В работе представлена система автоматического регулирования расхода природного газа по фурмам доменной печи. При формировании задающего воздействия на расход газа предложено учитывать коэффициент соотношения расхода дутья и природного газа индивидуально для каждой фурмы. Приведены результаты математического моделирования переходных процессов, выбраны технические средства для реализации системы. Автоматическое регулирование расхода газа по фактическому количеству дутья, поступающему через соответствующую фурму, обеспечит более эффективное использование природного газа и, как следствие, снижение общей себестоимости выплавки чугуна в доменной печи
Идентификаторы и классификаторы
Современные доменные печи потребляют значительное количество ресурсов, среди которых дорогостоящий и дефицитный кокс. Основным видом газообразного топлива, потребляемого доменной печью, является природный газ, который подается через фурмы в горновой части печи вместе с горячим дутьем [1]. Одним из способов экономии кокса является вдувание природного газа, что приводит к увеличению непрямого и уменьшению прямого восстановления, путем замены части углерода кокса на углерод, содержащийся в природном газе [2-5].
Список литературы
- Бигеев В.А. Основы металлургического производства: учебник для вузов / В.А. Бигеев, К.Н. Вдовин, В.М. Колокольцев и др. - Санкт-Петербург: Лань, 2024. - 616 с. - URL: https://e.lanbook.com/book/397271 (дата обращения: 15.04.2024).
Bigeev V.A., Vdovin K.N., Kolokoltsev V.M. et al. Osnovy metallurgicheskogo proizvodstva: uchebnik dlya vuzov [Fundamentals of metallurgical production: textbook for universities], Saint Petersburg, Lan Publ., 2024. Available at: https://e.lanbook.com/book/397271 (accessed 15 April 2013).
- Парсункин Б.Н. Снижение удельного количества кокса при оптимизации управления подачей природного газа в доменную печь / Б.Н. Парсункин, С.М. Андреев, Б.К. Сеничкин, О.С. Логунова // Творческое наследие В.Е. Грум-Гржимайло: история, современное состояние, будущее: сб. докл. междунар. науч.-практ. конф. (Екатеринбург, 27-29 марта 2014 г.). - Екатеринбург: УрФУ, 2014. - С. 354-363. EDN: TJMVKN
Parsunkin B.N., Andreev S.M., Senichkin B.K., Logunova O.S. Reducing the specific amount of coke when optimizing the control of natural gas supply to the blast furnace [Snizhenie udelnogo kolichestva koksa pri optimizatsii upravleniya podachey prirodnogo gaza v domennuyu pech], Tvorcheskoe nasledie V.E. Grum-Grzhimajlo: istoriya, sovremennoe sostoyanie, budushchee: sb. dokl. mezhdunar. nauch.-prakt. konf. [Creative heritage of V.E. Grum-Grzhimailo: history, current state, future: collection of scientific papers of the international scientific and practical conf., Ekaterinburg, March 27-29, 2014], Ekaterinburg, Urfu Publ., 2014, pp. 354-363. EDN: TJMVKN
- Парсункин Б.Н. Автоматизация и оптимизация управления процессом выплавки чугуна в доменных печах: учеб. пособие / Б.Н. Парсункин, С.М. Андреев, Т.Г. Сухоносова. - Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2018. - 215 с. EDN: YPWHSH
Parsunkin B.N., Andreev S.M., Sukhonosova T.G. Avtomatizatsiya I optimizatsiya protsessov vyplavki chuguna v domennykh pechakh [Automation and optimization of process control of iron smelting in blast furnaces], Magnitogorsk, Publ. NMSTU, 2018, 215 p.
