热力动力学模型基础上的控制系统.ppt

1、特米托里.阿力克山特洛维奇.巴那马林可 总经理,GIBBS 热力动力学模型基础上的控制系统,构建的主要原则: 各炼钢设备工艺过程自动化控制系统的共同装备 热力动力学模型 采用各种模型的效果 控制系统: 电弧炼钢炉 转炉 炉外精炼部分 生产链 工艺师自动化工作台 技术咨询服务,推介内容,各炼钢设备工艺过程自动化控制系统的共同装备,按各标准制度控制,过程数据,样板 图案板 马斯基 模范操作 专家系统 冶金模型 加热模型 合金化模型 真空处理模型 变性处理模型 ,质量(金属、渣、气) 化学成分(金属、渣、气) 温度(金属、渣、气),结果,原始数据,热力动力学模型,+考虑到动力学,+ 热能模型,质量

2、化学成分 温度 压力,模拟的原则,机组的数学模型,直接任务,结果：知道任何时间的金属和渣的化学成分当时的数值，也能预报到冶炼终结时的数值变化,监察和预报,质量(金属、渣、气) 化学成分(金属、渣、气) 温度(金属、渣、气),质量 化学成分 温度 压力,结果,原始数据,机组的数学模型,反向任务，最佳化,结果：计算所有合理的制度和操作-从冶炼开始(或者从适时)到冶炼过程的终点,编制工艺解决措施,质量(金属、渣、气) 化学成分(金属、渣、气) 温度(金属、渣、气),加料的数量和时间 进行冶炼的工艺制度,直接任务,结果：知道任何时间的金属和渣的化学成分当时的数值，也能预报到冶炼终结时的数值变化,质量

3、化学成分 温度 压力,结果,原始数据,机组的数学模型,模型的万能牲,质量(金属、渣、气) 化学成分(金属、渣、气) 温度(金属、渣、气),加料的数量和时间 进行冶炼的工艺制度,反向任务，最佳化,结果：计算所有合理的制度和操作-从冶炼开始(或者从适时)到冶炼过程的终点,机组的数学模型,不是用钢种，而是用化学成分, 采用任何物料, 冶炼任何钢种,质量(金属、渣、气) 化学成分(金属、渣、气) 温度(金属、渣、气),模型的万能牲,质量 化学成分 温度 压力,采用热力动力学模型的优点, 冶炼任何钢种, 采用任何物料, 在整个冶炼过程中可以实现最佳化的操作, 在任何情况下，包括意外情况，都具有工作能力,

4、 其中-可靠性, 不仃的对金属和渣的适时状况进行监察, 监察非金属夹杂物对金属的污染, 可以模拟任何的炼钢过程, 可以适应任何具体的机组,过程数据,按冶炼进程编制工艺解决措施,吉布斯控制系统,1. 工艺过程控制 冶炼工艺过程的设计按照冶炼进程计算所有必须的和相关的操作，这是为了保证在现有条件下，在冶炼终止时刻能得到金属所需要的化学成分和温度 对冶炼过程的跟踪监察从一级工艺过程自动化控制系统得到和分析数据 情况修正根据实际累计的情况进行冶炼操作方案的重新计算 控制所有的装备在冶炼方案的基础上形成指令和发布指令给控制基站 2. 信息跟踪 收集和保存冶炼和所炼金属的所有数据 标准参考信息 形象化 编

5、制报告和其他文件 确保和所有相邻控制系统的通信和数据贮存,吉布斯控制系统 主要功能,冶炼开始(在得到冶炼任务后) ： 首次计算冶炼方案: 计算炉料废钢、生铁(铁水/铁块)、球团矿、热压铁块(HBI) 和其它 计算输入功率曲线 计算工作枪的图表 (所有枪共同的或按每枝单独的) 计算氧气吹炼制度 计算每炉钢所要加的造渣料和其他物料的数量，以及它们的给料制度 预先计算在出钢时往钢包加的脱氧剂，合金料和造渣料的数量 操作冶炼方案的重新计算：当实际冶炼炉料数据得到时由于铁水兑少或兑多了，废钢加少了或加多了，以及化学成分，铁水温度和其他等 按冶炼进程： 监察冶炼过程所有的参数 计算现在的和要预报的金属和渣

6、的温度和成分的数值 根据冶炼进程发生的偏离情况，重新计算冶炼方案 在出钢前，出钢时： 在出钢前，精准计算在出钢时往钢包里加的所有物料，这个计算是在知道出钢前金属的温度，氧化性和化学成分的基础上进行的,吉布斯控制系统 电弧炼钢炉 工作顺序,过程数据,吉布斯控制系统 氧气转炉,吉布斯控制系统 氧气转炉 仿真计算,冶炼开始(在得到冶炼任务后) ： 首次计算冶炼方案： -炉料计算铁水(并考虑铁水温度和成分) 和废钢数量 计算一炉钢所需要的氧气量 计算一炉钢所需要的造渣料和其他物料 计算冶炼时加散装料和吹氧强度间相适应的图表 预先计算在出钢时往钢包加的各种脱氧剂，合金料和造渣料的数量 修正所有计算：当实

