Электірлі балқыма үрдісінің басқару объектісі ретінде сипаттамасы

Пән: Электротехника
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 63 бет
Таңдаулыға:

АННОТАЦИЯ
В настоящее время одним из наиболее распространеных процессов в цветной
металлургии является процесс электроплавки.
Электроплавка характеризуется высокой производительностью и выделением
большого количества тепла.
В настоящем дипломном проекте рассмотрен вопрос автоматизации процесса
электроплаки.
В первой главе дипломного проекта рассматривается технология процесса и
приведены технические характеристики электропечи.
В специальной части технологический процесс рассмотрен как объект
управления и приведена математическая постановка задачи управления и метод
ее решения.
Также разработано информационное, техническое и программное
обеспечения.
В экономической части расчитан экономический экономический эффект от
внедрения системы.
В разделе охрана труда разработаны санитарно - гигиенические
мероприятия от вреных производственно-технических воздействий.
Аңдатпа

Қазіргі уақытта кендітермиялық электрлі балқыту мыс өндірісіне кеңінен
таралған.
Электрлі балқытудың ерекшеліктері-бағалы металлдарды штейн құрамына
шоғырлуы және ол өзінің шоғырғы жыл; тиімділігімен ерекшеленеді.
Дипломдық жобаға мыс шоғырларын электрлі балқыту үрдісін автоматтандыру
қарастырылады.
Дипломның бірінші тарауында, технологиялық үрдістің жәні электр пешінің
сипаттамасы келтіріліп, үрдістің математикалық балансы есептелген. Сонымен
қатар штейн мен жарамсыз шлактың тиімді құрамымен газ мөлшері есептелінген.
Арнаулы тарауда электрлі балқыту үрдісінің тәжірибедегі талдамасы,
басқару объектісі ретіндегі сипаттамасы берілген Басқару есебінің
математикалық қойылымы мен шешу жолдары көрсетіліп, жүйенің ақпаратты,
технологиялық бағдарламалық камтамасыз етілуі толық көлемде көрсетілген.
Экономикалық тарауда жүйені енгізудегі шығындар мен
экономикалық тиімділік есептелінген.
Еңбекті қорғау тарауында өндірістік қауіптер мен зияндылар талданып
ұйымдастыру мен техникалық шаралар қарастырылған.
Мазмұны
Кіріспе
1. Технологиялық бөлім
1.1 Технологиялық үрдістің сипаттамасы
1.2 Пештің сипаттамасы
1.3Үрдістің материалдық балансын есептеу
1.3.1 Шихтаның рационалдық құрамын есептеу
1.3.2 Десульфуризация дәрежесін алдын-ала анықтау
1.3.3 Штейн мен конвертерлі шлактың құрамын алдын-ала есептеу
1.3.4 Электр пешінің шлагының құрамын алдын-ала есептеу
1.3.5 Десульфуризация дәрежесінің соңғы анықталуы
1.3.6 Балқымалы шлактың берілген құрамына еңгізу үшін қажет флюстер
мөлшерін есептеу
1.3.7 Шихтаның рационалды құрамын есептеу
1.3.8 Десульфуризация дәрежесін нақтылау
1.3.9 Штейн мен конвертерлі шлак құрамы мен мөлшерін есептеу
1.3.10 Шлакты есептеу
1.3.11 Технологиялық газдар мөлшерін есептеу
1.4 Үрдістің жылу балансын есептеу, шихтаның жылу,
тұтынулығын анықтау
1.4.1 Шихтаның физикалық жылуы
1.4.2 Экзотермиялы және эндотермиялық реакциялар жылуы
1.4.3 Шихтаның жылу түтынулығын есептеу
1.4.4 Электроэнергяның бөлікті шығынын анықтау
2. Арнайы бөлім
2.1 Электірлі балқыма үрдісінің басқару объектісі ретінде сипаттамасы
2.2 Мыс шоғырларын электірлі балқыту үрдісін басқару тәжрибесіндегі
талдамасы
2.3 Есептің мазмұнды қойылымы
2.4 Электірлі басқару үрдісінің энергетикалық режимінің математикалық
бейнелеуі
2.5 Басқару есебінің математикалық қойылымы
2.6 Басқару алгоритімі
2.7 Ақпаратты қамтамасыз ету
2.8 Техникалық қамтамасыз ету
2.9 Бағдарламалы қамтамасыз ету
2.10 Автоматтандыру схемасының бейнелеуі

3.Экономикалық тарау
3.1 ТҮАБЖ-ні пайдалануға бір уақыттағы шығынды есептеу
3.2 ТҮАБЖ-ні жіктеумен байланысты қосымша эксплуатациялы шығындарды есептеу
3.3 Қызмет етуші адам мен жұмыс ақысының жылдық қорының есепке алынуын
есептеу
3.4 Экономикалық тиімділік пен сатылу мерзімін есептеу

4.Еңбек қорғау
4.1 Өндірістік қауіптермен зияндыларды талдау
4.2 Ұйымдастыру шаралары

4.3 Техникалық шаралар
4.3.1 Электір қауіпсіздігін ұйымдастыру
4.3.2 Жерлендіруді есептеу
4.3.3 Ауаны дәлді-сорып тазартуды ұйымдастыру
4.4 Санитарлы-гигиеналы шаралар
4.4.1 Тұрмыс ғимараттарын қамтамасыз ету
4.4.2 Арнайы киімдер, аяқ-киімдер, сақтандырғыш заттармен қамтамасыз ету
4.4.3 Метеорологиялық шарттарды қамтамасыз ету
4.4.4 Табиғи және жасанды сәулелендіруді ұйымдастыру
4.4.5 Шудан қорғау
4.4.6 Өртке қарсы шаралар