- Парсункин Б.Н. Адаптивное поисково-динамическое управление подачей природного газа в дутье доменной печи / Б.Н. Парсункин, С.М. Андреев, Т.Г. Сухоносова // Электротехнические системы и комплексы. - 2022. - № 2(55). - С. 40-46. EDN: SOXRAG
Parsunkin B.N., Andreev S.M., Sukhonosova T.G. Adaptive search-dynamic control of natural gas supply in blast furnace [Adaptivnoe poiskovo-dinamicheskoe upravlenie podachej prirodnogo gaza v dut’e domennoj pechi], Elektrotekhnicheskie sistemy i kompleksy [Electrotechnical Systems and Complexes], 2022, no.2(55), pp. 40-46. EDN: SOXRAG
- Баранкова М.В. Оптимизация управления подачей природного газа в доменную печь с целью минимизации расхода кокса / М. В. Баранкова, Б. Н. Парсункин // Автоматизированные технологии и производства. - 2014. - № 6. - С. 159-164. EDN: SABTVF
Barankova M.V., Parsunkin B.N. Coke consumption minimization by means of natural gas consumption controlling optimization to the blast furnace [Optimizaciya upravleniya podachej prirodnogo gaza v domennuyu pech s celyu minimizacii raskhoda koksa], Avtomatizirovannye tehnologii i proizvodstva [Automation of technologies and production], 2014, no.6, pp. 159-164.
- Сибагатуллин С.К. Стабилизация соотношения расходов природного газа и дутья по фурмам доменной печи / С.К. Сибагатуллин, А.С. Харченко, А.А. Полинов, А.В. Павлов, М.А. Семенюк, В.А. Бегинюк // Теория и технология металлургического производства. - 2014. - № 1(14). - С. 23-25. EDN: TNFEGH
Sibagatullin S.K., Kharchenko A.S., Polinov A.A. Stabilization of the natural gas to blast ratio in blast furnace tuyeres [Stabilizaciya sootnosheniya raskhodov prirodnogo gaza i dutya po furmam domennoj pechi], Teoriya i tekhnologiya metallurgicheskogo proizvodstva [The Theory and process engineering of metallurgical production], 2014. no. 1(14), pp. 23-25. EDN: TNFEGH
- Макарова И.В. Совершенствование доменной плавки вдуванием горячих восстановительных газов в шахту / И.В. Макарова, Н.Ю. Свечникова, Н.И. Муравьев // Технологии металлургии, машиностроения и материалообработки. - 2022. - № 21. - С. 38-42. EDN: QNLNDS
Makarova I.V., Svechnikova N.Yu., Muravyov N.I. Improvement of blast furnace smelting by blowing hot reducing gases into the shaft [Sovershenstvovanie domennoj plavki vduvaniem goryachih vosstanovitelnyh gazov v shahtu], Tekhnologii metallurgii, mashinostroeniya i materialoobrabotki [Technologies of metallurgy, mechanical engineering and materials processing], 2022, no.21, pp. 38-42.
- Ярошенко Ю.Г. Влияние параметров комбинированного дутья на энергетические затраты при вдувании дополнительного топлива. Энергетическая эффективность вдувания в доменную печь природного газа / Ю.Г. Ярошенко, Б.К. Сеничкин // Современные научные достижения металлургической теплотехники и их реализация в промышленности: сб. докл. II Междунар. науч.-практ. конф. (Екатеринбург, 18-21 сентября 2017 г.). - Екатеринбург: УрФУ, 2018. - С. 197-203. EDN: YVHYZK
Yaroshenko Yu.G., Senichkin B.K. Influence of combined blast parameters on energy costs when injecting additional fuel. Energy efficiency of natural gas injection into a blast furnace [Vliyanie parametrov kombinirovannogo dutya na energeticheskie zatraty pri vduvanii dopolnitel’nogo topliva. Energeticheskaya effektivnost vduvaniya v domennuyu pech prirodnogo gaza], Sovremennye nauchnye dostizheniya metallurgicheskoj teplotekhniki i ih realizaciya v promyshlennosti: sb. dokl. II Mezhdunar. nauch.-prakt. konf., Ekaterinburg, 18-21 sentyabrya 2017 [Modern scientific achievements in metallurgical heat engineering and their implementation in industry: collection of scientific papers of the II Int. scientific-practical. conf., Ekaterinburg, September 18-21, 2017], Ekaterinburg, UrFu Publ., 2018, pp. 197-203.
