автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Синтез системы оптимального управления газовым режимом горизонтальных конвертеров

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Горизонтальные конвертеры в цветной металлургии.

1.2 Декомпозиция задачи управления газовым режимом конвертеров.

1.3 Анализ существующих способов управления газовым режимом конвертеров.

1.4 Постановка задачи исследования.

ГЛАВА 2. СИНТЕЗ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ

ПАРАМЕТРАМИ КОНВЕРТЕРНОГО АГРЕГАТА.

2.1 Математическое описание элементов системы стабилизации разрежения в пылевой камере.

2.1.1 Математическое описание газового тракта, как объекта управления.

2.1.2 Математическое описание электропривода дымососа.

2.2 Синтез системы стабилизации разрежения в пылевой камере.

2.3 Локальные системы стабилизации расхода дутья и управления загрузкой флюса.

Выводы по 2 главе.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГАЗОУДАЛЕНИЯ ИЗ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО

КОНВЕРТЕРА КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ.

3.1 Структура статической модели объекта управления.

3.2 Математическое описание процесса разубоживания конвертерных газов.

3.3 Математическое описание теплообмена конвертерных газов.

3.4 Оценка режима газоудаления.

3.5 Методика расчета содержания S02 с помощью статической модели.

3.6 Проверка адекватности статической модели.

3.7 Исследование процесса газоудаления как объекта управления.

3.8 Определение динамических параметров объекта.

Выводы по 3 главе.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ГАЗОУДАЛЕНИЯ

ИЗ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО КОНВЕРТЕРА.

4.1 Выбор структуры системы управления среднего уровня.

4.2 Разработка методики нечеткой оценки характера газоудаления.

4.3 Разработка алгоритмического обеспечения нечеткого регулятора.

4.3.1 Блок оценки процесса газоудаления.

4.3.2 Блок формирования управляющего воздействия.

4.4 Идентификация параметров нечеткого регулятора.

4.5 Моделирование работы нечеткого регулятора.

4.6 Обобщенная структура системы управления газовым режимом конвертерного передела.

Выводы по 4 главе.

В настоящее время развитие промышленности во многом зависит от внедрения современных технологий автоматизации и управления. Автоматизированные системы управления, построенные на базе микропроцессорной техники, позволяют достигнуть значительного экономического эффекта и повысить культуру труда на предприятиях. Вместе с тем, существует значительная часть технологических объектов, практически не поддающихся автоматизации широко известными в настоящее время методами вследствие малоизученности процесса, недостатка оперативной информации о его параметрах, отсутствия технических средств управления и др. Это в большой степени относится к применяемым в цветной металлургии горизонтальным конвертерам, уровень автоматизации которых весьма низок. Поскольку в процессе конвертирования штейнов выделяется значительное количество серосодержащих газов, выброс которых в атмосферу является причиной резкого ухудшения экологической обстановки в регионе, повышение степени их утилизации является одной из приоритетных задач. Наиболее экономически оправданным способом утилизации конвертерных газов является их переработка на серную кислоту. Эффективность и технико-экономические показатели сернокислотного производства в значительной мере определяются концентрацией поступающих на него газов. Снижение разбавления конвертерных газов и исключение их выбросов в атмосферу требуют оптимизации газового режима конвертеров, невозможной при ручном управлении процессом.

Изложенное определяет актуальность данной диссертационной работы, посвященной синтезу системы оптимального управления газовым режимом горизонтальных конвертеров.

Цель настоящей работы можно сформулировать как повышение степени утилизации конвертерных газов при помощи автоматизированной системы оптимального управления газовым режимом конвертерного передела.

Отсутствие технических средств контроля за процессом газоудаления является главной причиной, не позволяющей создать работоспособные автоматические системы управления газовым режимом горизонтальных конвертеров. Газовый режим конвертера может контролироваться только по косвенным показателям и оцениваться по методикам, полученным формализацией производственного опыта технологического персонала. Разработанные таким образом алгоритмы управления могут быть использованы при синтезе автоматизированной системы.