Қорытынды
Әдебиеттер тізімі

Кіріспе
Қазіргі уақытта кенді термиялық пештерде (КТП) электрлі балқыту
өндірісінде алдыңғы орынды алады. Электрлі балқытудың негізгі ерекшелігі
жылу шоғырында болғаны және өзінің жоғарғы жылу тиімділігімен үрдістің
оперативтілігімен икемділігін қамтамасыз ететін жоғары температураға жетуі
кіреді. Электрлі балқыту- бұл автоматтандыру мен механикаландыруға
берілетін едәуір прогрессивті үрдіс.
Электрлі балқытудың ерекшелігі-бағалы металдардың энергияның
(электрэнергияның) ыңғайлы түрін қолдану нәтижесінде бөлінетін шлакпен шаң-
тозаңның шығынын азайту есебінен жоғары шығарылуы, ол техникалық үрдісті
механикаландыру мен автоматтандырудың кең мүмкіншілігінен болады. Пештің
үлкен бөлікті өнімділігі мен бөлініп шыққан газдардың аз көлемінің
салдарынан кендітермиялық пеш мысты балқыту цехында аз ғана ауданды алады.
Электрмен балқытудың тағы бір ерекшеліктеріне мыналар жатады: бөлінетін
газдардың көлемінің аздығы, пеште сорылатын ауаның және жанудың нәтижесінде
бөлінетін газдардың аз болу нәтижесі; күкірт ангидридінің бөлініп шыққан
газдағы жоғары шоғы мен олардың күкірт қышқылын өндіру үшін толық пайдалану
мүмкіншілігі; температура реттеу, құйылған шлакпен штейнді қыздыруға
жететін тиімділік; шихтаны сақтау мен даярлау үшін арнайы аспаптармен
қондырғылар қажеттілігінің керегі жоқтығы.
Электрмен балқыту қосылысты қайта жасалған электрлі пешті қайта жасаудың
технологиялық кешен жұмысымен келісілген есепті қоятын үрдіс ағынының
үздіксіз сипатына ие.
Осындай келісімнің едәуір шарада қажеттілігі электрлі пешті қайта жасау
және технологиялық тізбектеу толығымен өндірісіне бірқалыпты жұмысына
қамтамасыздануына қажетті талаптармен анықталды.
Электр пеш бірлестігінің технологиялық кешені кендітермиялық пештің жұмыс
режимын таңдау кезінде жіберілген қателерден туатын ең үлкен өндірістің
шығындарды басқару кезіндегі күрделі және энергоалымдылықты объект болып
табылады. Бұл жағдайларда өндірістік үрдістерді тиімді басқару маңыздылығы
өседі. Бірақ басқару есептерін шешу үшін қажетті ақпараттар көлемі соншама
үлкен, басқару сферасында жұмыс істейтін адамдардың есепке алынуының жәй
көбейуі ақпараттың аз уақытында өңделуімен талдануын қамтамасыз ете
алмайды.
Басқарудың барлық осы есептері кәсіпорындарда жинақтаудың
автоматтандырылған жүйесін, ақпаратты берумен өндеу құру жолымен есептеу
техникасын кеңінен пайдалану негізінде шешілуі мүмкін. Электрмен балқыту
үрдісі мысты пирометаллургиялық өндірудегі технологиялық тізбегінің маңызды
үзбесі болып табылады, ол барлық металлургиялық кешендерді жіктеу
тиімділігін едәур дәрежеде анықталады.
1. Технологиялық БӨлім
1.1 Технологиялық үрдістің бейнеленуі
Жесқазған мыс балқыту зауыты түсті металлургияның қазіргі заман талаптарына
сай құрылған кәсіпорын болып табылады. Зауыт құрамына келесі негізгі
өндірістер жатады:
- Шихтаны даярлау цехтарының блогы (ШДЦБ);
- Металлургиялық цех, цех құрамына-электр пештері,
конвертерлер және анод өнімдерін қортатын бөлімшелер;
- Электролиттер цехы;
- Бағалы металлдар цехы.
Зауыттың негізгі балқыту үрдісі есебінде құрамында 50%-не дейін мыс бар
штейінді алуға арналған алдын-ала ұсақталған шихтадан электрлі балқыту
үрдісі енеді.
Электрмен балқытудың негізгі ерекшелігі жылу бөліну жүргізетін шлакты
қорытпаның түйықталған көлемінде жылудың жоғары дәрежелі шоғырымен
қорытындылады және сондықтан үрдісті өзінің едәуір жылуы тиімділігімен өте
икемді және оперативты басқаруын қамтамасыз ететін жоғары температураға
жылдам жетуімен қорытындылады. Электротермия кезінде пешке отынды жағу үшін
ауа беру кажеттілігі болмайды. Сондықтан балқыту үрдісінде бөлініп шығатын
газды жылу шығынын төмендететін және оларды күкірт қышқылымен өндіру үшін
қолданылатын жоғары құрамды күкірті ангидридке (шағылысу пеш газдармен
салыстырғанда) қатысты газдар өте көп бөлінеді. Пештің нейтралды
атмосферасы сульфидтардің тотығуына кедергі жасайды және алғашқы
материалдардың күкіртін сақтап оларды штейнде шоғырлануға шығаруға икемді
жағдайда тудырып балқыма кезіндегі мәні мақсаты десульфуризация дәрежесін
төмендетеді.
ЖТМАҚ мыс зауытының электр пеш бөлімі шихтаны жүктеу, балқыма өнімдерін
шығару, газдарды бөліп шығарып дөректі тазалау үшін арналған қондырғылы екі
кендітермиялық пештерден тұрады. Электрлі пеш бөлімінің кешеніне сонымен
қатар мыналар жатады:
- гидрожүйелі және орындаушы механикалы насосты
аккумуляторлы станция;
- электрлі пешті қорғаныс жүйесімен басқарумен жабдықтармен орындаушы
механизацияны ара қашықтықта басқару пульты;
- жұмсартылған судың насосы;
- бөліп шыққан шлакты құю үшін шлактың бөлінуі;
Құрамында мысы бар шихтаны даярлау цех блогынан (ШДЦБ) пластикалы
конвеер көмегімен металлургия цехына және әрі қарай электрлі пеш бөлімінің
29000 мм биіктігіне орналасқан, сиымдылығы 116 м3 басты бункерлерге (пештің
екі жағы бойымен) береді. Одан бөлек бөлімшелерде электрпештерге әртүрлі
шихтамен бірге өңделетін металлдар (известъ, пирит, коксик, ұсақталған
айналым) үшін қосымша бункерлер орналасқан, бұл бункерлердің
сиымдылығы - 24м .