- Парсункин Б.Н. Совершенствование автоматического управления процессом промышленного сжигания газа путем энергосберегающего пропорционирования расходов топлива и воздуха / Б.Н. Парсункин, С.М. Андреев, Т.Г. Сухоносова // Теория и технология металлургического производства. - 2017. - № 2(21). - С. 21-26. EDN: YOEJUG
Parsunkin B.N., Andreev S.M., Sukhonosova T.G. Improvement of automatic control of the gas combustion industrial process by the energy-saving volumetric proportioning flow of fuel and air [Sovershenstvovanie avtomaticheskogo upravleniya processom promyshlennogo szhiganiya gaza putem energosberegayushchego proporcionirovaniya raskhodov topliva i vozduha], Teoriya i tekhnologiya metallurgicheskogo proizvodstva [The Theory and process engineering of metallurgical production], 2017, no.2(21), pp. 21-26. EDN: YOEJUG
-
Парсункин Б.Н. Автоматизированное энергосберегающее управление сжиганием смешанного газа в проходных печах листопрокатных станов / Б.Н. Парсункин, С.М. Андреев, И.Г. Самарина // Электротехнические системы и комплексы. - 2022. - № 1(54). - С. 68-74. EDN: HOTPGO
Parsunkin B.N., Andreev S.M., Samarina I.G. Energy-saving Automated Control of Mixed Gas Combustion in Heating Through-Type Furnaces of Sheet Rolling Mills [Avtomatizirovannoe energosberegayushchee upravlenie szhiganiem smeshannogo gaza v prohodnyh pechah listoprokatnyh stanov], Elektrotekhnicheskie sistemy i kompleksy [Electrotechnical Systems and Complexes], 2022, no. 1(54), pp. 68-74. EDN: HOTPGO
-
Парсункин Б.Н. Задачи по синтезу автоматизированных систем управления технологическими процессами и производством: учеб. пособие / Б.Н. Парсункин, Т.Г. Сухоносова. - Магнитогорск: МГТУ, 2016. - 54 с. - URL: https://host.megaprolib.net/MP0109/Download/MObject/20773 (дата обращения: 15.04.2024).
Parsunkin B.N., Sukhonosova T.G. Zadachi po sintezu avtomatizirovannyh sistem upravleniya tekhnologicheskimi processami i proizvodstvom: ucheb. posobie [Tasks on the synthesis of automated control systems for technological processes and production], Magnitogorsk, NMSTU Publ., 2016, 54 p. Available at: https://host.megaprolib.net/MP0109/Download/MObject/20773 (accessed 15 April 2013).
-
Парсункин Б.Н. Системы автоматизации и управления: учеб. пособие / Б.Н. Парсункин, С.М. Андреев, Т.Г. Сухоносова, Е.С. Рябчикова. - Магнитогорск: МГТУ им. Г.И. Носова, 2021. - URL: https://host.megaprolib.net/MP0109/Download/MObject/3128 (дата обращения: 15.04.2024). EDN: REDPLV
Parsunkin B.N., Andreev S.M., Sukhonosova T.G., Ryabchikova E.S. Sistemy avtomatizacii i upravleniya: ucheb. posobie [Automation and control systems], Magnitogorsk, NMSTU Publ., 2016, 54 p. Available at: https://host.megaprolib.net/MP0109/Download/MObject/3128 (accessed 15 April 2013).
-
Корчагин А.Ю. Система автоматической оптимизации управления расходом природного газа с целью минимизации удельного количества кокса / А.Ю. Корчагин, Е.Ю. Мухина // Автоматизированные технологии и производства. - 2022. - № 1(25). - С. 4-8.