7、际冶炼炉料数据得到时由于铁水兑少或兑多了，废钢加少了或加多了，以及铁水化学成分，铁水温度和其他等 按冶炼进程： 检查冶炼过程的所有参数 计算现时的和要预报的金属和渣的温度和成分的数值 在收集到炉气成分的基础上，计算冶炼和金属温度的平衡 在发生某些偏离时要重新计算冶炼方案 在出钢前，出钢时 精准计算在出钢前往钢包里加的所有物料，这个计算是在知道出钢前金属的温度，氧化性和化学成分的基础上进行的,吉布斯控制系统 氧气转炉 工作顺序,过程数据,炉外精炼的吉布斯工艺过程自动化控制系统,系统要解决以下任务,准确地执行钢水炉外精炼现行的工艺制度,把连铸前的钢水化学成分和温度命中在狭窄的规定的范畴内。并稳定一

8、炉接一炉的钢水质量。,最低的物料消耗-这是由于炉外精炼时对所需的合金料和其他需要的物料进行精准计算的结果,监察钢水中的非金属夹杂物的成份和含量,操作统计所有发生的偏离-操作统计实际生产条件下累计发生的所有偏离和相应修正钢水的精炼操作制度,操作过程运行的稳步性-钢水精炼在非稳定的原始条件下进行(进站处理的半成品成份和要用的合金料和其他料的成份不稳定) ，或者过去从未用过的物料 以及在意外情况时,吉布斯控制系统 炉外精炼部分,执行机构,指令,手动控制,吉布斯工艺过程自动化控制系统,过程数据,炉外精炼的吉布斯工艺过程自动化控制系统 调度职能,关于浇铸的数据,调度系统,工艺数据库,+ 计划,生产作业管

9、理,吉布斯控制系统,效果 耒源,经常检测机组中金属的现况 能预报操作过程的发展和预先告知问题 精准计算所有工序的操作 在整个冶炼过程中寻找最佳的解决方法 消除炼钢工的错误操作,主要的：吉布斯控制系统允许冶炼过程在最高度的自动化操作制度下进行冶炼 这保证：,在出钢前能可靠地命中金属的化学成份和温度， 稳定从一炉到一炉的金属质量 金属中炭含量-达到0.01, 磷含量-不高于规定的含量, 温度10度 降低炼钢消耗 降低助熔剂消耗5-20, 降低电耗2-5, 降低天然气消耗-达10, 降低氧气耗量-达10, 增加金属所得0.5-3; 缩短平均冶炼时间和提高生产率 缩短冶炼时间2-5分钟 提高机组生产率

10、2-5,效果 电弧炼钢炉,提高和稳定一炉到一炉半成品的质量 金属中炭含量-到0.01, 磷含量-不高于规定的含量, 温度15度 消耗最低化 减少熔剂消耗5-10, 减少氧气消耗2-5, 减少金属烧损(增加金属回收)0.5-3, 减少脱氧剂消耗5-15, 在降低渣中FeO从而降低炉衬消耗, 由于工艺链各设备组合协调从而降低消耗 缩短平均冶炼时间和提高生产率 缩短平均冶炼时间2-4分钟 提高机组生产率, 增加生产量.,效果 氧气转炉,降低钢生产消耗 降低物料消耗3-5, 降低电能消耗 35 %, 降低电极消耗 35 % 减少钢包耐火衬消耗 35 % 提高供给连铸钢水的质量 减少(消除) 水口结瘤现

11、象, 提高浇铸能力-达3, 降低金属退废, 降低工艺切损; 提高二次冶金部分的生产率 减少取样和测温次数, 减少在钢包炉上的金属精炼时间 提高金属成品质量,效果 钢水精炼部分(二次冶金),工艺师自动化工作台 模拟电弧炼钢炉+钢包炉,工艺师自动化工作台 模拟转炉冶炼,技术咨询服务,开发和完善炼钢工艺 提高现有设备的生产力 降低能源和物料的消耗 适应(调整) 生产情况发生变化时相应的工艺制度 (所采用的物料改变，品种变化，设备特点改变等) 评估这些或那些工艺现代化改造的效果 评估采用各种新物料的可行性，并从中选出最合理的物料 开发提高钢水可浇性的措施 (消除连铸时的连铸水口结瘤) 开发针对提高钢水纯净度-减少各非金属夹杂物对钢水的污染和消除有害成份的夹杂物 分析金属缺陷，找出它们形成的原因和制订预防它们的综合措施 开发高级工艺 ( 氧化冶金和其它) 其他工作，主要是针对提高炼钢生铁能力和所冶炼金属的质量,总之,吉布斯控制系统-是独一无二的产