Шихта моделі 200-ПТИ (әр бункерде екі данадан) ПЭВ электр вибрациялы
қоректендіргішпен басты бункерлерден шихтаны электрлі пештің әр жағының
айналасында 12 данадан орналасқан арнайы ағындар арқылы пешке тиейтін
пештің екі жағында орналасқан конвеерге беріледі. Шихтаның электрлі пешке
жүктелуі штейнді және шлакты торытуда орналасқан шекті ағындарсыз, барлық
жүктегіш ағындар бойымен өзінше бірдей ағатын шлактың балқуымен
жүргізіледі. Шекті ағындар бөлімшемен цех басқармасының арнайы
нұсқауларымен жүктеледі.

Ағындардың жүктелуі мен шихтаның пешке берілуі шлактың балқымасының
ашылуын жібермей, оның балқу шарасы бойынша жүргізіледі (пеш аузындағы
температурасы датчиктердің сигналдануы бойынша). Шихтаның жүрісінің
тоқталуын тапқан кезде осы ақауларды жою және шихтаның шлак балқымасына
дұрыс жүруін қамтамасыз ету бойынша шаралары лезде жүргізіледі.
Кендітермиялық электр пештерде электродтар балқымаға 500-800 мм-ге
тереңдетіледі. Шихтаны балқыту электр энергиясын жылуға түрлендіру есебінде
болады, осыдан жылудың шамамен 60 процент температурасы 1500°С-ке жететін
аумақтағы “электродшлак" беріліс түйісіндегі электродтар бетіне шығады, ал
жылудың қалған бөлігі-ваннадағы электрод астындағы шлакты қабатқа бөлінеді.
Шихтаны қыздыру мен балқыту шамасы бойынша штейінді шлак түрдегі жоғары
сульфидтердің бөліну үрдісі алып өтеді:
Сu5FеS4 = 5Сu2S+ 2FеS+2S2 (1)
2СиFеS2 = Си2S + 2FеS + 12S2 (2)
FeS2 = FeS + 12S2 (3)
Сu2S + 6СuО = Сu2О + SО2 (4)
4FеО + 6СuО = ЗСu2S + FеО (5)
FеS + Сu2О = Сu2S + FеО (6)
Сu2О + FеS = Сu2S + FеО (7)

Сонымен қатар штейн құрамына басқа ауыр түсті металлдар сульфидтері,
бағалы металлдар мен шамалы магнезит енеді.
Бөлініп шыққан шлак үшін:
Ғе3О4 + FеS + SіО2 = (FеО)2 SіО2 + SО2 (8)
СаО + SіО2 =СаОSіО2 (9)
Ауыр шихта әсерінен электр пешке илеу мақсатында және темір мен
кремнийден тұратын флюс ретінде конвертерлі шлак құяды.
Шлакты құю сиымдылығы 3м3 ковшпен көпірлі кран көмегімен пештің таруты
штейнді жағында орнатылған науалар бойынша басындағы тесік арқылы
жүргізіледі.

1.2 Пеш сипаттамасы
Жезқазған мыс зауытында орналасқан РПЗ-33-ШН02 түрдегі электрлі пештер-
үшфазалы, алты электродты, тікбұрышты, беру ауданы 168 м2.

Пештің шлакты ауданындағы бүйір қабырғасының ішкі футеровкасы жоғары
магнезитті оттегінен, штейінді мыс кірпішті торуты қабырғадан, ішінен
шамотты кірпіштен жасалған. Пеш футеровкасының қызмет ету мерзімін
жоғарлату үшін шлак иығының биіктігіндегі қабырға қаламасына болат тиы
жылан түтікше жезден құйылған сумен суытылған кессондар (мұздатқыштар)
салынған.

