ного тиску по висоті шахти печі і т.д. Отримана інформація є далеко не повною і не може відобразити впливу на процес безлічі факторів (число яких досягає 700). Тому багато явищ, що відбуваються в доменних печах, проявляються як випадкові функції часу. Частина робочої інформації виходить нерегулярно і зі значним запізненням (аналіз хімічного складу сировини і продуктів плавки), частина інформації відображає минуле стан процесу (Температура чавуну і шлаку, вміст кремнію в чавуні).
Недостатність і запізнювання інформації ускладнюють управління процесом плавки.
Слід відзначити ще одну особливість доменної печі як об'єкта автоматичного управління: технологічний процес проходить у всьому об'ємі печі, а управління зосереджені на кордонах шахти
Управління В«зверхуВ» здійснюється на колошником шляхом зміни умов завантаження, а В«знизуВ» з фурменої зони зміною параметрів дуття (малюнок 1).
При кожному обуренні необхідно вибрати таке керуючий вплив, яке вплинуло б на стан деякої області печі, далеко віддалені від місця програми цього управління. Природно, що це призводить до істотне запізнювання керуючих впливів; так, наприклад зміна рудної навантаження на кокс позначається на тепловому стані горна доменної печі тільки через 5-6 ч.
Рисунок 1 - схема управляючих впливів доменної плавки
Разом з тим можна вказати деякі обставини, сприятливі роботі керуючих систем. Доменні печі, як правило, тривалий час працюють у стаціонарних виробничих умовах, виплавляють чавун однієї і тієї ж марки, працюють на ідентичному сировину, що дозволяє вибрати оптимальний для цих умов режим роботи. Завдання систем керування полягає у виборі цього режиму і потім в компенсації флуктуації вхідних параметрів процесу, які порівняно невеликі. Іншим сприятливим фактором є велика акумулююча здатність печі. Величезна маса матеріалів, що беруть участь у процесах масо-і теплообміну, сприяє згладжування збурюючих впливів. У цьому сенсі піч як би є фільтром для збурюючих впливів. Інерційність процесу дозволяє мати певний резерв часу для вибору раціонального управління.
Складність і випадковий характер явищ, що протікають в доменній печі, ускладнюють аналітичне детерміноване опис процесу, тому для його ідентифікації часто використовуються методи математичної статистики і статистичної динаміки. Рівняння множинної регресії дозволяють з відомою похибкою прогнозувати деякі явища, а методи планованого експерименту і статистичної динаміки дають можливість оцінити усереднені динамічні характеристики доменної печі по різних каналах. Оцінюючи труднощі отримання інформації, складність процесу, обмеженість можливостей управління, слід відзначити, що доменний процес досить управляємо. Це доводиться практикою роботи технологів - доменників Росії, що добиваються високих показників роботи потужних доменних печей.
1.2 Статичні і динамічні характеристики доменного процесу
Складний характер взаємних зв'язків між параметрами доменного процесу ускладнює визначення статичних і динамічних характеристик доменної печі по окремих каналах. Деякі вихідні координати доменного процесу залежать від декількох вхідних величин, тому при визначенні залежності такої вихідної координати від одного вхідного впливу необхідно стабілізувати всі інші вхідні параметри. Внаслідок нелінійності системи статична і динамічна характеристики по одному каналу можуть змінюватися при різних умовах стабілізації інших входів. Тому в деяких випадках доцільно розташовувати поруч характеристик, отриманих при найбільш часто зустрічаються виробничих умовах. У цих випадках можна, оцінюючи реальні виробничі умови, управляти об'єктом з урахуванням його характеристик, найбільш близько відповідають даному стану процесу.
Деякі вихідні координати доменного виробництва являють собою розрахункові показники, характеризують різні сторони технологічного процесу, наприклад показники теплового стану, різних ділянок печі, показники, оцінюють розвиток процесів прямого і непрямого відновлення заліза, і ін
Зв'язок розрахункових показників з технічними та економічними показниками роботи печі і їх зміна в часі є важливими характеристиками процесу. В даний час розрахункові показники (індекси) широко використовуються при розробці алгоритмів управління доменним процесом.
Малюнок 2 - експериментальна перехідна крива по каналу вмісту кремнію в чавуні - витрата коксу в подачу: О”Si - прирощення змісту кремнію в чавуні,%
При сприятливих умовах (в стаціонарному режимі) вдається визначити динамічні характеристики доменної печі по окремих каналах, користуючись відомими експериментальними методами. Найчастіше використовуються методи нанесення пробних східчастих або імпульсних збурювань з даного каналу при стабілізації решти вхідних величин.
Криві розгону апроксимуються перехідними функціями аперіодичної ланки і ланки чистого запізнювання, основними параметрами цих ланок є постійна часу Т, коефіцієнт
передачі (підсилення) К та час запізнювання т. У таблиці 1 наведені значення цих параметрів по деяким каналам локальної стабілізації та управління. З таблиці видно, що динамічні характеристики по каналах стабілізації температури, вологості, тиску і т.д. істотно відрізняються від характеристик за параметрами управління тепловим режимом, вихідний координатою якого є вміст кремнію в чавуні на випусках з доменної печі. Якщо для перших значення запізнювання і постійних часу вимірюються секундами, то для других - годинами.
На малюнку 2 наведена експериментальна крива розгону по каналу зміна вмісту кремнію в чавуні на випуск з печі - зміна витрати коксу в подачу. Параметри апроксимується ланок для цієї печі об'ємом 2700 м 3 складають: П„ = 4 год; Т = 5,3 ч. Загальний час перехідного процесу 12-13 ч. Природно, що управління режимом нагріву печі є більш складним завданням, ніж стабілізація параметрів гарячого дуття.
Вище вже вказувалося, що випадковий характер явищ, що протікають в робочому просторі доменної печі, і нестаціонарність процесу ускладнюють визначення статичних та динамічних характеристик об'єкта, тому в останні роки набули поширення статистичні методи дослідження процесу за даними, отриманими в ході нормальної експлуатації печі.
Застосування статистичних методів дослідження стало можливим внаслідок широкого застосування електронних цифрових обчислювальних машин (ЕОМ), так як ці методи вимагають великої обчислювальної роботи.
Таблиця 1 - динамічні характеристики доменної печі
Вихідна величина
Вхідна величина
Параметри динамічних ланок
П„
Т
Оє
Температура гарячого дуття (термопара в сталевому чохлі)
Положення змішувального клапана
20 з
80 з
Вологість дуття (психрометрический датчик вологості)
Витрата пари на зволоження дуття
45 з
135 з
Тиск колошникового газу (сильфонний, компенсаційний манометр)
Положення регулюючої заслінки на дросельної групі
3 з
32 з
Перепади тиску по висоті шахти печі:
