измерения нагрева до сих пор не разработан, поэтому в качестве индикатора используют температуру чугуна на выходе из печи.

Нагревом печи можно управлять, изменяя массу подачи, порядок загрузки материалов, объем, температуру и давление горячего дутья и влажность дутья. Для этого специалисты на основе ежедневных результатов работы, показаний большого числа датчиков, работающих в реальном времени, информации, получаемой по статистической модели, и практических знаний о работе прогнозируют нагрев и состояние печи (при которых возникают осадка и канальный ход) и предусматривают оптимизацию загрузки сырья и нагрева дутья.

Система измерения и управления доменной печью

Состояние печи непрерывно меняется, и при нарушении равновесия внутри печи между загружаемыми материалами и давлением газа возникают аномальные явления типа осадки и канального хода. В этом случае существенно изменяется и нагрев. В связи с этим для управления необходимы датчики, а также модель для прогнозирования состояния печи и ее нагрева.

На рис. 3.2 показано размещение датчиков. В качестве датчиков используются в основном датчики температуры и давления. Их число в каждой печи достигает 1000. Показания датчиков обрабатываются на компьютере и оперативно в виде диаграмм изменений и распределений предоставляются оператору. Кроме того, было разработано большое число моделей управления нагревом, которые испытывались в реальных условиях. Однако, поскольку в печи протекают одновременно три сложные взаимосвязанные реакции газовой, твердой и жидкостной фаз, модели для практического применения пока еще нет. Поэтому для управления доменной печью широко использовали знания высококвалифицированных операторов.

Температура жидкого чугуна как показатель нагрева

Жидкий чугун и шлак, скопившиеся в нижей части печи, периодически выпускают из нечи через четыре летки. В ским-мерном устройстве главного желоба за счет разности удель-

Жидкий

Доментя печь

Скиммер (устройство для измерения температура чдгдна)

-Желоб

Рис. 3.3. Разреэ печи.

ных весов происходит разделение чугуна и шлака. Чугун сливается в ковш (емкостью 200-300 т) и транспортируется в сталеплавильный цех. Шлак сливают в шлаковую яму. Сразу же после разделения чугуна и шлака измеряется температура чугуна в скиммерном устройстве (рис. 3.3). Время между выпусками чугуна определяется с учетом износа футировки леток и желоба и составляет обычно 2-6 ч. Таким образом, из-за периодичности выпуска чугуна его

Выпдск

1S2SJ -Ч 1500 -I1180 -

Рис. 3.4. Изменения температуры чугуна.

температура (рис. 3.4) содержит свойственную процессу неопределенность.

В общем случае даже при устойчивом нагреве печи из-за длительного пребывания чугуна в печи происходит остывание горна, кроме того, из-за падения теплосодержания чугуна в желобе, который служит для него руслом, температура оказывается заниженной. При выпуске время нахождения чугуна в печи уменьшается и лещадь остывает в меньшей степени. Температура желоба повышается, и температура чугуна начинает достаточно точно описывать нагрев.

Таким образом, в течение некоторого времени после выпуска нельзя получить информацию, хорошо описывающую нагрев. Более того, изменение температуры чугуна во время выпуска непостоянно и зависит от условий работы печи. Температура чугуна, используемая в качестве информации о нагреве, всегда содержит неопределенность. Из-за этого при Оценке нагрева печи по температуре чугуна следует учитывать время от начала выпуска и условия работы, а также неопределенность, свойственную процессу.

3.2.3. ЭКСПЕРТНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ НАГРЕВОМ ПЕЧИ

Структура системы

Система (рис. 3.5) состоит из управляющего компьютера (который осуществляет сбор данных от датчиков и их предварительную обработку для представления в виде, удобном для логических выводов), процессора искусственного интеллекта (ИИ) (который, используя базу знаний, делает выводы о нагреве печи) и цифровой коитрольно-измеригельной аппаратуры, управляющей нагревом по результатам выводов.

Процессор ИИ содержит программные средства поддержки экспертной системы на базе языка Лисп (средства ИИ) и машину выводов, интерпретирующую знания. Управляющий компьютер кроме функций предварительной обработки данных от датчиков оснащен функциями анализа данных и диагностики нагрева по математической модели, разработанными и используемыми ранее. На основе информации от датчиков и базы знаний в системе делается вывод о текущем уровне нагрева с периодом 20 мин и об увеличении или уменьшении нагрева; по результатам вывода с помощью

Глава 3

Пар Воздцк

Цифровые контротно- изУ1еригпелкные привары и дстройства

Рис. 3.5. Структура экспертной системы управления нагревом печи.

правил управления определяются объем дутья и другие параметры управления.

Механизм выводов

Механизм выводов представлен на рис. 3.6. Источники знаний (ИЗ) объединяются в блоки для каждого функционального элемента системы, включают атрибуты датчиков и правила и размещаются в процессоре ИИ. Данные от датчиков, собранные компьютером, преобразуются в фактические данные для вывода и записываются на доску объявлений (ДО). Процесс вывода о нагреве начинается с запу-

" Область памяти, общедоступная для всех модулей системы.-Я/«ш. перев.

о л л л

ска машины выводов с помощью механизма планирования в реальном времени, затем машина выводов запускает ИЗ об управлении выводом. Например, если из некоторого ИЗ о датчиках выводится промежуточное заключение о нагреве, то по заключение и информация, относящаяся к ИЗ о нагреве, заносятся на ДО. Управление выводом всегда осуществляется по информации на ДО с последующим определением ИЗ. который следует запустить.

Технологические знания об управлении нагревом

На рис. 3.7 в рамках инженерии знаний показано развитие технологических знаний, используемых до настоящего времени для управления нагревом. Среди этих знаний имеются диагностические знания о нагреве, фундаментальные знания о доменной печи, обычные знания (здравый смысл) оператора печи и др. Диагностические знания содержат сведения, позволяющие диагностировать нагрев по наблюдениям оператора (условия сгорания кокса перед фурмами, цвет шлака на выходе и т. п.), и знания для получения и проверки гипотез о нагреве по характеру специальной информации. Оператор, мгновенно сопоставляя эти знания, оценивает нагрев и производит необходимые действия, применяя знания об управлении нагревом, руководство по эксплуатации и другую информацию.

Фундаментальные знания о доменной гчи содержат специальные знания, получаемые при теоретическом анализе в рамках теории металлургических реакций, сведения, получаемые с помощью замораживания и технику эксплуатации, подтвержденную многолетним опытом. Кроме этих знаний существуют обычные знания, используемые только специалистами по доменной печи. Например, зона плавления-это зона вблизи 1250 °С, в которой происходит размягчение и плавление руды; подвисание - это явление временной приостановки опускания сырья в печи и т. п.

" Исследования условий восстановления и плавления агломерата и коКса в печи проводятся путем прекращения дутья в действующую печь, заливки водой и извлечения остатков через колошник.