Настоящая диссертационная работа, направленная на решение указанных задач, выполнена на кафедре печей, контроля и автоматизации металлургического производства Санкт-Петербургского государственного горного института в рамках договора на научно-исследовательские работы № 33/2000 от 3.10.2000 «Система автоматической оптимизации газового режима горизонтальных конвертеров», заключенного с ГМК «Печенганикель». Работа состоит из четырех глав, заключения и приложения.

В первой главе дана оценка роли горизонтальных конвертеров в цветной металлургии и показана важность оптимального управления их газовым режимом. Приведена общая характеристика процесса эвакуации конвертерных газов как объекта управления, рассмотрена конструкция газового тракта конвертеров и основные факторы, влияющие на газовый режим агрегатов. Задача управления газовым режимом конвертерного передела разделена на три составляющих: стабилизацию технологических параметров процесса, оптимизацию газового режима каждого отдельного конвертера и оптимизацию газового режима конвертерного отделения в целом. В соответствии с проведенной декомпозицией предложена трехуровневая иерархическая структура системы управления газовым режимом конвертерного передела. В результате анализа состояния вопроса сформулированы конкретные задачи и методологические направления исследований.

Вторая глава диссертационной работы посвящена синтезу автоматической системы стабилизации разрежения в пылевой камере конвертера. Произведена идентификация газового тракта горизонтального конвертера, как объекта управления нижнего уровня. Показано, что с достаточной точностью динамика газового тракта описывается дифференциальным уравнением первого порядка. Определены числовые значения коэффициентов этого уравнения. Показано, что с технико-экономической точки зрения наиболее целесообразно реализовать управление разрежением в газовом тракте конвертера путем изменения частоты вращения дымососа, оснащенного частотно-регулируемым асинхронным электроприводом. Определены параметры передаточной функции регулируемого электропривода по каналу: частота питающего напряжения - частота вращения дымососа. Обоснована структура и произведен параметрический синтез системы автоматической стабилизации разрежения в пылевой камере, удовлетворяющей условию минимума квадратичной интегральной оценки качества переходного процесса.

Третья глава работы посвящена исследованию процесса газоудаления из конвертера как объекта управления. Выделены и описаны основные факторы, влияющие на процесс газоудаления, разработана статическая модель-наблюдатель объекта, позволяющая рассчитать содержание диоксида серы в конвертерных газах после их разбавления по наблюдаемым переменным и проверена ее адекватность. Проведенный анализ показал, что газовый режим конвертера определяется совокупностью трех основных технологических параметров: расход дутья, поступающего в конвертер, разрежение в газовом тракте и величина зазора между горловиной агрегата и кромкой напыльника. Поскольку последний из перечисленных влияющих факторов не поддается измерению, в главе обоснована и разработана методика его оценки по текущей температуре конвертерных газов. Показана невозможность точного математического описания газового режима конвертера с точки зрения установления формализованной связи между основными параметрами процесса и выбиванием газов из-под напыльника в цех, что обуславливает необходимость использования в системе управления математического аппарата теории нечетких множеств. Проведены исследования временных характеристик процесса газоудаления из конвертера и даны рекомендации по управлению этим процессом для различных режимов работы агрегата: пуск, установившийся режим, остановка.

В четвертой главе разработаны алгоритмы нечеткого управления газовым режимом горизонтального конвертера. Показано, что процесс газоудаления может быть описан при помощи семи лингвистических переменных, причем исходной посылкой к присвоению этому процессу той или иной оценки является совокупность значений трех наблюдаемых параметров: расхода дутья, разрежения в пылевой камере и зазора между горловиной конвертера и напыльником. Обоснована двухзвенная структура нечеткого регулятора. Первый блок регулятора осуществляет нечеткую оценку процесса газоудаления по измеренным четким параметрам, второй на основании полученной оценки с учетом текущей температуры газов формирует управляющее воздействие в виде задания величины разрежения в пылевой камере системе нижнего уровня. Произведена идентификация параметров нечеткого регулятора. Опрос экспертов - специалистов конвертерного отделения плавильного цеха ГМК «Печенганакель» позволил определить численные границы существования лингвистических переменных и номинальные значения технологических параметров. Проведенный на разработанной имитационной модели системы управления газовым режимом конвертера вычислительный эксперимент показал работоспособность предложенных алгоритмов. Определена общая структура автоматической системы управления газовым режимом конвертерного передела с учетом системы верхнего уровня, осуществляющей перераспределение газовых потоков конвертеров на основании информации о содержании в них диоксида серы, предоставляемой моделью-наблюдателем.

