Аннотация
Изменение характеристик воздухонагревателей доменной печи в составе блока приводит к необходимости коррекции режимных карт. Выполнение такой коррекции носит эпизодический характер, и зачастую само значение величины коррекции времени периодов работы блока воздухонагревателей определяется из эмпирического опыта технолога и строится на предположениях о реальном состоянии насадки воздухонагревателя без оценки «истории» его работы. Такой подход к управлению не позволяет обеспечить непрерывное поддержание максимальной эффективности работы блока воздухонагревателей и приводит к снижению производительности по дутью, что сказывается на экономических показателях работы доменной печи. В работе рассматривается система управления, которая выполняет непрерывный анализ состояния воздухонагревателей в блоке и выполняет коррекцию времени периода дутья для каждого воздухонагревателя. Оценка возможностей блока воздухонагревателей выполняется с использованием лингвистической переменной, для которой формируются два терма – «слабый» и «сильный» воздухонагреватель, которые определяют способность воздухонагревателя к нагреву дутья для заданного времени цикла работы. Используя методы нечеткой логики с учетом характеристик «слабого» воздухонагревателя в конце каждого цикла работы, формируется величина коррекции времени периода дутья для всего блока. Таким образом система позволяет осуществить непрерывную коррекцию режимной карты с учетом изменяющихся характеристик воздухонагревателей в блоке. Проведенный вычислительный эксперимент с моделями воздухонагревателей с разными характеристиками показал, что переход от исходной режимной карты с одинаковым временем периодов дутья к новой режимной карте произошел за 15 полных циклов работы блока, или за 37,5 часов. При этом средняя температура дутья увеличилась на 32,8°С, а минимальная температура горячего дутья от «слабого» воздухонагревателя увеличилась на 133,6°С
Ключевые слова
доменный воздухонагреватель, нечеткая логика, математическая модель, теплопередача, режимная карта
1. Юсфин Ю.С. Приоритетные проблемы аглодоменного производства // Сталь. 1993. №4. С. 4-9.
2. Model Development of a Blast Furnace Stove / J. Zetterholm, X. Ji, B. Sundelin, P.M. Martin, C. Wang // Energy Procedia. 2015. No. 75. Pp. 1758-1765. doi.org/10.1016/j.egypro.2015.07.454
3. Оптимизация тепловых режимов доменных воздухонагревателей на основе экономического критерия / Ф.Р. Шкляр, В.Л. Советкин, Н.И. Трофимов, В.М. Малкин, Н.М. Бабушкин, В.С. Колодяжный // Известия вузов. Черная металлургия. 1985. №8. С. 113-115.
4. Упрощенный метод оптимизации режимов работы блока доменных воздухонагревателей / С.Л. Соломенцев, В.К. Сигмунд, В.Д. Коршиков, С.М. Басукинский, А.П. Пухов // Сталь. 1986. №5. С. 16 18.
5. Кондратьев Г.В., Коршикова М.В. Повышение эффективности управления блоком доменных воздухонагревателей // Славянские чтения: сб. науч. тр. Российской науч.-техн. конференции. Липецк, 1999. С. 87-90.
6. Компьютерные методы моделирования доменного процесса / Онорин О.П., Спирин Н.А., Терентьев B.Л., Гилева Л.Ю., Рыболовлев В.Ю., Косаченко И.Е., Лавров В.В., Терентьев A.B. Екатеринбург: Уральский государственный технический университет, 2005. 301 с.
7. Теплофизические основы тепловой работы металлургических слоевых печей и агрегатов / Ярошенко Ю.Г., Швыдкий В.С., Спирин Н.А., Матюхин В.И., Лавров В.В. Екатеринбург: АМК «День РА», 2019. 464 с.
8. Меньшиков Р.И., Соломенцев С.Л. Приближенный метод расчета температур по высоте воздухонагревателей // Изв. вузов. Черная металлургия. 1983. №11. С. 140-143.
9. Рыженкова А.А., Кривцов А.Ю. Повышение эффективности работы блока доменных воздухонагревателей // Сб. мат. обл. науч.-техн. конф. Липецк: ЛГТУ, 2019. С. 168-171.
10. Парсункин Б.Н., Андреев С.М., Ахметов У.Б. Оптимизация управления технологическими процессами в металлургии. Магнитогорск: МГТУ, 2009. 198 с.
11. Перспективное экстремально-оптимизирующее автоматическое управление доменным процессом: учеб. пособие / Парсункин Б.Н., Андреев С.М., Бондарева А.Р., Самарина И.Г., Мухина Е.Ю. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2022. 284 с.
12. Шкляр Ф.Р., Малкин В.М. Доменные воздухонагреватели (конструкция, теория, режимы работы). М.: Металлургия, 1982. 176 с.
13. Поляков В.В. Ресурсосбережение в черной металлургии. М.: Машиностроение, 1993. 320 с.
14. Шокул А.А., Лозовой В.П., Шаркевич Л.Д. Работа доменной печи с нагревом дутья до 1200-1380°С // Сталь. 1983. №3. С. 10-13.
15. Планка Б. Повышение температуры дутья в доменных печах // Сталь. 1985. №6. С. 14-19.
16. Рябчиков М. Ю. Совершенствование режимов работы блока доменных воздухонагревателей с целью повышения эффективности процесса нагрева дутья: дис. … канд. техн. наук 05.16.02 / Рябчиков Михаил Юрьевич. Магнитогорск, 2005.
