Помощь студентам в учебе
Проектирование автоматизированной системы увлажнения аглошихты агломерационного цеха АО «Уральская сталь»
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ 9
1.1 Краткое описание технологического процесса производства агломерата 9
1.2 Агломерационные процессы 15
1.3 Режим работы окомкователей 19
1.4 Структурные схемы контуров управления агломерационного 23
производства 23
1.5 Обзор способов определения влажности 29
2 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 40
2.1 Схема сбора информации агломашины АО «Уральская Сталь» 40
2.2 Расчёт и выбор двигателя 42
2.3 Расчет и выбор преобразователя частоты 43
2.3 Работа контура экстремального регулирования влажности шихты, шагового
типа с запоминанием максимума производительности агломерационной маши¬ны 48
2.4 Контур управления влажностью шихты 52
2.5 Переходные процессы в контуре управления влажностью 55
3 АВТОМАТИЗАЦИЯ УВЛАЖНЕНИЯ АГЛОШИХТЫ 59
3.1 Функциональная схема автоматизации агломерационной машины 59
3.2 Система автоматического управления насосом 60
3.3 Обоснование выбранных датчиков и контроллера 63
3.4 Программы системы автоматизации 64
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 67
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 68
ПРИЛОЖЕНИЕ А 70
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ 9
1.1 Краткое описание технологического процесса производства агломерата 9
1.2 Агломерационные процессы 15
1.3 Режим работы окомкователей 19
1.4 Структурные схемы контуров управления агломерационного 23
производства 23
1.5 Обзор способов определения влажности 29
2 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 40
2.1 Схема сбора информации агломашины АО «Уральская Сталь» 40
2.2 Расчёт и выбор двигателя 42
2.3 Расчет и выбор преобразователя частоты 43
2.3 Работа контура экстремального регулирования влажности шихты, шагового
типа с запоминанием максимума производительности агломерационной маши¬ны 48
2.4 Контур управления влажностью шихты 52
2.5 Переходные процессы в контуре управления влажностью 55
3 АВТОМАТИЗАЦИЯ УВЛАЖНЕНИЯ АГЛОШИХТЫ 59
3.1 Функциональная схема автоматизации агломерационной машины 59
3.2 Система автоматического управления насосом 60
3.3 Обоснование выбранных датчиков и контроллера 63
3.4 Программы системы автоматизации 64
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 67
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 68
ПРИЛОЖЕНИЕ А 70
В настоящее время агломерационное производство - это сложная система, которая включает в себя различные агрегаты, которые функционируют в любых возможных режимах и выполняют требуемые функции.
Постоянное стремление к увеличению количества выпускаемой продукции приводит к росту требований по качеству агломерата. Кроме того, развитие технологического процесса производства агломерата в совокупности с всевозрастающими требованиями по качеству приводят к необходимости интеграции в производство систем автоматического управления.
Главная задача автоматизации агломерационного производства заключается в том, чтобы обеспечить максимально возможную производительность агломерационных машин при требуемом уровне к качеству агломерата. Кроме того, внедрение автоматических систем позволят добиться оперативного управления техпроцессами, что положительно отразится на экономической составляющей производства в целом. Модернизация систем управления приводит к необходимости создание автоматизированных систем с применением вычислительной техники [1].
Процесс получения агломерата связан с процессом окускования материалов небольшого размера, например руды или рудных концентратов. Названное сырье, также концентраты и отходы с элементами металла позволяют получить агломерат, который производится в процессе спекания. Именно этот процесс позволяет придать аглошихте необходимую форму и свойства, которые и будут подходить для плавки. Процесс спекания заключается в том, что при его реализации происходит слипание отдельных нагретых частиц за счёт размягчения их поверхности.
В качестве топлива для процесса спекания выступает углерод, который даёт тепло. Оно суммируется с теплом, которое выделяется в процессе окисления сульфидов, если речь идёт об агломерации концентратов сернистых руд. С практической точки зрения агломерация реализуется на колосниковых решетках за счёт просасывания воздуха через решетку сверху вниз. Процесс чем-то напоминает выкуривание сигареты. Топливо сгорает последовательно в каждом из слоёв заготовленного сырья. Очевидно, что наилучший результат может быть достигнут в том случае, если сырье максимально однородно. Кроме того, на процесс спекания оказывают влияние размер зерна и уровень его начальной влажности. Отмеченные показатели влияют на газопроницаемость шихты и достижение их необходимого уровня позволяет добиться того, чтобы горячее был окислено в процессе спекания равномерно[2].
В процессе агломерации руд удаляются примеси серы и некоторых других элементов. При производстве офлюсованного агломерата происходит ошлаковыва- ние пустой породы. Применение агломерата в доменных печах способствует улучшению качества чугуна, повышению производительности печей и снижению расхода кокса.
При заданном составе шихты ее влажность является основным фактором, определяющим сопротивление слоя спекаемой шихты, производительность ленты и в значительной мере влияющим на расход топлива и качество агломерата. Существующие системы управления влажность шихты в лучшем случае основаны на поддержании заданной влажности шихты, условно принимаемого за оптимальное. Оценка «оптимальности» является субъективной, основана на опыте персонала, периодичность оценки произвольна. Колебания влажности исходной шихты в обе стороны при заданном расходе воды в окомкователе всегда сопровождается ростом сопротивления слоя. Изменения в гранулометрическом и химическом составах и физико-механических свойствах компонентов шихты обуславливает необходимость поиска новых значений оптимальной влажности шихты. Поэтому внедрение автоматической системы увлажнения аглошихты является актуальным.
Целью данной работы является разработка автоматической системы увлажнения аглошихты агломерационного цеха АО "Уральская Сталь" (г. Новотроицк, Оренбургская обл.).
Достигнуть поставленную цель предлагается за счёт решения следующих задач:
- проведения литературного и патентного обзора предлагаемых решений в области увлажнения аглошихты;
- провести расчёт и выбор элементов электропривода системы увлажнения аглошихты.
- разработать автоматическую систему увлажнения аглошихты в условиях агломерационного цеха АО "Уральская Сталь".
- осуществить выбор элементов системы автоматической подачи ШОС.
Реализация поставленных задач позволит добиться достижения поставленной цели, как следствие, повысить уровень прибыли цеха и предприятия в целом.
Научная новизна работы заключается в том, что дано научное обоснование возможности и эффективности использования автоматической системы определения влажности аглошихты.
Практическая значимость заключается в том, что в результате проведенных исследований разработанная автоматическая система определения влажности аглошихты может быть использована в агломерационном цехе АО "Уральская Сталь" (г. Новотроицк, Оренбургская обл.).
Постоянное стремление к увеличению количества выпускаемой продукции приводит к росту требований по качеству агломерата. Кроме того, развитие технологического процесса производства агломерата в совокупности с всевозрастающими требованиями по качеству приводят к необходимости интеграции в производство систем автоматического управления.
Главная задача автоматизации агломерационного производства заключается в том, чтобы обеспечить максимально возможную производительность агломерационных машин при требуемом уровне к качеству агломерата. Кроме того, внедрение автоматических систем позволят добиться оперативного управления техпроцессами, что положительно отразится на экономической составляющей производства в целом. Модернизация систем управления приводит к необходимости создание автоматизированных систем с применением вычислительной техники [1].
Процесс получения агломерата связан с процессом окускования материалов небольшого размера, например руды или рудных концентратов. Названное сырье, также концентраты и отходы с элементами металла позволяют получить агломерат, который производится в процессе спекания. Именно этот процесс позволяет придать аглошихте необходимую форму и свойства, которые и будут подходить для плавки. Процесс спекания заключается в том, что при его реализации происходит слипание отдельных нагретых частиц за счёт размягчения их поверхности.
В качестве топлива для процесса спекания выступает углерод, который даёт тепло. Оно суммируется с теплом, которое выделяется в процессе окисления сульфидов, если речь идёт об агломерации концентратов сернистых руд. С практической точки зрения агломерация реализуется на колосниковых решетках за счёт просасывания воздуха через решетку сверху вниз. Процесс чем-то напоминает выкуривание сигареты. Топливо сгорает последовательно в каждом из слоёв заготовленного сырья. Очевидно, что наилучший результат может быть достигнут в том случае, если сырье максимально однородно. Кроме того, на процесс спекания оказывают влияние размер зерна и уровень его начальной влажности. Отмеченные показатели влияют на газопроницаемость шихты и достижение их необходимого уровня позволяет добиться того, чтобы горячее был окислено в процессе спекания равномерно[2].
В процессе агломерации руд удаляются примеси серы и некоторых других элементов. При производстве офлюсованного агломерата происходит ошлаковыва- ние пустой породы. Применение агломерата в доменных печах способствует улучшению качества чугуна, повышению производительности печей и снижению расхода кокса.