В приложениях к работе приводятся наиболее громоздкие выкладки, тексты программ, моделирующих работу модели-наблюдателя и нечеткой системы управления, результаты их работы и примеры опросных листов, заполненных экспертами - сотрудниками ГМК «Печенганикель» при разработке алгоритмического обеспечения системы управления.

Основные научные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Математическая модель процесса газоудаления из горизонтального конвертера может быть представлена системой уравнений, составленных на базе материального и теплового балансов газового потока, позволяющей по измеряемым на объекте технологическим параметрам рассчитать количество газов, поступающих на сернокислотное производство и содержание в них диоксида серы.

2. Оптимальное управление газовым режимом горизонтального конвертера заключается в поддержании в газовом тракте разрежения, минимизирующего разбавление газов подсасываемым воздухом и исключающего их выброс в атмосферу цеха, определяемого по базе правил логического вывода, составленной по результатам обработки нечетких лингвистических оценок процесса газоудаления, и реализуемого изменением частоты вращения дымососа.

Выводы по 4 главе

1. Разработана методика оценки процесса газоудаления из конвертера по косвенным показателям с использованием теории нечеткой логики. Показано, что процесс газоудаления может быть описан при помощи семи лингвистических переменных («сильный газовый выброс», «умеренный газовый выброс», «газовый выброс», «нормально», «подсос», «умеренный подсос», «сильный подсос»), причем исходной посылкой к присвоению процессу газоудаления той или иной оценки является совокупность значений трех параметров: расхода дутья V0, разрежения в пылевой камере Рп к и зазора между горловиной конвертера и напыльником 8.

2. Обоснована двухзвенная структура нечеткого регулятора. Первый блок регулятора осуществляет нечеткую оценку процесса газоудаления по трем измеренным четким параметрам (Vd, Рпк и 8), второй на основании полученной оценки с учетом текущей температуры газов формирует управляющее воздействие в виде задания на разрежение в пылевой камере, отрабатываемое системой нижнего уровня. Разработано алгоритмическое обеспечение блоков оценки процесса газоудаления и формирования управляющего воздействия нечеткого регулятора системы. Логика системы представлена в виде баз правил логического вывода. Управляющее воздействие в виде рекомендации об изменении задания на разрежение в пылевой камере в ту или иную сторону выводится на основании полученной в первом блоке нечеткой оценки характера газоудаления с учетом ограничения по температуре конвертерных газов.

3. Произведена идентификация параметров нечеткого регулятора. Опрос экспертов - специалистов конвертерного отделения плавильного цеха ГМК «Печенганакель» позволил определить численные границы существования лингвистических переменных и номинальные значения технологических параметров. Проведенный на разработанной модели системы управления газовым режимом конвертера вычислительный эксперимент показал работоспособность предложенных алгоритмов.

4. Обобщена структура автоматической системы управления газовым режимом конвертерного передела, с учетом системы верхнего уровня, осуществляющей перераспределение газовых потоков конвертеров на основании информации о содержании в них диоксида серы, предоставляемой моделью-наблюдателем.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключение приведем основные результаты и рекомендации, полученные в данной работе.

1. Обоснована трехуровневая иерархическая структура системы автоматического управления газовым режимом конвертерного передела. Нижний уровень включает в себя локальные системы стабилизации разрежения в пылевой камере, стабилизации расхода дутья при помощи механических фурмовочных машин и автоматического управления загрузкой флюсов и холодных присадок в конвертер без прекращения продувки, работающие на всех конвертерах передела. Средний уровень иерархии представляет собой системы автоматической оптимизации газового режима каждого конвертера, путем изменения задания в системах стабилизации разреже-ия в пылевых камерах конвертеров с целью повышения содержания диоксида серы в конвертерных газах при исключении выброса газов в цех с учетом ограничений по температуре. Верхний уровень иерархии представляет собой систему автоматического управления газовыми потоками конвертеров, осуществляющую на основании информации, предоставляемой системами нижнего и среднего уровней, перераспределение этих потоков между сернокислотным производством и дымовой трубой. Сформулированы критерии оценки качества работы всех уровней системы.

