Модель САР отражательной плавки медных концентратов в условиях АО «АГМК»

В статье автор разрабатывает САР температурным режимом в отражательной печи.

Ключевые слова: ПИД-регулятор, система автоматического регулирования, коэффициент соотношения расходов газ-воздух.

Данный проект посвящен вопросу повышения эффективности работы температурного режима и удерживанию уровня коэффициента соотношения расходов (далее Кс.р.) газ-воздух в процессе отражательной плавки медной шихты на штейн, что позволяет обеспечить более отлаженную работу агрегата.

В ходе работы была построена функциональная и математическая модель, и проверена работоспособности системы автоматического регулирования температурного режима отражательной печи. Регулирование температуры происходит через изменение расхода газа и воздуха на горелке.

Построенная функциональная схема САР температурного режима в отражательной печи проиллюстрирована на рис. 1.

Рис. 1. Функциональная схема САР температурного режима в отражательной печи и соотношения расходов газ-воздух

В данной математической модели используется ПИД регулятор. Контур регулирования температуры состоит из следующих звеньев:

1. модель ПИД регулятора;
2. модель ограничителя задания;
3. модели трёхпозиционного реле по газу и по воздуху
4. модель МЭО задвижки по газу и по воздуху;
5. модель печи;
6. модель датчика температуры;
7. модель воздействие внешнего возмущения.

Построенная математическая модель (структурная схема) САР температурного режима в отражательной печи проиллюстрирована на рис. 2.

Моделирование по изменению температуры в отражательной печи происходило при следующих значениях:

 начальная температура — 800 ⁰С;

 задание по температуре — 1300 ⁰С;

 постоянным коэффициентом соотношения расходов газ-воздух было принята Кс.р. = 12.

График переходного процесс объекта с подобранными экспериментальными коэффициентами ПИД — регулятора проиллюстрирован на рис. 3.

Рис. 3. График переходного процесс объекта с подобранными экспериментальными коэффициентами ПИД — регулятора

График изменения расходов газ-воздух проиллюстрирован на рис. 4.

Рис. 4. График переходного процесса изменения расхода газ-воздух

Были произведены оптимальные настройки каждой модели. Система регулирования была смоделирована в программной среде Matlab Simulink. После моделирования нашей системы получили переходный процесс системы. Из полученного переходного процесса видим, что время переходного процесса составляет 11 минут, перерегулирование отсутствует, статическая ошибка 0. Таким образом, система полностью удовлетворяет нашим требованиям.

Таким образом, совершенствование температурного режима и тепловой работы печи может быть осуществлено за счет обеспечения более стабильного качества исходных материалов, строгое выполнение требований технологической инструкции по управлению работой отражательной печи, более качественное обслуживание агрегата, включая своевременный ремонт и замену расходных материалов и т. п. Наибольшее внимание должно уделяться поддержанию стабильного температурного режима в печи, что позволит увеличить эффективность тепловой работы за счет более отлаженной работы агрегата, уменьшить число ремонтов и других затрат.

Литература:

1. Кривоносов В. А. Моделирование систем. Методические указания к курсовой работе — Старый Оскол.: СТИ НИТУ МИСиС, 2014. — 21 с.
2. Осипова Н. В. «Математическое моделирование объектов и систем управления». Учебное пособие для студентов специальности 27.04.04 — «Управление и информатика в технических системах». — М.: НИТУ МИСиС, 2017. — 50 с.
3. Набойченко С. С., Агеев Н. Г., Дорошкевич А. П. «Процессы и аппараты цветной металлургии» — Екатеринбург.: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. — 700 с.