пути от горловины конвертера до выхода из пылевой камеры. Таким образом, содержание диоксида серы в газах определяется как функция трех контролируемых на агрегате параметров, то есть

[% SO₂ ]= (V, P, t).

Предлагаемый способ отличается тем, что периодически измеряют содержание С диоксида серы в газовом тракте каждого конвертера и сравнивают его с расчетным значением С*, вводят поправку в математическую модель, так чтобы компенсировать различие между С и С*. Поправка заключается в изменении значений коэффициентов уравнений модели. Таким образом, самонастраивающаяся модель учитывает изменения параметров (V, Р, t) объекта управления в процессе эксплуатации.

Способ поясняется чертежом, на котором представлена кривая зависимости содержания С диоксида серы в конвертерных газах от разрежения Р в газовом тракте (кривая 1), на которой отмечена точка А, соответствующая оптимальному значению разрежения Р. Эта точка соответствует положению максимума (точка Б) критерия оптимальности Ф (кривая 2), который формируется из кривой 1 с помощью вспомогательной прямой (прямая 3).

По полученному значению содержания С диоксида серы в конвертерных газах определяется соответствующее ему значение критерия оптимальности Ф. Сравнивая полученные таким образом значения критерия оптимальности Ф с предыдущими и изменяя разрежение Р в газоходе, по знаку приращения содержания С диоксида серы в зависимости от приращения Р значения разрежения находят и удерживают оптимальное значение разрежения, которое соответствует максимуму критерия оптимальности Ф (точка Б). Поиск максимума и его удерживание производится автоматически при помощи дискретной экстремальной системы управления.

При минимальном разрежении в газовом тракте происходит выброс газа в цех, а концентрация С диоксида серы максимальна. При максимальном разрежении происходит подсос воздуха и величина С минимальна. Кривая содержания диоксида серы показана на чертеже. Точка оптимального разрежения (точка А) находится на изгибе кривой 1, когда подсос и выброс минимальны. Формальное выражение критерия оптимальности, имеющего максимум в этой точке, имеет вид:

Ф=С-(b-kP),

где Ф - значение критерия (кривая 2); С - концентрация диоксида серы (зависит от разрежения Р в газовом тракте, пример зависимости представлен кривой 1); b и k - коэффициенты вспомогательной прямой 3 (выбираются при настройке системы); Р - разрежение в газоходе.

Осуществление предложенного способа управления газовым режимом конвертерного передела цветной металлургии дает следующие эффекты:

- технический - повышается содержание диоксида серы в газах, поступающих на производство серной кислоты, с 3-5% до 5-7%;

- экологический - снижаются выбросы конвертерных газов в атмосферу цеха при их улавливании и транспортировке.