2. Произведена идентификация газового тракта горизонтального конвертера, как объекта управления нижнего уровня. Показано, что с достаточной точностью динамика газового тракта описывается дифференциальным уравнением первого порядка. Определены числовые значения коэффициентов этого уравнения. Показано, что с технико-экономической точки зрения наиболее целесообразно реализовать управление разрежением в газовом тракте конвертера путем изменения частоты вращения дымососа, оснащенного частотно-регулируемым асинхронным электроприводом. Обоснована структура и произведен синтез системы автоматической стабилизации разрежения в пылевой камере, удовлетворяющей условию минимума квадратичной интегральной оценки качества переходного процесса для условий ГМК «Печенганикель». Разработано математическое процесса газоудаления из конвертера как объекта управления среднего уровня на базе соотношений, описывающих разбавление и теплообмен газов на пути от ванны агрегата до выхода из пылевой камеры, определены основные параметры газового режима горизонтального конвертера. На основании математического описания составлена модель, позволяющая определить содержание диоксида серы в конвертерных газах и эквивалентную величину зазора между на-пыльником и горловиной агрегата по текущим измеряемым параметрам процесса в установившемся режиме и проверена ее адекватность. Обоснована целесообразность применения нечеткой логики для оценки характера газоудаления из конвертера. Проведены исследования временных характеристик процесса газоудаления из конвертера и даны рекомендации по управлению процессом для различных режимов работы: пуск, установившийся режим, остановка.

Разработана методика оценки процесса газоудаления из конвертера по косвенным показателям с использованием теории нечеткой логики. Показано, что процесс газоудаления может быть описан при помощи семи лингвистических переменных, причем исходной посылкой к присвоению процессу газоудаления той или иной оценки является совокупность значений трех параметров: расхода дутья Vd, разрежения в пылевой камере Рп к и зазора между горловиной конвертера и напыльником S.

5. Обоснована двухзвенная структура нечеткого регулятора. Первый блок регулятора осуществляет нечеткую оценку процесса газоудаления по имеющимся четким параметрам (Vt, Рпк и S), второй на основании полученной оценки с учетом текущей температуры газов формирует управляющее воздействие в виде задания на разрежение в пылевой камере, отрабатываемое системой нижнего уровня. Разработано алгоритмическое обеспечение блоков оценки процесса газоудаления и формирования управляющего воздействия.

6. Произведена идентификация параметров нечеткого регулятора. Опрос экспертов - специалистов конвертерного отделения плавильного цеха ГМК «Печенганакель» позволил определить численные границы существования лингвистических переменных и номинальные значения технологических параметров. Проведенный на разработанной имитационной модели системы управления газовым режимом конвертера вычислительный эксперимент показал работоспособность предложенных алгоритмов.

1. Lolaev А.В. Forecasting of the technogenic influence on soils properties on the basis of fuzzy models. Osaka, Japan/1996

2. Lolaev A.B., Spesivtsev A.Y. Fuzzy modeling in environmental geotechnics. Lis-boa, Portugal, 1998

3. Rand Y. A. Mc Cain J. D. // Journal of Metals, 1983. #1 p61 66

4. Schneider Automation Club.2001 #8, p. 4-14

5. Абрамов O.B. и др. Параметрическая коррекция систем управления М.: "Энергоиздат", 1982

6. Абрамович Т.Н. Турбулентное смешение газовых струй, М:"Наука", 1978

7. Адлер Ю.П. и др. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука 1976

8. Айзерман М.А. Лекции по теории автоматического управления, М., 1960

9. Альтшуль А.Д. и др. Гидравлика и аэродинамика М.: Стройиздат, 1987

10. Анашкин А.С. «Расчет материального баланса процесса конвертирования медно-никелевых штейнов в плавильном цехе ГМК "Печенганикель"» / Отчет по НИРС, каф. ПКАМП СПбГГИ, 1997

11. Анашкин А.С. «Нечеткая логика в управлении газовым режимом горизонтальных конвертеров» /Сборник трудов молодых ученых СПГГИ, 2001

12. Анашкин А.С., Власов К.П. и др. «Автоматизированная система управления газовым режимом конвертерной установки» / Сборник трудов ХПИ Харьков 1999

13. Анашкин А.С., Власов К.П., Гальнбек А.А. «Оптимальное управление газовым режимом конвертеров» / Сборник трудов МИСиС, 2000 г.

