Математичний опис процесів грудкування і зміни фракційного складу грудкованої шихти при завантаженні на аглострічку. Оптимізація управління формуванням гранулометричних характеристик агломераційної шихти шляхом синтезу автоматичних систем керування.
Аннотация к работе
Вирішальний вплив на результат процесу спікання чинять газопроникність і структура шару шихти на аглострічці, які, у свою чергу, визначаються якістю грудкування сипкого матеріалу в барабанному грануляторі. В даний час на вітчизняних виробництвах спроби здобуття грануляту із заданими властивостями часто не мають задовільного результату через недостатню вивченість процесу, відсутність раціональних критеріїв управління, вживання керуючих дій, що вносять збурення в процеси транспортування і спікання шихти, а також відсутність комплексного підходу до формування гранулометричного складу шихти при грудкуванні і завантаженні на аглострічку. Вказані недоліки можуть бути усунені шляхом здобуття достовірного математичного опису процесів грудкування і зміни структури грудкованої шихти при транспортуванні на аглострічку, який був би заснований на аналізі сутності даних процесів і звязував основні технологічні параметри; а також побудови на основі отриманих моделей алгоритмів управління, що забезпечать оптимізацію управління формуванням гранулометричного складу шихти. Метою роботи є отримання рішень щодо оптимізації управління формуванням гранулометричних характеристик агломераційної шихти шляхом синтезу АСК даним процесом, заснованої на аналітичних моделях грудкування і транспортування шихти, використання якої забезпечить скорочення витрат палива для процесу спікання і підвищення продуктивності агломашини за придатним агломератом. Застосування пропонованої АСК на ВАТ «Запоріжсталь» забезпечить зниження кількості фракції <3 мм в шихті на 19 % при збільшенні кількості фракції 3-10 мм на 10 %, що дозволить понизити вміст палива в шихті з 4,4 % до 3,8 % без втрати якісних показників процесу спікання і складе економічний ефект від економії палива в агломераційному виробництві у розмірі 1 млн 800 тис грн в рік, а також економічний ефект від економії коксу на виплавку чавуну внаслідок скорочення виходу дрібної фракції в агломераті на 1,2 % у розмірі 3 млн грн в рік.З метою усунення зазначених недоліків було розглянуто барабан-грудкувач як обєкт управління, в результаті чого встановлено, що основним збуренням на процес грудкування доцільно вважати коливання фракційного складу шихти, що вивантажується з приймального бункера. В результаті огляду методів моделювання процесу грануляції шихти було зроблено висновок, що для розробки адекватної математичної моделі цього процесу доцільно використовувати балансовий метод, який є аналітичним і дозволяє врахувати явища накочення і руйнування часток, що складають сутність процесу грануляції. В результаті аналізу способів усунення недоліків існуючих систем управління грудкуванням відзначено, що оптимізацію управління цим процесом може бути досягнуто шляхом синтезу АСК формуванням гранулометричних характеристик аглошихти з врахуванням вимог до структури грудкованого матеріалу, що завантажується на аглострічку, і погодженої роботи всього тракту шихтоподачі. (3) де - кількість-ї фракції в шихті на вході у промбункер, %; - кількість-ї фракції в шихті на виході з промбункера, %; - кількість шихти, що перейшла із-ї фракції в-у в результаті впливу ударних (2) або стираючих (3) навантажень. (4) де - кількість-ї фракції в шихті, що завантажена на аглострічку, %; - кількість-ї фракції в шихті на виході з проміжного бункера, %; - кількість шихти, що перейшла з-ї фракції в-у при проходженні через дозатор промбункера і завантажувальний лоток, %.У дисертації вирішено наукову задачу встановлення закономірностей масообмінних процесів, що протікають при грудкуванні і транспортуванні шихти на аглострічку, з метою обґрунтування рішень щодо оптимізації управління формуванням гранулометричних характеристик агломераційної шихти при підготовці до спікання. На основі синтезованого алгоритму управління, у сукупності з викладеними у роботі програмно-технічними рішеннями, розроблена АСК формуванням гранулометричних характеристик аглошихти, використання якої забезпечує зниження витрат палива для процесу спікання (з 4,4 % до 3,8 % для умов аглофабрики ВАТ «Запоріжсталь») та зниження виходу дрібної фракції в агломераті (на 1,2 % для умов зазначеної аглофабрики). Оптимізацію управління формуванням гранулометричного складу агломераційної шихти при підготовці до спікання може бути забезпечено шляхом розробки алгоритмів управління, які дозволяють визначати зміни структури шихти як під час грудкування, так і при транспортуванні на аглострічку, з використанням раціонального критерію управління, що враховує вимоги до гранулометричних характеристик шихти на аглострічці. Встановлено, що коливання фракційного складу шихти, що подається на грудкування, вносять значні збурення в процес грануляції (зміна вмісту фракції <3 мм на вході у барабан на 9% викликає у середньому зміну вмісту цієї фракції у грудкованому матеріалі на 18 % для грудкувача довжиною 7,5 м і на 25 % для грудкувача довжиною 12 м), тому важливою вимогою до роботи ділянки приймальних бункерів є стабілізація фракційного складу вивантажуваної з них шихти, чому сп