Русский   English
ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

ВСТУП

Автоматизація стає собенно актуальною в тих галузях, кінцеві продукти яких затребувані і конкурентоспроможні. Ці галузі, без сумніву, включають в себе металургію. В останні час в області промисловості ведуться серйозні дослідження, і розробляються засоби спрямовані на збільшення продуктивності МБЛЗ і звичайно на мінімізацію витрат, вони засновані на автоматизації технологічного процесу, проте є і проміжні технологічні процеси, які також впливають на якість готової продукції. Невід'ємно важливим технологічним елементом, є забезпечення високого показника ресурсу футерування стальковша. Він досягається плавним нагріванням по заданій діаграмі. Це забезпечує стабільність роботи, а також зменшує питомі витрати на вогнетриви, кількість перефутеровок в цілому. В даний час, на більшості металургійних підприємств для перевезення застосовуються футеровані різними вогнетривкими матеріалами стальковша, проте в цьому стальковша виконує ще й функіціі реактора. Після закінчення ремонту футерування стальковша потрібно і важливо попередньо висушити, а після цього правильно розігріти для прийому розпеченій стали. Обов'язковий попередній розігрів футеровки ведеться за певним графіком на стенді сушки.

Процесу сушки і розігрівання футеровки необхідно приділяти особливу увагу. При різкому розігріві футерування з високою залишковою вологістю, а особливо при контакті футерування з розплавленої сталлю відбуваються локальні руйнування, що призводить до зниження ресурсу стальковша, а в деяких випадках, до виникнення аварійних ситуацій. Таким чином сушку і розігрів футеровкістальковшей необхідно проводити по суворо визначеній діаграмі, саме з цього в рішенні цієї задачі пріменяютсяавтоматізірованние установки сушки і розігрівання футеровки стальковшей. Важливим пунктом при проектуванні такого роду система втоматізаціі є тип рзогрева: пальники або електотенти, а також вибір оптимального способу регулювання теплової потужності процесу.

Метою даної роботи є поліпшення фінансово економічних показників підприємства за рахунок підвищення якості продукції, що випускається, в результаті впровадження системи автоматичного регулювання процесу сушіння і розігріву стальковша.

1. АНАЛІЗ ПРОЦЕСУ СУШКИ ТА РОЗIГРIВАННЯ САТАЛЬКОВШIВ

Важливо, процес управління температурним режимом при сушінні стальковша представлений у вигляді «чорного ящика», рисунок 1. Після установки стальковша в положення для сушіння, опускається кришка стенду. Потім, проводиться продування газопроводу, а також вентиляція повітрям простору під кришкою. Це займає кілька хвилин. При цьому включається двигун вентилятора воздуховода і відкривається заслінка подачі газу.

Після розгону двигуна вентилятора, відкривається повітряна заслінка перед пальником. Після закінчення продувки відкриваються крани подачі газу на пальник і повністю закривається заслонка виконавчим механізмом подачі повітря. Далі запускається процес розпалювання пальників. Якщо розпал пальника не сталося, то необхідно знову провести продувку спочатку.

Після розпалу пальника, подається повітря. Після цього процес сушіння ведеться в автоматичному режимі, відповідно до заданого графіка. При цьому, система управління, порівнює фактичну температуру в стальковша і температуру задану в графіку, і змінює витрата газу шляхом впливу на заслонку виконавчим механізмом подачі газу.

Після закінчення сушіння відключається двигун вентилятора, клапани подачі газу на пальник, подачі газу і повітря. Потім закриваються крани перед пальниками і засувка на вході газопроводу.

Процесс сушки

Рисунок 1 – процесс управлiння температурним режимом при сушінні стальковша

Управління процесом сушіння стальковша, полягає у виборі і підтримці режиму роботи сушки або розігріву стальковша. Автоматичне управління процесом сушіння і нагрівання стальковша дозволяє плавно змінювати витрату палива в залежності від температури в ковші, що дозволить ефективно використовувати енергоносії і отримати хорошу якість футеровки.

Метою роботи є дослідження теплового режиму процесу сушіння, розробка системи автоматичного управління з найменшими показниками по витраті палива і тривалості нагріву, а так само дослідження вплив технологічних параметрів на процес.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі завдання:

  1. Провести огляд існуючих систем автоматичного управління, проаналізувати їх.
  2. Розробити ресурсозберігаючий режим системи автоматизації, що включає в себе раціональну експлуатацію стальковша.
  3. Розробити комплексну теплову математичну модель стальковша, циклу підігріву футерування. Провести лабораторні і промислові експерименти для верифікації та ідентифікації моделі.
  4. Дослідити впливу різних параметрів на розроблену модель.
  5. Визначити ефективність розробленої САУ нагріву і сушіння в технологічній і економічній сфері.

2. СIНТЕЗ СИСТЕМИ АВТОМАТИЧНОГО КЕРУВАННЯ

За рахунок оптимального співвідношення газу і повітря буде досягнута плавне регулювання температури без гасіння пальника, а відповідно без втрат часу, що дозволяє здійснювати гнучке підготовку ковша. Підтримка температури у відповідності з регламентом сушки стальковша, забезпечуючи гарну якість футеровки, що є економічно вигідно для підприємства.