При заданном составе шихты ее влажность является основным фактором, определяющим сопротивление слоя спекаемой шихты, производительность ленты и в значительной мере влияющим на расход топлива и качество агломерата. Существующие системы управления влажность шихты в лучшем случае основаны на поддержании заданной влажности шихты, условно принимаемого за оптимальное. Оценка «оптимальности» является субъективной, основана на опыте персонала, периодичность оценки произвольна. Колебания влажности исходной шихты в обе стороны при заданном расходе воды в окомкователе всегда сопровождается ростом сопротивления слоя. Изменения в гранулометрическом и химическом составах и физико-механических свойствах компонентов шихты обуславливает необходимость поиска новых значений оптимальной влажности шихты. Поэтому внедрение автоматической системы увлажнения аглошихты является актуальным.
Целью данной работы является разработка автоматической системы увлажнения аглошихты агломерационного цеха АО "Уральская Сталь" (г. Новотроицк, Оренбургская обл.).
Достигнуть поставленную цель предлагается за счёт решения следующих задач:
- проведения литературного и патентного обзора предлагаемых решений в области увлажнения аглошихты;
- провести расчёт и выбор элементов электропривода системы увлажнения аглошихты.
- разработать автоматическую систему увлажнения аглошихты в условиях агломерационного цеха АО "Уральская Сталь".
- осуществить выбор элементов системы автоматической подачи ШОС.
Реализация поставленных задач позволит добиться достижения поставленной цели, как следствие, повысить уровень прибыли цеха и предприятия в целом.
Научная новизна работы заключается в том, что дано научное обоснование возможности и эффективности использования автоматической системы определения влажности аглошихты.
Практическая значимость заключается в том, что в результате проведенных исследований разработанная автоматическая система определения влажности аглошихты может быть использована в агломерационном цехе АО "Уральская Сталь" (г. Новотроицк, Оренбургская обл.).
В процессе выполнения магистерской работы было осуществлено проектирование автоматизированной системы увлажнения аглошихты агломерационного цеха АО "Уральская сталь".
В первой главе подробно рассмотрена работа аглоцеха АО "Уральская Сталь". Представлены основные объекты и агрегаты цеха. Представлено описание агломерационных процессов. Рассмотрен принцип и режимы работы оком- кователей. Отмечено, что высокая потенциальная способность агломерационных шихт комковаться может быть реализована только в том случае, если работающие на агломерационных фабриках окомковательные установки (а это практически всегда вращающиеся цилиндрические барабаны) обеспечивают наилучшие условия движения в них шихты, когда по наклонной поверхности из слоя агломерационной шихты перекатываются крупные кусочки-зародыши и мелкие влажные частички налипают на их поверхность. Проведён анализ контуров управления агломерационной машины. Среди рассмотренных параметров: температура, давление и скорость аглоленты. Рассмотрены возможные способы определения влажности аглошихты.
Во второй главе предложена автоматическая схема измерения влажности аглошихты, с целью получения оптимального сочетания продукта. Произведён расчёт и выбор двигателя и насоса, которые бы использовались в качестве исполнительных механизмов и регулирующего органа в контуре управления влажностью. Проведен анализ переходных процессов контура оптимизации производительности агломашины.
В третьей главе осуществлён выбор необходимых датчиков, которые бы позволяли получать информацию для возможности контроля влажности аглошихты. Представлен программный код, позволяющий на основе данных расхода и влажности аглошихты осуществлять вычисление необходимой скорости двигателя для контроля насоса.
В первой главе подробно рассмотрена работа аглоцеха АО "Уральская Сталь". Представлены основные объекты и агрегаты цеха. Представлено описание агломерационных процессов. Рассмотрен принцип и режимы работы оком- кователей. Отмечено, что высокая потенциальная способность агломерационных шихт комковаться может быть реализована только в том случае, если работающие на агломерационных фабриках окомковательные установки (а это практически всегда вращающиеся цилиндрические барабаны) обеспечивают наилучшие условия движения в них шихты, когда по наклонной поверхности из слоя агломерационной шихты перекатываются крупные кусочки-зародыши и мелкие влажные частички налипают на их поверхность. Проведён анализ контуров управления агломерационной машины. Среди рассмотренных параметров: температура, давление и скорость аглоленты. Рассмотрены возможные способы определения влажности аглошихты.
Во второй главе предложена автоматическая схема измерения влажности аглошихты, с целью получения оптимального сочетания продукта. Произведён расчёт и выбор двигателя и насоса, которые бы использовались в качестве исполнительных механизмов и регулирующего органа в контуре управления влажностью. Проведен анализ переходных процессов контура оптимизации производительности агломашины.
В третьей главе осуществлён выбор необходимых датчиков, которые бы позволяли получать информацию для возможности контроля влажности аглошихты. Представлен программный код, позволяющий на основе данных расхода и влажности аглошихты осуществлять вычисление необходимой скорости двигателя для контроля насоса.