14. Анашкин А.С., Власов К.П., Гальнбек А.А., Чумаков Ю.А. «Система оптимального управления газовым режимом конвертерного отделения плавильного цеха комбината «Печенганикель» / «Цветные металлы» № 8 2001 г.

15. Анхимюк В.Л. Теория автоматического управления, М.: "Высшая школа", 1968

16. Баранов В.Я. и др. Промышленные приборы и средства автоматизации. Справочник. Л-д., "Машиностроение" 1987 г

17. Беленький A.M. Автоматическое управление металлургическими процессами М.: "Металлургия", 1989

18. Белый Н.В., Власов К.П., Клепиков В.Б. Основы научных исследований и технического творчества. Харьков: Высшая школа, 1986

19. Бесекерский В.А. Микропроцессорные системы автоматического управления. Машиностроение, JI-д, 1988

20. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука 1975

21. Бир С. Кибернетика и управление производством. М. 1965

22. Боривойе 3. И др. Опыт конвертирования на новом медеплавильном заводе Бор (Югославия) М.: ЦНИИцветмет экономики и информации. 1985

23. Бутковский А.Г. Оптимальное управление нагревом металла, М.: "Металлургия", 1972

24. Вартовский М. Модели. Репрезентация и научное понимание. М., 1988

25. Вентцель Е.С. Теория вероятностей М.: Высшая школа. 1998

26. Власов К.П. и др. Микропроцессоры в системах управления процессами обогащения. М.: Недра, 1992

27. Власов К.П. Методы научных исследований и организации эксперимента. Изд-во СПГГИ, 2000

28. Власов К.П., Анашкин А.С. Теория автоматического управления: специальные методы, изд-во СПГГИ, 2001

29. Вычислительная техника и программирование, под редакцией проф. А.В. Петрова, М. Высшая школа, 1990г

30. Галактионов А.И. Основы инженерно-психологического проектирования АСУТП. М. 1987

31. Гальнбек А.А. Водовоздушное хозяйство металлургических заводов. ЛГИ 1974

32. Гальнбек А.А. Гидроаэромеханика в металлургическом производстве ЛГИ. 1991 г

33. Гальнбек А.А. и др. Расчеты пирометаллургических процессов и аппаратуры цветной металлургии Челябинск Металлургия 1990 г.

34. Гальнбек А.А. Непрерывное конвертирование штейнов М. Металлургия 1993

35. Гейлер Л.Б. Введение в теорию автоматического управления, Минск, "Наука и техника", 1967

36. Глинков Г.М., Климовицкий М.Д. Теоретические основы автоматического управления металлургическими процессами. М.: Металлургия. 1985

37. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высшая школа 1998

38. Голубь АП., Кузнецов Б.И. и др. Системы управления электроприводами Киев, УМК ВО 1992

39. Гольдфарб JT.C. Теория автоматического управления, М., "Высшая школа", 1969

40. Гречко А.В. и др. Новое в технологии и аппаратуре конвертирования штейнов. М.: ЦНИИцветмет экономики и информации. 1987

41. Губанов В.А. Введение в системный анализ, ЛГУ, 1988

42. Гузенко А.И. Основы теории автоматического управления, М.: "Высшая школа", 1967

43. Джонсон Р.Е. и др. Обзор мировой практики использования конвертеров в производстве меди М.: ЦНИИцветмет экономики и информации. 1989

44. Джордж Ф. Основы кибернетики М.: "Радио и связь" 1975

45. Диомидовский Д.А. Металлургические печи цветной металлургии. М. Металлургия. 1970

46. Диомидовский Д.А., Шалыгин Л.М., Гальнбек А.А., Южанинов И.А. Расчеты пиропроцессов и печей цветной металлургии М., "Металлургия", 1963

47. Домшенко Н.Г. «Анализ металлургических процессов графовыми моделями»/ Цветные металлы 1991 № 6

48. Дроздов А.В., Кимяев И.Т. «Интеллектуальные системы управления с нечетким регулятором»/Крайний Север'96. Изд-во Нор. Инд. И-та. Норильск 1996.