Жинақталу пешінің қиылысы шамотты кірпіштен берілген. Электродтар, ағындар
конвертерлі шлакты құю үшін тесіктерді жиіктелуі ыстыққа төзімді бетоннан
жасалған. Пештің құлама қаламасының отқа төзімді бөлігі магнезитті
кірпіштің бір қабатына және магнитті-хромитті кірпіштің екі қабатынан
керісінше қиылысу түрінді жасалған және бетонды жастықта қозғалыссыз
қалады. Пеш жастықты бетонды жастықта ауа вентилятордан берілген арнасы
арқылы суытылады.
Пештің конвертелі ұшпаға айналған ендік қабырғасында штейінді шығару
үшін 4 шпурлы қондырғы бар. N1 мен N4 шпуралар 4501 мм биіктікте, ал N2 мен
N3 төменгі нүктеде 115 мм-де орналасқан. Қарама-қарсы енде шылакты шығару
үшін үш шпурлы қондырғы бар.
Шахтаның балқуы трансформаторлы бөлімшеде орналасқан әрқайсысының қуаты
16667кВт үш бір фазалы ЭОНН-2500035 трансформаторлардан түсетін
электроэнергиясының қорек көзі болып табылатын жылу есебінен жүргізіледі.
Тоқтың трансформаторлардан электродтарға берілуі қысқа желі деп аталатын
сумен суытылатын мыс құбырларының пакеттерімен жүзеге асырылады. Жөне әрі-
қарай иілгіш мыс шлейфтері мен тоқөткізгіші құбыршалар арқылы
электродтардың түйісу жақтарына беріледі.
Электродтардың қысқа желісі, түйісу жағы мен қозғалмалы титанды нығыздалуы
ауыр температуралы шарттарда жұмыс істейді пештің өндіріс суымен суытылған
басқа элементтерімен ерекшеленіп, жұмсартылған судың және церкуляциялы
жүйесіне қосылған.
Барлық алты электродтар электр тізбегінде жұп жұбымен 1-2, 3-4, 5-6 болып,
ал бір фазалы трансформаторлардан, сәйкесінше 1,2,3 болып жұмыс істейді.
Әрбір трансформаторда пеш жұмысы кезіндегі электрлі режимді өзгерту
үшін "төменгі" жағындағы шығыс кернеудің 23 тен сатысы бар.
Пештің жұмыс істеу үрдісінде өзінше пісірілетін электродтардың жағу
мөлшері бойынша насосты - аккумуляторлы станциядан электрогидравликалық
реттегіш көмегімен болатын олардың қайта қосылуы жүреді.
Жанып кеткен электродтарды өсіру үшін электродтардың даргаларының
(секциясының) пісірілуі мен оларға электродты массасының жүктелуі
қарастырылады.
Штейнді пештен конверттерге ұшпаға орнатылған, сиымдылығы 8м3 ковшқа
төрт шпурлардың біреуі арқылы жіберіледі де, көпірлі крандар көмегімен
конвертерлерге жіктейді. Штейнді шпурларды не қышқылмен күйдіру арқылы
ашады, не штейнді шығарудың 10-15 минуттан аспайтын қысқа мерзімді
үзілсінен кейін арнайы сынықтармен теседі. Штейінді шпурларды пневмо
нығыздағыш көмегімен сазды пробкамен жабады. Штейнді беру конверттерлердің
көмегімен оның пеште бар болуынна тәсілді периодты түрде жүргізіледі. Пеште
штейнның 800 мм-ден көп бар болу кезінде, штейнді ваннаны авариялы түрде
қарастырыладыда, штейннің пештен ағып кету мүмкіндігіне қарсы шараларда
қабылдайды.
Шлакты пештен сиымдылығы 16,5 м шлакты алып жүретін
табақтарға үш шпуралардың біреуі арқылы сумен суытылған болатты науа
бойымен шығарылады да, темір жол тепловоздармен қоқсқа алып барады. Шлакты
шпураларды штейндегі секілді қышқылды қолдану арқылы ашады. Шлакты
шпутларды штейнге ұқсасты болатты сынықтарды енгізумен жабады. Бөлініп
шыққан шлакты беруді оны пешке жинау мен шлакты алып жүретін табақтардың
бар болу мөлшері бойынша периодты түрде жүргізеді. Бөліндіде табақ
электромеханикалық қондырғы көмегімен бұрыладыда, шлак қоқсқа құйылады.
Газдар электрпештің қиылысу тесігінің біреуімен жоғары көтерілген және
тұрғыш бойымен шаң-тозаңды камераға (солмен оң жақтағы) түседі, одан әрі
циклондарға және жылдамды газ өткізгіштерге, оның кірісінде өнімділігі
40000нм3 сағат ені эксгаустерлер орнатылған. Содан кейін конвертердің
газдармен бірігетін жинақты коллекторға беріледі де, біріктіргіш коллектор
арқылы лас газдың коллекторына беріледі одан құрғақ электр сүзгіштің
жеңішке тазартылыуына жіберіледі және әрі қарай күкірт қышқыл өндірісіне
жіберіледі.
Технологиялық газдардағы күкірт ангидридінің құрамы 0,5 тен 2,5%-не
дейін.

1.3 Үрдістің материялдық балансын есептеу
1.3.1 Шихтаның рационалдық құрамын есептеу
Жезқазған мыс зауытының шихтаны даярлау цехына құрамы бірінші кестеде
келтірілген әр түрлі шоғырлармен флюстер беріледі.

1 Кесте. Шоғырлар мен флюстер құрамы, %
Аталуы Си РЬ
ҒеО 13,27 23,57
Si02 30,99 55,05
СаО 1,81 3,22
АІ203 5,50 9,77
Мg0 0,64 1,13
Сu 0,50 0,89
Рb 1,62 2,88
Zn 1,96 3,49
Барлық 56,25 100

Флюс ретінде құрамы кестеде келтірілген Хкг мөлшердегі әктасын
қосамыз. (ҒеО+SіО2+Аl2О3+Мg0)СаО=S015 қатынасы бойынша мына теңдеуді
құрамыз:

одан Х=14,3 кг табылады.
Шлакта флюсты қосқан кезде FеО,SiO2, СаО, Аl2О3, МgО суммасы бөлінген
шлакпен бірге 52,21кг, ал әктаспен бірге:
(SiO2+ СаО)=1,43*0,03+14,3*0,54=61,92 кг немесе шлак тудырғыштың
жалпы мөлшері 80% шлактың шығысы
61,920,8=77,8 кг-ды құрайды.
Осылай, шоғырдың 100кг қоспасына 14,3кг әк тас қосу
қажет, сонда шихтаның құрамы төмендегідей болады:
№1 шоғыр-(80114,3)*100=69,99%
№ 2 шоғыр-(10114,3)*100=8,75%
№3 шоғыр-(10114,3)*100-8,75%
әк тас-(14,3114,3)*100=12,51%
Электрлі бойынша шихтасының флюсті қосу есебінен элементарлы
құрамын 5-кестеде көреміз.
5 Кесте. Флюсті есептегендегі шихта құрамы, кг
ШоғырлМөлшері Сu Рb Zn Ғе S SiO2 СаО
ар шері
кг
кДж Дж
Электр энергия 139837 9,8 Штейіннің физикалық 4597 3,3
жылуы жылуы
Тв-шихтаның физ-қ 1674 ,72 Бөлінген шлактың физ-қ 8662 5,08
жылуы жылуы
Конв. Шлактың физ-қ33931 ,4,5 Бөлінген газдың жылуы 0030 ,29
жылуы
Электр.ң жану жылуы13199 ,67 Сыртқы орта б-ша жылу 0807 7,47
шығыны
Экзотерм. Реакция 45185 9,3 Эндотер-қ реакцияның 7284 0,26
жылуы жылуы
Барлығы 233826 00 Барлығы 11380 0,04
Тұтқырлы есім 2446
Барлығы 33826

Арнайы бөлім

2.1 Электр балқыту үрдісінің басқару объектісі ретінде сипаттамасы

Мыс шоғырларын электрлі балқымасы кенді термиялық пештерде металл
бөлінетін шлак пен бөлініп шығатын газдарды алумен жүзеге асырады.

Балқыма үшін алғашқы материалдар шихтаны даярлау цехтарының блогынан
түседіде, ұсақталған шихтаны (гранулалар), қатты жабдықтар мен шихталанған
материалдарды (әқ тасы, пиритті шоғыр) қосады.

Шихта штабельді шихтарникте дайындалады. Ұсақтауға түседі бір штабель
4-6 тәулікте салынады.