Korchagin A. Yu., Mukhina E.Yu. System for automatic optimization of natural gas flow control to minimize the specific amount of coke [Sistema avtomaticheskoj optimizacii upravleniya raskhodom prirodnogo gaza s celyu minimizacii udelnogo kolichestva koksa], Avtomatizirovannye tehnologii i proizvodstva [Automation of technologies and production], 2022, no.1(25), pp.4-8.
Выпуск
Другие статьи выпуска
На кафедре автоматизированных систем управления института энергетики и автоматизированных систем ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова» весной 2024 года прошла Универсиада «Путь к успеху» по направлению «Управление в технических системах. Метрология и средства измерения». Участие в Универсиаде приняли более 130 студентов из разных регионов России
На кафедре автоматизированных систем управления института энергетики и автоматизированных систем ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова» весной 2024 года была проведена Многопрофильная олимпиада школьников «Путь к успеху» секции «Автоматика». Участие в Олимпиаде по автоматике приняли 90 школьников и студентов Магнитогорска и других городов России
В статье рассмотрена система автоматического управления температурой самоотпуска арматуры на мелкосортном стане 250. Управление температурой самоотпуска арматур осуществляется системой управления охлаждающими секциями УТУ. Главной задачей системы управления охлаждающими секциями является стабилизация механических свойств арматуры, что позволяет получить продукцию с требуемыми характеристиками
Рассмотрена система регулирования толщины полосы на широкополосном стане 2000 горячей прокатки, реализующая принцип Gaugemeter - абсолютно жесткая клеть. Представлена техническая реализация рассмотренной САРТ. Рассмотрен способ автоматической коррекции межвалкового зазора в ходе прокатки, реализованный в алгоритмах действующей системы автоматического регулирования толщины (САРТ) полосы
В статье рассмотрена система управления шнек-прессом. Регулирование давления в процессе экструзии позволяет повысить технико-экономические показатели производства полимеров. Выбран комплект средств автоматизации отечественного производства. Предложена каскадная система регулирования давления в шнек-прессе.
Рассматривается параллельное соединение потребителей механической мощности и источник скорости. При стремлении циклической частоты ω к нулю и к бесконечности кривая силы F (ω) устремляется в бесконечность. При сверхмалых частотах возникают чрезмерные деформации упругого элемента, сопровождаемые, соответственно, чрезмерными силами упругости. При сверхвысоких частотах возникают чрезмерные ускорения и чрезмерные инерционные силы. При ω0 график силы проходит через минимум. Выполняется соотношение F nin = F (ω0) = V r = Fr . Имеет место антирезонанс сил, при котором реактивные силы Fk и Fm равны и противоположны, а их сумма, соответственно, равна нулю. Для антирезонанса разночтений со смещением антирезонансной частоты (она же резонансная) не возникает. Таким образом, антирезонанс возникает при сочетании параллельного соединения и источника скорости.
В монореактивном гармоническом осцилляторе инертные элементы могут совершать свободные синусоидальные колебания, которые сопровождаются трансформацией кинетической энергии инертного элемента в кинетическую же энергию другого инертного элемента. В положении, при котором энергия первого инертного элемента равна нулю. При этом энергия второго элемента имеет максимальное значение. В следующий момент времени первый элемент приобретает ускорение за счет кинетической энергии второго элемента, скорость которого начинает уменьшаться. Свободные синусоидальные колебания могут возникать при взаимной трансформации каких угодно физических видов энергии. Это обстоятельство является побудительным мотивом создания осциллятора, в котором свободные синусоидальные колебания сопровождаются трансформацией кинетической энергии инертного элемента в кинетическую же энергию другого инертного элемента. Элементы с другим характером реактивности в таком осцилляторе отсутствуют. Такой осциллятор по существу является монореактивным