49. Дроздов А.В., Спесивцев А.В. «Формализация экспертной информации при логико-лингвистическом описании сложных систем.»/ Известия РАН. Техническая кибернетика. 1994 № 2

50. Емельянов С.В. Системы автоматического управления с переменной структурой М.:"Наука" 1967

51. Жуховицкий А.А. Физико-химические основы металлургических процессов М.: "Металлургия", 1973

52. Жуховицкий А.А. Физическая химия М., "Металлургия", 1976

53. Зельченко В.Я. Расчет и проектирование АСУ с нелинейными динамическими звеньями, JI-д, "Машиностроение", 1977

54. Зубов В.Н. Математические методы исследования систем автоматического регулирования, Судпромгиз, 1959

55. Исаченко В.П. Теплопередача, М.: "Энергия", 1969

56. Калман Р. Очерки по математической теории систем, М.: "Мир", 1990

57. Каслей Г.Е. и др. Детальный анализ конвертерных операций с целью улучшения производительности конвертеров завода Маунт Айза. М.: ЦНИИ-цветмет экономики и информации. 1989

58. Каталог продукции ОАО «Союзцветметавтоматика» Москва 2001

59. Каталог частотных преобразователей производства корпорации Триол, 2000

60. Кожеуров В.А. Статстическая термодинамика М.: "Металлургия", 1975

61. Козлов В.Н. Вычислительные методы синтеза систем автоматического управления, М., 1995

62. Колесников А.А. Последовательная оптимизация нелинейных автоматических систем управления, М.: "Энергоатомиздат", 1989

63. Колмогоров А.Н. Элементы теории функций и функционального анализа, М.: "Наука", 1987

64. Костенко М.П. Пиотровский Л.М. Электрические машины М., «Энергия» 1965

65. Котов К.И. Промышленные системы автоматизации металлургических агрегатов. М. Металлургия 1980

66. Краткий справочник физико-химических величин, под редакцией А.А. Рав-деля и Н.М. Пономаревой Л-д, "Химия" 1983 г

67. Краткий технический справочник, под редакцией проф. Зиновьева. Москва -Ленинград, Гос. издательство технико теоретической литературы, 1949 г

68. Кругов В.И. Основы теории автоматического регулирования М.: "Машиностроение" 1984

69. Куфнер А. Нелинейные дифференциальные уравнения М.: "Наука", 1988

70. Ли Э и др. Основы теории оптимального управления, М.: "Наука" 1982

71. Лисиенко В.Г. Улучшение топливоиспользования и управление теплообменом в металлургических печах М.: "Металлургия", 1988

72. Лукас В.А. Введение в фаззи-регулирование. УГГА, Екатеринбург, 1997

73. Лукас В.А. Теория автоматического управления. М.: Недра, 1990

74. Лыков А.В. Исследования по теплопроводности. Минск, "Наука и техника", 1987

75. Максимов Ю.М. Рожков И.М. Математическое моделирование металлургических процессов. М. Металлургия, 1976

76. Металлургическая теплотехника. Теоретические основы., под научной редакцией проф. д.т.н. В.А. Кривандина М., "Металлургия" 1986 г

77. Мечев В.В. и др. «Исследование взаимодействия газовой струи с плотными средами при боковой подачи дутья. »/Цветные металлы 1973, № 2

78. Мучник Г.Ф. Методы теории теплообмена М.: "Высшая школа", 1974

79. Набойченко С.С. и др. Процессы и аппараты цветной металлургии. Екатеринбург, УГТУ 1997 г

80. Налимов В.В. Статические методы описания химических и металлургических процессов. М.: Металлургия. 1963

81. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача, М. Высшая школа 1975 г

82. Негрей С.В. Спесивцев А.В. «Управляющие модели металлургических процессов с использованием нечетких множеств.»/ Цветные металлы. 1996 № 11