Оскільки на об'єкт управління діють впливи різної фізичної природи, і виміряти їх не завжди вдається, практично реалізувати розімкнутий і комбінований принцип управління основними параметрами процесу сушіння важко. Тому для побудови системи автоматичного управління сушки стальковшей скористаємося принципом управління за відхиленням рисунок 2.

Структурная схема системы

Рисунок 2 – структурная схема контура управлiння стендом сушки стальковша

Структурні схеми систем автоматичного регулювання (САР) витратою палива і співвідношення «витрата палива - витрата повітря» наведені на зображеннях 3 і 4.

Структурная схема расхода топлива

Рисунок 3 – cтруктурна схема системи управлiння витрат палива

Структурная схема расхода воздуха

Рисунок 4 – cтруктурна схема системи управлiння витрат повітря

Також в розділі розроблена математична модель об'єкта, визначений і налаштований регулятор. Використовуючи структурну схему і математичні моделі елементів спроектованої САУ була розроблена імітаційна модель системи управління в пакеті MATLAB & SIMULINK, зображення 5.

Математическая модель

Рисунок 5 – схема моделювання системи автоматичного управлiння сушки стальковша

3.Техніческій РЕАЛІЗАЦІЯ СИСТЕМИ АВТОМАТИЧНОГО КЕРУВАННЯ

3.1 Розробка функціональної схеми САУ

На підставі проведеного аналізу існуючих САУ, та методів їх побудови розроблена функціональна схема системи автоматичного управління сушки стальковша представлена на зображеннi 6.

Функциональная схема САУ сушки стальковша

Рисунок 6 – функцiональна схема системи автоматичноо управлiння сушки стальковша

Принцип дії полягає у наступному, в ковш подається природний газ, витрата якого реєструє датчиком різниці тиску і відправляє дані про витрату в мікропроцесорний контролер, де дані оцифровуються і використовуються для оперативного управління і контролю процесами, що проходять в агрегаті з допомогою АРМ. Після зчитування вимірюваних значень сигналів відбувається їх порівняння з установками і формуються сигнали неузгодженості, які використовуються регуляторами для формування керуючих впливів на виконавчий механізм, який в свою чергу відкриває заслінку на подачу повітря, витрата якого також реєструється датчиком різниці тиску. Наявність полум'я реєструється датчиком полум'я, з якого сигнал надходить на контролер, а далі АМР. У процесі горіння газу змінюється температура стальковша. Температура в ковші вимірюється термоперетворювачем, який посилає перетворений сигнал на мікропроцесорний контролер, далі сигнал передається на АРМ, де подається інформація про поточний стан процесу. Зміна температури візуалізується на АРМ, сигнал з мікропроцесорного контролера надходить на виконавчий механізм для регулювання температури в відповідно до заданих параметрів, який в свою чергу відкриває заслінку подачі газу або повітря, в залежності від збільшення або зменшення температури. При роботі системи на сервері створюються і формуються бази даних значень контрольованих параметрів процесу і фактів спрацьовування захисту. Також на АМР оператора виводяться повідомлення, що повідомляють про аварійні ситуації або помилки.

3.2 Вибір технічних засобів управління

В даному розділі були обрані технічні засоби управління САУ, наведено їх короткий опис і електричні схеми. Здійснено вибір таких елементів як: контролер, панель оператора, блок живлення, поворотні заслінок, регулятор співвідношення, витратомір природного газу і повітря, термоперетворювач і датчик температури.

3.3 Принципова схема технічних засобів системи автоматичного управління

Розробка принципової схеми передбачає наочне уявлення електричних зв'язків автоматичної системи регулювання системи, враховуючи подачу харчування і його значення, а також сполуки елементів, датчиків температури, витратоміра, виконавчих механізмів, контролера і необхідних елементів для її функціонування.

3.4 Програмне забезпечення САУ процесу сушіння і разоргрева стальковша

Програмне забезпечення (ПЗ) є невід'ємною частиною САУ. Воно забезпечує виконання керуючих та інформаційних функцій системи відповідно до поставлених завдань. Побудова має бути реалізовано за модульним принципом і вирішувати нарощування програмної системи.

З огляду на всі поставлені завдання, які повинна виконувати САУ, можна скласти наближений алгоритм роботи програми, який буде закладений в контролер, в більш простому варіанті зображення 7.

Блок-схема работы главной программ

Рисунок 7 – блок-схема роботи головної програми

Спочатку проводиться запуск системи. Потім, справність системи, якщо система не справна «No», то відбувається вимикання системи і вихід з програми. Якщо система справна «Yes», то далі система опитує датчики, а отримані відомості зберігаються і візуалізуються на ПУ оператора. Потім відбувається порівняння заданих значень і реальних. Якщо задане значення одно вихідним значенням, «Yes», то програма повертається у вихідну точку. Якщо температура не дорівнює значенню, «No», то програма уточнює більше або менше вихідне значення в порівнянні з заданим. У разі якщо, вихідне значення менше заданого, ми йдемо по гілці «No» і система зменшує витрату повітря, відповідно в разі якщо, вихідне значення більше заданого, гілка «Yes», то збільшується витрата повітря. Далі програма повертається у вихідну точку, і алгоритм повторюється

При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: червень 2018 року. Повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.

Перелік посилань