17. Парсункин Б.Н., Рябчиков М.Ю, Андреев С.М. Автоматизация и оптимизация управления тепловым режимом работы блока воздухонагревателей доменной печи. Магнитогорск: МГТУ, 2009. 148 с.
18. Бродюк В.Ю. Разработка и внедрение методов контроля и повышения эффективности функционирования доменного воздухонагревателя в условиях его длительной эксплуатации: дис. … канд. техн. наук 05.16.02 / Бродюк Вячеслав Юрьевич. Липецк, 2001.
19. Шацких Ю.В. Разработка и исследование методов повышения эффективности энергоиспользования в доменных воздухонагревателях: дис. … канд. техн. наук 05.16.02 / Шацких Юлия Владимировна. Липецк, 2002.
20. Кондратьев Г.И. Разработка и исследование комплексных методов повышения эффективности эксплуатации доменных воздухонагревателей: дис. … канд. техн. наук 05.16.02 / Кондратьев Григорий Витальевич. Липецк, 2002.
21. Кривцов А.Ю. Исследование и разработка методов повышения эффективности режимов работы доменных воздухонагревателей с учетом их индивидуальных теплотехнических характеристик: дис. … канд. техн. наук 05.16.02 / Кривцов Алексей Юрьевич. Липецк, 2007.
22. Бянкин И.Г. Исследование и оптимизация доменных воздухонагревателей с внутренней камерой: дис. … канд. техн. наук 05.16.02 / Бянкин Иван Григорьевич. Липецк, 1991.
23. Бянкин И.Г., Кривцов А.Ю., Коршиков В.Д. К вопросу оптимизации конструктивных, технологических и режимных параметров доменных воздухонагревателей // Современная металлургия нового тысячелетия: междунар. сб. науч. тр. Липецк: ЛГТУ, 2015. С. 289-293.
24. Chen M., Zhang Y. The Multi-model Predictive Control Method Research on the Outlet Temperature Control of Hot-Blast Stove // Magnetic Resonance of Semiconductors and Their Nanostructures. 2020. Pp. 415-419. doi:10.1007/978-3-030-15235-2_62
25. Yang Y., Zhao X., Liu X. A Novel Exhaust Gas Temperature Prediction Method of Hot Blast Stove // 39th Chinese Control Conference. IEEE, 2020. Pp. 5916-5921. doi:10.23919/CCC50068.2020.9189443
26. Ding H.Q., Yang C.-J., Song Z.-H. Application of mathematical model of combustion input and output of hot blast stove // Iron and Steel. 2016. Vol. 51. Pp. 16-21. doi:10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20150423
27. Zhang Q, Chen L., Zhao C. Numerical Simulation of Combustion and Air Supply Process and Optimal Design of Traditional Top Combustion Hot Blast Stoves // Steel research int. 2021. No. 92(2). 2000311. doi:10.1002/srin.202000311
28. Using of Intelligence Analysis of Technological Parameters Database for Implementation of Control Subsystem of Hot Blast Stoves Block ACS / A. Koifman, O. Simkin, Y. Klimov, S. Scherbakov // Inf. Technol. Nanotechnol. 2021. Vol. 2864. Pp. 145-157. doi:10.32782/cmis/2864-13
29. Hot Stove Combustion Pattern Optimization / A. Fujii, N. Fujii, H. Miyazaki, M. Ito, M. Honda // Special Issue on Systems, Instrumentation, and Control Technologies. 2019. No. 121. Pp. 88-93.
30. Yang Y., Zhao X., Liu X. A novel echo state network and its application in temperature prediction of exhaust gas from hot blast Stove // IEEE Transactions on Instrumentation and Measuremen. 2020. Vol. 69. Pp. 9465-9476. doi:10.1109/TIM.2020.3003975
31. Novak V., Perfilieva I., Mockor J. Mathematical Principles of Fuzzy Logic. Kluwer Academic Publisher, 1999. 517 p.
32. Алгоритм нечеткого управления для синтеза цифровых контуров автоматической стабилизации технологических параметров / Андреев С.М., Логунова О.С., Парсункин Б.Н., Полько П.Г., Рябчиков М.Ю., Рябчикова Е.С. // Автоматизация в промышленности. 2010. № 11. С. 32-37.
33. Хаджинов А.С., Хаджинов Е.А., Тищенко В.А. Математическое моделирование тепловой работы доменного воздухонагревателя // Вестник Приазовского государственного технического университета. 2010. № 20. С. 154-159.
34. Dadios E.P. Fuzzy Logic Algorithms. Techniques and Implementations. InTech, 2012. 294 p. doi: 10.5772/2663
35. Prasolov A., Andreev S. Development of a Simulation Model of the Heat Transfer Process in the Hot-Blast Stove Checkerwork // International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing. IEEE, 2022. Pp. 1134-1138. doi:10.1109/ICIEAM54945.2022.9787204
Интеллектуальная система автоматической коррекции длительности периодов для воздухонагревателей доменной печи с учетом их реального состояния / Андреев С.М., Прасолов А.С., Бондарев И.С., Швидченко Н.В. // Электротехнические системы и комплексы. 2023. № 1(58). С. 57-66. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2023-1(58)-57-66