83. Нелепин Р.А. Алгоритмический синтез нелинейных систем управления, ЛГУ, 1990

84. Нестеров Ю.И., Тохтабаев Г.М. «Ситуационное управление технологическими операциями конвертерного участка металлургического цеха» / «Кибернетика и автоматика» КазПИ, Алма-Ата, 1978

85. Ордынцев В.М. Автоматическое регулирование металлургических процессов, М.: "Машгиз", 1960

86. Основы металлургии, под ред. Н. С. Грейвера, т. 1 и 2, Металлургиздат, 1961г

87. Плискин Л.Г. Оптимизация непрерывного производства, М.: "Энергоатоми-зодат", 1990

88. Понтрягин Л.С. Математическая теория оптимальных процессов. М.: "Наука", 1969

89. Прикладные нечеткие системы: пер. с. япон. / под ред. Т. Тэрано, К. Асаи, М. Сугэно. М.:Мир, 1993, 368 с.

90. Прогнозирование в науке и технике, ЦНИИТЭИ, М., 1988

91. Пугачев B.C. Основы статистической теории автоматических систем управления. М.: "Машиностроение", 1985

92. Пугачев B.C. Основы автоматического управления М.: "Наука", 1988

93. Пыжов С.С. Макарова С.Н. Автогенные процессы производства тяжелых цветных металлов за рубежом М.: ЦНИИцветмет экономики и информации. 1981

94. Романов В.А. Автоматизация типовых производственных процессов цветной металлургии, ЛПИ, 1989

95. Рудаков В.В. Синтез электроприводов с последовательной коррекцией, М.: "Энергия", 1989

96. Саати Т., Керн К. Аналитическое планирование. Организация систем. М., 1991

97. Сильвестров А.Н. Идентификация и оптимизация автоматических систем, М.: "Энергоатомиздат", 1987

98. Смышляев П.П. Управление технологическими процессами. ЛГУ 1989

99. Спесивцев А.В. и др. «Математическое моделирование процессов при переработке медно-никелевого сырья.» / Известия ВУЗов, Цветная Металлургия, 1985 №4

100. Спесивцев А.В. Изучение пирометаллургических процессов статистическими методами. Издательство КГУ, Норильск, 1978

101. Спесивцев А.В. Применение математической статистики в металлургической практике. Издательство КГУ, Норильск, 1978

102. Спесивцев А.В., Метев В.В. «Влияние физико-химических свойств расплавов на их взаимодействие с газовыми струями. »/Сборник трудов НВИИ, № 15, 1972

103. Специвцев А.В. «Кинетическая модель процесса конвертирования медных никельсоодержащих штейнов.»/ Цветные металлы 1997 № 4

104. Стальский В.В. Проскуряков P.M. Нечеткая логика и ее применение в автоматическом регулировании. СПГГИ 1998

105. Стрекаловский Г.Б., Спесивцев А.В. «О взаимодействии погруженной струи с жидкостями.» / Известия ВУЗов. Цветная металлургия. 1973, №6

106. Табак Д. Оптимальное управление и математическое программирование, М.: "Наука", 1975

107. Технологическая инструкция передела конвертирования медно-никлевого штейна, под редакцией нач. мет. отделения ЦЗЛ ГМК "Печенга-никель" к.т.н. Я.Л. Серебряного

108. Технологическая инструкция процессов сушки, плавки и конвертирования медных концентратов в металлургическом цеху Комбината «Северони-кель». Мончегорск 2000

109. Тихонов О.Н. Простые математические модели металлургических процессов. ЛГИ 1979

110. Тохтабаев Г.М. и др. «Иерархическая система управления комплексом технологических процессов шихтоподготовки и отражательной плавки» / «Кибернетика и автоматика» КазПИ, Алма-Ата, 1973

111. Тохтабаев Г.М., Палыиин В.П. «К оптимальному управлению процессом конвертерирования медных штейнов»/ «Кибернетика и автоматика» КазПИ, Алма-Ата, 1975

112. Фельдбаум А.А. Основы теории оптимальных систем управления М.: "Наука", 1966

113. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя. С-Пб , "Коруна", 1994

114. Фудживара Ю. и др. Осуществление конвертерного процесса на медеплавильном заводе Саганосеки. М.: ЦНИИцветмет экономики и информации. 1984