Электр пештерде электрлі физикалық, физика-химиялық және жылуалмасу
үрдістері өтеді: жылу бөліну, шихтаның балқуы, шлак тудырғыш реакциялары,
штейнмен шлактың бөлінуі.

Шихтаның балқу өнімділігі бір қатар айнымалыларға тәуелді; жүктелетін
шихта құрамына, электродтағы электр қуатына, электродтардың тереңдетілуіне
(жылу бөлінудің шартты аймағының күйі).

Шлак пен штейн құру реакциялары балқыма сульфидтері мен тотықтырудың
өзара қозғалысымен анықталады да, балқымадағы компонеттер температурасы мен
құрамына тәуелді. Балқыма өнімдерінің бөліну жылдамдығы бөлініп шығатын
газдармен шығынына әсер етеді және балқыма тұтқырлығы мен оның конвективті
қозғалыс интенсивтігіне тәуелді.

Электрлі балқыту үрдісінің ерекшеліктерінен электр пешінің ваннасын
шартты түрде үш бір фазалы ванналарға бөлуге болады. Мұнадай бөліну пештің
әр фазасында өтетін үрдіске қатысты оғыштығы мен келісілген: жылудың тоқтық
фазада "жұлдызша" немесе "тік бұрыш" схемалары бойынша, өту тәуелділігінде
ваннада бөлінуі және, әрі қарай, бір фазалы ваннаның әртүрлі жылу режимі;
жылу шығындарының сыртқы орта бойынша айырмашылығы (А мен С фазалы
ванналарда пештің тарцты қабырғасы арқылы жылу шығынының есебінен үлкен);
берілген кернеудегі айырмашылық (кернеу сатылары әр фаза үшін жеке
орнатылады).

Өзара қозғалыстың есептелінуіне берілмейтін күрделі мен үлкен саны,
ағынның кіріс материалының мөлшерлі мен сапалы көрсеткіштерінің кездейсоқ
тербелісі, электр режимдердің өзгерісі мен жеке агрегаттың дрейфтік
сипаттама үрдісті стохастихалық түрге жатқызады.

Электрлі пеш бөлімінің негізгі тапсырмасы болып үрдістің ең жақсы
технико-экономикалық көрсеткіштерін қамтамасыз ететін өнімдердің (штейн мен
шлак) берілген сапалы көрсеткіштері кезіндегі штейнді шығару мен шикі затты
өндеу бойынша тәуліктік жоспарды орындау болып табылады.

Кіріс пен шығыс айнымалылардың үлкен мөлшерінің бар болуы, үрдістің
стационарлы еместігі, инерттілілігі электрлі балқытуды басқаруды ауырлатады
да, басқару практикасында
айнымалылардың берілген технологиялық режимінен ауытқуына
әкеледі: штейннің химиялық қүрамын тұрақсыздандыру, мыстың
бөлінетін шлакпен шығынын жоғарлатау, пештің электрлі бұзады
және энергия шығындарын көбейтеді.

Электрлі балқыту үрдісін оптималды басқару есебі тандап алынған балама
мәнінде үрдісті оптималды жүруін қамтамасыз ететін режімін ұстауға әкеледі.

Электрлі балқыту үрдісі үшін маңызды орынды қозғыш әсерлер мен олардың
үрдіс көрсеткіштеріне әсер ету дәрежесінің жиілік сипаттарының айырмашылығы
алады. Шихта даярлау үрдісінің әсерін, материалдың балқуы мен пештегі жылу
бөліну, берілген үрдістің стационарлы емес қасиеттеріне байқалатын уақыт
интеравалының айырмашылығын басқаруды таңдаудың қатысты бостандығы электрлі
балқыту үрдісін басқару кезінде, декомпозициялық амалды қолдана отырып екі
негізгі тарауды бөле алады: үрдістің технологиялық режимдеріне байланысты
басқару есебі (шихтаның штабельге қаптау кезіндегі химиялық құрамын
оперативті жіктеу және т.б) мен электрлі балқыту үрдісін энергетикалық
режимін басқарумен байланысты есептер.

2.2 Мыс шоғырларын электрлі балқыту үрдісін басқару практикасын талдау

Қазіргі уақытта көлемі мен кендітермиялық балқыту пештерін басқару
қондырғылардың үлкен жүйелері өңделген.

Кендітермиялық пештер мен басқару жүйесі мен қондырғыларын пайдалану,
нақты қиыншылықтармен байланысқан: жоғарғы температурамен агрессивті орта
өлшеу нүктелерінде физико-химиялық күбылыстар туралы ақпараттарды
жинақтауды қиындатады; айнымалылар ретін сенімді түрде өлшеу үшін қажетті
бақылау-өлшемелі аспаптары болмайды; үрдіс басқару объектісі ретінде
жеткіліксіз оқытылған және т.б.

ЖМЗ шартында үрдісті басқару технологтар мен кезекші операторлар
жүзеге асырады, мыстың штейнде бөлінуі шлакта тұтындылатын электр
энергиясының шектелуін есептеп берілген мөлшеріне және балқыманың
технологиялық пен энергетикалық режиміне тікелей әсер етеді. Балқылатын
штейннің мөлшері мысты шығару бойынша жоспарлы тапсырмадан және
келесі қайта балқытудың өнімділігінен анықталады.

Балқыма өнімнің химиялық құрамына қанағат тануының жасалуы
металлургиялық есептеулермен кәсіп орынның жұмыс істеу тәжірибесіне
қабылданған тәсілдерді есептеумен жүзеге асады. Штейін құрамына ұсынылатын
негізгі талаптар болып, мыс, күкірт және қорғасынның болуы болып табылады.
Шлак химиялық құрамы, тұтқырлығы, балқыту температурасы мен тығыздығы
бойынша қойылатын талаптарды қанағаттандыруы тиіс.

Балансты қатынстардың негізінде технолог десульфуризация дәрежесінен
жөн сілтеп және балқыма өнімдерінің берілген мөлшерлі және сапалы
сипаттамалары үшін керекті шикізаттың минералогиялық құрамын біле отырып,
шихта мен шихталанған материялардың қайта өңделуін белгілейтін тәулікті
жоспарлы — тапсырмаларының қалыптасуын жүзеге асырады.

