3.2. УПРАВЛЕНИЕ ДОМЕННОЙ ПЕЧЬЮ

Управление доменной печью, важной компонентой в технологическом процессе на металлургическом предприятии, осуществлялось до последнего времени главным образом на основе производственного опыта и знаний технологов и операторов. На металлургическом заводе фирмы NKK в г. Фукуяма для управления доменной печью были использованы методы инженерии знаний и разработана датчиковая экспертная система управления тепловым состоянием доменной печи (или нагревом печи) в реальном времени.

Доменная печь представляет собой гигантский и сложный объект, в котором пока еще невозможны непосредственные измерения, связанные с нагревом. Поскольку показания датчиков, используемых для косвенных измерений нагрева печи, включают шумы, интерпретация показаний будет непременно содержать нечеткость.

В данной системе так же, как и при нечетком управлении,

в качестве средства представления «нечеткости» нагрева использованы функция принадлежности и определение показателя достоверности (certainty factor, CF). Кроме того, функция принадлежности наделена способностью к обучению, что позволяет быстро и легко реагировать на отклонения параметров доменного процесса, оперативную замену оборудования и изменение режимов работы.

Ниже описывается нечеткое управление в экспертной системе управления нагревом печи.

3.2.1. РАБОТА ПЕЧИ И СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ

Устройство и работа печи

Доменная печь состоит из корпуса, загрузочного устройства, воздухонагревателей, воздуходувки для подачи горячего воздуха, устройства очистки газа, образующегося в печи, и лётки для чугуна (рис. 3.1).

В доменную печь через колошник попеременно загружаются агломерат - продукт спекания мелкой железной руды

Рис. 3.1. Устройство доменной печи.

и кокс. Через несколько десятков расположенных по окружности фурм непрерывно вдувается нагретое дутье с температурой 1100 С, в результате чего кокс сжигается. Агломерат постепенно опускается из колошника в нижнюю часть (~6 м/час) и за счет восстановительного газа, образующегося при сгорании кокса, непрерывно восстанавливается и плавится.

Доменная печь имеет цилиндрическую форму, диаметр колошника - 10 м, а нижней части - около 15 м. Расстояние от уровня засыпки шихты до оси лётки для чугуна составляет до 40 м. Внутренний объем печи превышает 5000 м3, а масса выплавляемого за сутки чугуна достигает 10000 т. Характерные особенности такой крупной доменной печи состоят в следующем.

1. За счет атмосферы с высокой температурой и высоким давлением в печи одновременно идут реакции трех фаз -

Рис. 3.2. Схема размещения датчиков в доменной печи.

газообразной, твердой и жидкой. Эти реакции чрезвычайно сложны и близки к «черному ящику».

2. Нагретый воздух, превращаясь в восстановительный газ, проходит расстояние от нижней части печи до колошника за несколько секунд. Время пребывания шихты в печи составляет 6-7 ч. Таким образом, процесс имеет большое время запаздывания.

3. После задувки печь должна работать непрерывно до остановки на ремонт (около 10 лет).

Доменная печь должна быстро реагировать на изменение производственных планов и рабочего режима и обеспечивать стабильное производство высококачественного чугуна. В связи с этим обязательным условием является надлежащее поддержание нагрева, для чего необходимо постоянное и точное управление нагревом. Для того чтобы поддерживать стабильный нагрев, следует избегать охлаждения печи из-за ошибок в работе и возникающих при этом аномальных явлений типа осадки и канального хода.