Рассматривается параллельное соединение потребителей механической мощности и источник силы. На том основании, что амплитуда отклонения X имеет максимум на частоте ( ) она ( , а не ) считается резонансной частотой. Это было бы сильным решением, если бы X был единственным значимым кинематическим параметром. Однако не менее значимыми параметрами являются амплитуды скорости V и ускорения A . При этом первая имеет максимум на частоте , а вторая - на частоте ( ). Таким образом, ничем не лучше, чем и . Единственным аргументом при выборе резонансной частоты остается соображение симметрии, в соответствии с которым резонансная частота - . С другой стороны, можно вести речь о трех резонансных частотах: , и . На первой имеет место резонанс упругой силы , на второй - резонанс инертной силы , на третьей - резонанс резистивной силы
Непрерывнолитые заготовки хранятся на складе слябов в штабелях до тех пор, пока не будут выбраны в качестве элементов для расписания горячей прокатки. При выборе слябов для извлечения и прокатки они, в заданной последовательности, извлекаются со склада при помощи мостовый кранов и перемещаются на прокатку. Мостовые краны могут перемещать непрерывнолитые заготовки, находящиеся только на вершине штабеля. Если на складе в одном блоке расположено более одного мостового крана, то между ними должно соблюдаться безопасное расстояние. Авторами предлагается математическая модель для процесса извлечения непрерывнолитых заготовок несколькими кранами для графика горячей прокатки. В математической модели учтены ограничения, присущие рассматриваемому процессу, такие как: безопасное расстояние между кранами; временные ограничения выполнения крановых операций; порядок извлечения слябов со склада; и др. Предложенная математическая модель может использоваться для разработки цифрового двойника склада слябов, т.к. рассматривает процесс извлечения непрерывнолитых заготовок в пространственно-временной зависимости
Целью настоящей работы является представление упругой нагрузки в виде индуктивного сопротивления линейного электромеханического преобразователя и обоснование возможности возникновения свободных гармонических колебаний при подключении к нему конденсатора, играющего роль эквивалентного емкостного сопротивления электрической цепи преобразователя. В kC колебательной системе могут возникать свободные гармонические колебания. Свободные гармонические колебания могут происходить при взаимодействии величин различной физической природы - упругости и электрической емкости. В традиционных колебательных системах происходит взаимное превращение энергии, обусловленной движением , - кинетической энергии и энергии магнитного поля в энергию, обусловленную положением , - энергию деформированной пружины и энергию электрического поля. В отличие от них в kC -системе происходит взаимное превращение энергии, обусловленной положением , - потенциальной энергии пружины в энергию, также обусловленную положением - в энергию электрического поля конденсатора
Для исследования влияния топливных нагрузок смежных зон на температуру в исследуемой зоне была разработана математическая модель проходной нагревательной печи повторного нагрева заготовок. Разработка модели и анализ ее работы был произведен с помощью программного пакета ANSYS. Построение геометрии печи и горелочных устройств производился в формате 3D с помощью ПО Autocad. Моделирование движение отходящих газов выполнено с использованием модели турбулентности k-Epsilon. Горение в печи задано для газовой смеси «метан - воздух» с помощью модели распада вихрей EDM. Для корректного описания движения отходящих газов в печи в модель добавлена расстановка заготовок в печи. В качестве граничного условия на поверхности слябов вводится тепловой поток учитывающий конвективный теплообмен и излучение с окружающими газами в печи. Разработанная модель перед использованием была проверена на соответствие экспериментальным данным. С помощью разработанной модели была исследовано влияние топливных нагрузок печи на температуру на примере третьей зоны. Результат анализа показал, что существует зависимость изменения температур от объема топлива, поданного в смежные зоны печи
Издательство
- Издательство
- ФГБОУ ВО МГТУ имени Г.И. Носова
- Регион
- Россия, Магнитогорск
- Почтовый адрес
- 455000, Челябинская область, город Магнитогорск, пр-кт Ленина, д.38
- Юр. адрес
- 455000, Челябинская область, город Магнитогорск, пр-кт Ленина, д.38
- ФИО
- Терентьев Дмитрий Вячеславович (РЕКТОР)
- Контактный телефон
- +7 (351) 2688594
- Сайт
- https://magtu.ru