Штабельдің қапталуы мен қалыптасуын басқару шихтаны даярлау цехында
жүзеге асады.

Пештің энергетикалық айнымалыларын таңдау: жалпы уақытын көзбен шалып
бағалау негізінде және бақылау — өлшемді аспаптардың көрсеткіштерінің
талдамасы негізіндегі кезекші мастерлермен жүргізіледі, және жалпы қуат пен
оның фаза бойынша таратылу туралы шешімін қабылдайды.

Электрлі пештің жеткіліксіз дәл тандап алынған энергиялық параметрлері
электрэнергияның асыра шығындалуына, мыстың бөлікті шлакпен бірге өсуі,
жабдықтардың тозуы мен агрегаттың жиі авариялы тоқтап қалуына әкеледі.

Пештің энергетикалық режимін тандау өлшенетін және өлшенбейтін
параметрлердің үлкен мөлшері мен технологиялық үрдістің болжауының
қажеттілігімен байланысты. Сондықтанда ЖМЗ-на мыс шоғырларын электрлі
балқыту үрдісінің
технологиялық пен энергетикалық режимдердің автоматты басқару жүйесі
еңгізілген.

Электрлі балқыту үрдісінің үлкен энергия сиымдылығымен ірі тонналығы
КТП-ның энергетикалық режимын оптималдау есебінде маңызды экономикалық
тиімділігін алуға мүмкіндік береді, Сондықтан үрдістің техника-экономикалық
көрсеткіштерін маңызды түрде жақсарту үшін мыс шоғырларын элетрлі балқыту
үрдісін басқарудың автоматты басқарылуын қүру орынды.

2.3 Электрлі балқытуды энергетикалық режимде басқару есебінің
мазмұнды қойылымы

Шихтаны балқыту үрдісінде э

лектрлі энергия ваннаның шлакты қабатында жылуға, өтпелі түйісуде
электрод-шлакпен шлактың сол қабатында түрленеді.

Балқыту кезіндегі электр энергиясының салыстырмалы шығыны шихтаның
оның химиялық құрамымен, пеш қуатымен, фазалы кернеумен, электродтардың
тереңдетілуінен пештің терметтелу дәрежесімен бас факторлармен анықталатын
жылу тұтынушылығынан тәуелді.

Электродтардың шлакты балқымаға терендетілу шамасы электр балқыма
режимын анықтайтын негізгі айнымалылардың бірі болып табылады. Пештің шихта
құрамымен, электрлі қуатпен, балқу денгейімен басқа факторлармен
ерекшеленетін орантылган әр режимі үшін элеткр энергиясын қолданудың
максималды тиімділігін қамтамасыз ететін электродтардың оптималды
тереңдетілуі болады. Элетродтардың пеш ваннасындағы күй өзгерісі жылу
бөлінудің шартты аймағының күйінің өзгеруіне әкеледі. Осыдан электродтарды
жүктеудің кіші тереңдігі бөлінетін газдармен үлкен жылу шығыны мен пеш
күмбезінің температурасының жоғарлануы салдарынан электр энергиясының
салыстырмалы шығынының көбейуіне әкеледі. Ал электродтардың (шамадан тыс
жүктелуі құламаның қыздырылуы мен ванна тмпературасының шихтаны жүктеу
аймағында төмендеуін тудырады. Шлактың жоғары қабат температурасының
төмендеуі кезінде шихтаның балқу жылдамдығы төмендейді. Бұл электр

энергияның салыстырмалы шығынының көбейуімен мыстың

бөлінгіш шлакпен шығынының жоғарлануына әкеледі.

Осылай, электрэнергиясының минималды шығыны берілген балқыма мен
құрамында мысы бар бөлінетін шлак кезіндегі шихта гоннасына жететін
оптималды энергиялық режим электродтардың оптималды тереңдетілуімен
қамтамасыздануы мүмкін.

Электрлі пештің энергетикалық режимымен басқару есебінің мазмұны
қойылымы келесі түрде түрленеді: шихтаның химиялық кұрамы мен шығанының
берілген (сол кездегі) мәндері кезінде электродтардың балқымаға, бөлінетін
шлакпен мыстың шығыны,

пештің жалпы қуатына, фазалы кернеу, шлак пен штейнді ванналардың
биіктігіне шектелу кезіндегі электр энергиясының салыстырмалы шығынын
азайтатын тереңдетілу шамасы мен электродтардың шлакты балқымаға
терендетілу шамасын анықтау керек.

2.4 Электрлі балқыту үрдісінің энергетикалық режимінің математикалық
бейнеленуі

Электрлі балқыту үрдісін энергетикалық режиммен оптималды басқару
экспериментті-аналитикалы модель класында қүралған және электр энергия
шығынының жүктелетін материалдардың, фазалы

кернеу мен электродтардың тереңдетілуінің мөлшері және сапалы
сипаттамаларымен өзара байланысын сипаттайтын үрдістің
математикалық моделін қолдануға негізделген:

Q=Ғ(G, X, U, Н); (29)

Мұндағы: Н=(Һ1...,Һ5) — электродтардың терендетілу векторы;

U=(U1, U2, Uз)- фазалы кернеу векторы;

G=(G1, ... .,G6)- компоненттері ұсақталатын шихта;

Мөлшері — 1 , конвертерлі шлак- 2 , жабдықтар - 3 , шихта астындағы
қоспа-4, штейн-5, бөлінетін шлак —6, басып табылатын вектор і=1,6.

Х=(іj)=1,5-Хij элемент і-нші компоненттің j-ші материалдағы құрамын
анықтайтын матрица (мұнда j=1,5 Сu, Ғе, SiО2, СаО, S сәйкес келеді).

Алты электродты үш фазалы электр пешінің математикалық бейнелеуін
жеңілдету үшін оның реакциялы кеңістігін 3 аймаққа бөлеміз: бір фазалы екі
электродты ваннаға. Мұнадай бөлудің негізі болып көрші фазалардың бір-
біріне сәйкес коэффициенттерімен ескерілетін маңызсыз әсері болып табылады.
Барлық пештердің жалпы математикалық бейнеленуі толығымен үш аймақтардың
модельдерін олардың өзара байланыстарын ескерумен қосындысы алынған.