115. Хайдер Э и др. Решение обыкновенных дифференциальных уравнений, М.: "Мир", 1990

116. Хартман К. и др. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов. М.: Мир. 1977

117. Цейдлер А.А. Анализ практики конвертирования штейнов на заводах фирмы Kennecott Copper. М.: ЦНИИцветмет экономики и информации. 1987

118. Цейдлер А.А. Мероприятия по улучшению работы конвертеров. М.: ЦНИИцветмет экономики и информации. 1991

119. Цейдлер А.А. Технические показатели конвертерных переделов медеплавильных и никелевых зарубежных заводов. М.: ЦНИИцветмет экономики и информации. 1981

120. Черкасов Б.А. Автоматическое регулирование ВРД, М.: "Машиностроение", 1975

121. Чураков Е.П. и др. Оптимальные и адаптивные системы М.: "Энерго-атомиздат", 1995

122. Шалыгин JI. М. Конвертерный передел в цветной металлургии. М.: Металлургия 1965

123. Шалыгин Л.М. Березин Р.В. Автоматическое управление металлургическими процессами. ЛГИ 1979

124. ШаргутЯ. Теплоэнергетика в металлургии. М.: "Металлургия" 1976

125. Шмонин Ю.Б. Анализ и синтез систем автоматизации металлургического производства. ЛГИ, 1986

126. Шмонин Ю.Б. Проектирование, монтаж и эксплуатация систем автоматизации металлургического производства. ЛГИ 1984

127. Шмонин Ю.Б., Вырубова Т.Ф. Моделирование объектов и систем управления металлургического производства. С-Пб, изд. СПбГГИ (ТУ), 1991

128. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА КОНВЕРТЕРНЫХ ГАЗОВ 1. Теплообмен газов на входе в напыльник

129. Технологические газы, выделяющиеся из расплава в ходе продувки, разбавляются холодным воздухом, подсасываемым через зазор между горловиной конвертера и кромкой напыльника. Рассмотрим их теплообмен на данном участке газового тракта.

130. Подставляя в (1) выражения (3.4) и (3.6), определяющие соответствующие расходы, получим:1.8-м- • Своэ ■ (Зх 9вт) = 0,96 • V, ■ Ся,. • fo,,. -9Х).1. Откуда:0,96• Vd ■ Стг ■ +S-1-м- J—^ • Свт ■ 3Ю29Х =---1-Г--,°С. (2)s.i.M.\-i^l.Cm3+o,96-vd -с,,,,nT7~

131. Обозначив через: А = 0,96 • Ст ; В = l-ju- —— -СЮ., получим:1. V 7a-vd + в ■ s •

132. Таким образом, температура газов после разбавления их на входе в напыльник, может быть представлена функцией расхода дутья Va, разрежения в напыльнике рнап и зазора 6 между напыльником и горловиной конвертера.

133. Теплообмен газов в напыльнике

134. Формула для теплового потока от газа через стенку напыльника к охлаждающей воде имеет вид 74.:

135. Величину (Xi определим по критериальному уравнению вида Nv~f (Re;Pr) 55.:

136. Поскольку значение критерия Прандтля для разбавленных газов на интервале температур от 0 до 1000 °С изменяется менее, чем на 0.025, можем считать поправку (Pr/Prw)°'25=l. 76.

137. Полагая, что для газов в напыльнике число Прандтля близко к турбулентному (0.75), и беря среднее по длине значение коэффициента теплоотдачи ось получим:Га, =0.037иг д —-201. Вт/(м С). (6)1. X/1. V V)

138. Q = CsmA&zVr, Вт, где Сгаз средняя теплоемкость разбавленных газов, Дж/(м3 °С); Л&г - падение температуры газов в напыльнике, °С; V"an - расход газов через напыльник, м3/с.

139. Расход газов через напыльник складывается из расхода технологических газов и расхода воздуха, подсасываемого в напыльник:1. V"a" = V + V .г т.г. н

140. Приравнивая правые части выражений для Q и подставляя соответствующие значения расходов (3.4), (3.6), окончательно получим:q-F„л «Я,096 -Vd + fu-S -1 ■2gPHl