К-ші фаза тізбегінде бөлінетін қуат трансформатордың екінші орамасының
электрлі тізбегінің фазалы кернеуі мен кедергісіне тәуелді. Wk=f(Uk, R0
) жөне мына өрнекке сәйкес анықталуы мүмкін:

Wk=Uk2 R0) (30)

Мұндағы ІІІ— фаза кернеуі;

R0=Rk,e+Rb (31)

Мұндағы Rb -ванна кедергісі;

Rk,e -үрдістің кіріс параметрлеріне тәуелді болмайтын
қысқа тізбек кедергісі.
Күмбез арқылы шығыны:

(32)

Мұндағы Rэ пештің эквивалентті схема кедергісіне тең активті
кедергісі;

R р пештің реактивті кедергісі.

(33)

Rр шамасы кіріс параметрге аз ғана тәуелді және тұрақты болып
есептелуі мүмкін. -ты арқылы белгілейміз. Сонда:

(34)

Rэ-ны анықтау үшін ваннаны 1-суретте бейнеленген эквивалентті схема
түрінде келтірумізге болады.

Суретте: r1 r2-электрод штейн тізбегіндегі әр электродтың сәйкес
кедергісі; г12-электрод-электорд тізбегіндегі кедергі.

(35)

Көрші фазалардың өзара әсерін ескергендегі нәтижеде n-ші фаза қуаты
үшін өрнек мына түрде болады:

(36)

r шамалары, өз кезегінде, электродтардың тереңдетілу һь
материалдардың (шлак, шихта) электрлі тізбегін құратын салыстырмалы
кедергі, пештің геометриялық өлшемдермен шихтаның жүктелген бөліктері;
шлакты ванна биіктік шамаларына тәуелді, яғни электрлі тізбегін құратын
салыстырмалы кедергі, пештің геометриялық өлшемдермен шихтаның жүктелген
бөліктері; шлакты ванна биіктік шамаларына тәуелді, яғни

(37)

r1-кедергісі электрод айналысындағы газды қабат кедергісі r'1 мен шлак
қабатының кедергісі г"1 қасындағы түрінде келтіруі мүмкін
(38)
r'1-кедергісі тен фазалы кернеу шамасына тәуелді және шамалы
Ии -- ден сызықты тәуелділік қолдануы мүмкін, яғни:
r1 -"аs UК (39)

мұнда аs-пропорционалдық коэффициенті.

r'1=рі*11Sэ.

Мұндағы рі-шлактың салыстырмалы кедергісі;

11=һшл-һ-ке тең. (41) hшл-шлакты ванна биіктігі:

Sэ-шартты сұйық цилиндрлі желінің электрод-тізбегіндегі қиылысу
ауданы:

Sэ=П*dn24; (42)

dп-желенің келтірілген диаметрі, оны мына өрнектен анықтауға
болады:

(43 )

мұнда dэ-электрод диаметрі;

в- эмпирикалық коэффициент.

Мына өрнектерді есептеп:

(44)

мұндағы: с-коэффициент

соңғы рет r үшін мынаны аламыз:

r1=ср2(һшл-һ)0'2 *d1,2+а2Uk (45)

ЖМЗ шартты үшін dэ=1,2м деп қабылдап аламыз:

r1=ср2(һшл-һ)0'2 *d1,2+а2Uk (46)
мұндағы: d-коэффициент.

r12 шамасын табу үшін, балқымаға жүктелінген шихта параллепипед түріне
ие деп аламыз (2-сурет). Сонда, 3-сурегге келтірілген эквивалентті электр
схемасының электродтары

арасындағы электрлі тізбекті бейнелей отырып, r12 кедергісінің шамасын
мына өрнекпен беруге болады:

(47)

мұнда: а3, а4, а5-пропорционалдық коэффициенті;

а4h+ а5Uk-Uk фазалы кернеуге тәуелді электродтардың айналасындағы
газды қабаттың салыстырмалы кедергісі мен лектродтардың теревдетілуі:

r12-электрод-электрод тізбегіндегі сүйық желінің (шлактың)
кедергісі:

r12 =p2fэ(ҺВ-2S0) (48)
мұндағы: B-пештің ені;
1э-электродтар арасындағы қашықтық;
S0-шихтаның жүктеме бөлігінің көлденең қима ауданы:

S0=h0*B0 (49)

Мұндағы: Һ0*B0-сәйкесінше шихтаның жүктелген бөлігінің

тікбүрышты қимасының биіктігі мен негізі.

r12-шихтаның жүктелген биіктігінің арасындағы сүйық желісінің
кедергісі:

r12= p2(1э-10)S0 (50)

r12-уақталған шихтаның жүктелген бөлігіндегі кедергісі:

r12= p110S0 (51)

p1 шихта мен шлактың салыстырмалы кедергісінің шамалары едәуір түрде
темірдің осы материалдағы құрамы мен температурасына тәуелді. Қарастырылған
математикалық модельде осы тәуелділіктерді бейнелеу үшін мына өрнектер
қолданылган:
p2= p10+ p11t+ p12x12 (52)
p2=p20+p21t+p22x22 (52)

олардың коэффициенттері шлакты тәжірибелі түрде зерттеу
жолымен анықталады.

Шлакты ванна биіктігі Һ0 шамаларын анықтау үшін, олардың шамалары мына
тәуелділікпен анықталады деп қабылдаймыз:

hs=fns(Uk,Gi,Xij) (53)
coнда һшл шамасы үшін былай жазуға болады:

hшл =GшлSn*pшл (54)
мұндағы: Gшл-шлактың пештегі мөлшері;

Sп-пештің электродтардың қиылысу ауданын есептегендегі
қиылысу ауданы;

ршл-шлак тығыздыгы; шлак мөлшері балансы теңдеуден анықталады:

Gшл+ G0 + G+ шл + G- шл (56)

Мұндағы: G0 кезең басындағы мысалмен анықталған шлак мөлшері;

G+шл-кезең басынна пайда болған шлак мөлшері;
G- шл-кезең басынан құйылған шлак мөлшері;
Бірақта:

G- шл=G6

G+шл=

Мұндағы -нші компоненттің і -нші материалдан шлакқа
бөлінуі.

Зшл пен Sп-ны тұрақты деп алып, аяқты түрде мынаны аламыз:

(56)

Ең негізінің в0 шамасы пештің геометриялық өлшемдерімен анықталуы және
мынаған тең:

В0=(в-dэ)4 (57)

Шихтаны жүктелген бөлігінің биіктігі h0 мына өрнекпен
анықталады:

һ0=2U010*в0 (58)

Мұндағы U0-төсек көлемі, пештің ваннасында орналасқан шихта

көлемі мен шлак штейн тығыздықтарының айырымы арқылы

анықталады.

U0=Gшл(ршл-рш) (59)

Gшл-шихта көлемі баланстан анықталады:

Gi= Gш°+ Gш+- Gш-
(60)

Gш°-шихтаның алғашқы мөлшері;

Gш+-пешке жүктелген шихта мөлшері:

Gш+=
(61)

Gш--жылу балансымен анықталатын балқытылған шихта мөлшері:

Q=cm Gш- (62)
Q-ваннаға бөлінетін және шихтаны қыздыру мен балқытуға
келетін жылу мөлшері;
С-қатты шихтаның жылу сыйымдылыгы;
m-шихта массасы:

m= (63)

-шихтаның балқу температурасы.

Жылу балансының Gш-ны анықтай отырып, мынаны аламыз:

Gш= (64)

Сонда Gш -тің соңғы мөлшері мына өрнекпен анықталады:

Gш=

2.5 Басқару есебінің математикалық қойылымы

Электрлі балқыту үрдісін энергетикалық режимде оптималды басқару
есебін түрлендіру кезінде маңызды кезең болып оптималдау баламасын тандау
болып табылады. Электрлі балқытудың энергиялық режимі келесі
көрсеткіштермен сипатталады: штейнді шығару бойынша пеш өнімділігі G5,
мыстың бөлінетін шлактағы құрамы х61 және электр энергиясының салыстырмалы
шығыны. Өнімділік жоспарлы тапсырмалармен анықталатын, ал өнімдердің сапалы
сипаттамалары жоғары дәрежеде балқитын материалдардың құрамына тәуелділігін
ескере отырып, оптималдау баламасы ретінде электр энергиясын cалыстырмалы
шығынын алу керек.

Электр энергияның салыстырмалы шығыны электрлі пеш жұмысының
энергетикалық режимін сипаттайтын өте жинақты көрсеткіші болып табылады.

Кіріс айнымалылардың нақты мәндері үшін: қайта өңделетін
материалдардың химиялық құрамы мен мөлшері, энергияның салыстырмалы шығыны,
негізінде, екі факторлармен анықталады: фазалы кернеулермен U={Ur},(k=1,3)
және элетродтардың

тереңдетілуімен Н = {һ,} (і = 1,6). Әр түрлі жүктемелер р үшін U

мен Н шамалары болады, олар жеткізу энергиясының құлама

қызуы, штейнді ванна, шлак арасындағы, шихтаның қызуы мен балқуы, пеш
күмбезі мен бөлінетін газдың қызуы, қортынды түрде: энергияның агрегатпен
өндірістік минималды шығынында оптималды таратылуын қамтамасыз етеді
электро-энергиясының

салыстырмалы шығынымен U және Н шамалары арасындағы байланыс мына
өрнекпен берілуі мүмкін:

Q(G,X,U,H)=P(U,H)G5 (66)

Осылай, электрлі балқыту үрдісін энергетикалық режимде оптималды
басқару есебінің математикалық қойылымы мына түрде түрленуі мүмкін:

min{t1=WиG5-)

G5=f3(Wu,Xb,H1); Ik={fu(Uk,Wk)}; k=1,3

2.6 Басқару алгоритімі

Басқару алгоритімі келесі ішкі жүйелерді таралуын көрсетеді:
сигналдардың жиналуы мен өңделуі, математиканың модельдер теңдеулерін
таралуын, басқару әсерлерін өңдеп және беру.

Алгоритмнің блок-схемасы суретте берілген.

1. Блок. Берілген массивтердің жинақталуы, өңделуі және түрленуі
жүргізіледі.

2. Блок. Электрлі балқыту үрдісінің математикалық модель тендеуінің
таралуы жүзеге асады. Блоктың кірісіне G,X,Н,U кіріс параметрлері туралы
ақпарат түседі, шығысында -Qшл, G5 есеп X61 есептің мәндері түседі.

3. Блок. Математикалық модельдің объектіге тепе-теңдігінің тексерілуі
жүзеге асырылады. Тепе-теңсіздік жағдайында бейімделу блогына айналады.

4. Блок. Математикалық модель параметрлерінің бейімделу алгоритмнің
белгілері бойынша түзетілуі жүзеге асады.

5. Блок. Басқару әсерлерінің оптималдау есептерінің шешімдері кезінде
оптималды мәндері анықталады.

6. Блок. Розенброк әдісі бойынша оптималдау есебі шешіледі.

7. Блок. Пеш жұмысының аварияға тексерілуі жүзеге асады. Шарттың
беруін орындамаған жағдайда кернеуді төмендетуге тапсырма беріледі.

8. Блок. Кернеудің фактілі мәндерін оптималмен салыстыруы жүзеге
асырылады. Uфак аудан шегінен шыққан жағдайда.

Кернеу сатыларын сол немесе басқа жаққа қайта қосу есебі беріледі.

9. Блок. Нақты өткізгіштің оптималмен салыстырылуы іске асырылады
аудан шегінен шығып кеткен жағдайда электродты сол немесе басқа жаққа қайта
жіберу есебі беріледі.
10. Блок. ІІНОМ шартын орындауға тексерілу іске асырылады.
Кернеуді жоғарлауға есептеген жағдайда. Егер шарт орындалса,
кернеуді жоғарлатуға болады.
11.Блок. Электродты ұстау күйін тексеру жүргізіледі. Егер электродты
ұстағыш төменгі шекті ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.