Управление технологическими процессами

Как уже указывалось, исследуемая фабрика окомкования со­стоит из восьми действующих однотипных производственных ли­ний. Полное развитие фабрики рассчитано на 12 линий. Завершаю­щей стадией производства является обжиг, так как на этой стадии шихтовые материалы претерпевают основные химические преобра­зования. Поэтому измельчение, дозировку, окомкование и др. можно с известной степенью приближения рассматривать как вспо­могательные операции, изменяющие в определенных пределах скорость продвижения материалов, а работа этих агрегатов должна быть подчинена требованиям обжиговых машин. При правильной организации деятельности подготовительных участков внеплано­вые простои фабрики из-за нарушений на этих участках должны быть минимальными.

Для определения фактического состояния вопроса по управле­нию технологическим процессом фабрики был собран статистиче­ский материал, отражающий величины простоев по разным при­чинам, на основании которых построены графики зависимости величин внеплановых простоев обжиговых машин из-за неполадок в этих машинах или по прочим причинам, большую часть которых составляют простои по вине подготовительных участков. Следова­тельно, задачей управления является координация деятельности всех участков фабрики, связанная с перераспределением нагрузок на агрегаты, изменением транспортных потоков и др., обеспечи­вающая ритмичную работу обжиговых машин. Для этого на пункте управления фабрикой необходима наглядная и полная картина о ходе технологического процесса во всех отделениях фабрики, о наличии резервных или недоиспользованных мощностей, о нали­чии запасов сырья и материалов, т. е. всей той необходимой ин­формации, которая позволит, например, диспетчеру не ограничи­ваться только составлением отчетных документов, а в течение всей смены управлять и контролировать работу отдельных звеньев фабрики. Такая организация даст возможность в значительной степени ликвидировать существующее противоречие между непре­рывным характером работы обжигового отделения и прерывистым характером подачи сырых материалов, а следовательно, и возни­кающие^ результате этого напряженные ситуации. Отсутствие централизованного управляющего звена вызывает существенную неритмичность производства окатышей (рис. 103), приводящую к значительным потерям мощности оборудования. Величина откло­нений фактически выполненных сменно-суточных заданий от пла­новых в среднем составляют 10—11 %, а максимальные отклонения 200

достигают 25% от планового. Эти величины полностью характери­зуют резервы организации управления производством.

Необходимо установить, являются ли простои оборудования не только основной, но и единственной причиной, приводящей к не­ритмичной работе фабрики. С этой целью диаграмму «перевыпол­нения» планов накладывают на соответствующую диаграмму вне­плановых простоев (см. рис. 103). Результаты наложения показы­вают, что далеко не всегда максимум перевыполнения плана соот­

ветствует минимуму простоев и наоборот, следовательно, возникла задача по оценке с помощью какого-либо показателя степени взаи­мосвязи этих величин. В качестве такого показателя можно вы­брать коэффициент корреляции между величинами внеплановых простоев и величинами «перевыполнения» плановых заданий.

Расчеты показывают, что величина коэффициента корреляции изменяется от 0,5 до 0,6, т. е. хотя величина производительности обжиговых машин в значительной степени зависит от простоев оборудования, она не является ее однозначной функцией.

На основе опыта эксплуатации и результатов научно-исследо­вательских работ можно сделать предположение, что важными факторами, влияющими на ход технологического процесса произ­водства окатышей являются показатели качества компонентов шихты, такие как влажность, гранулометрический и химический составы.

Существующая неоднородность компонентов шихты, так же как несовершенство дозировки и подготовки шихты, не обеспечивает идентичность физико-химических ее свойств и свойств сырых ока-

тышей, поступающих на обжиг, что приводит к разной скорости работы обжиговых машин.

Качество концентрата, бентонита и известняка, поступающих на фабрику окомкования, непостоянно. Значительные колебания их химического состава (см. например, рис. 104) нередко превы­шают допустимые нормы, а частота этих колебаний настолько вы­сока, что существующие в настоящее время на фабрике техниче­ские средства ручной обработки информации не позволяют с та­кой же частотой производить перерасчет режима ведения процесса

производства в зависимости от качества сырья, и практически управление процессом носит интуитивный характер.

Анализ показывает наличие существенной зависимости между влажностью концентрата и производительностью обжиговых ма­шин. Коэффициент корреляции этих величин составляет 0,9, что подтверждает необходимость для сглаживания неритмичности работы фабрики, а следовательно, и повышения коэффициента использования оборудования вести процесс производства с учетом изменения качества сырья, т. е. производить перерасчет режима ведения технологического процесса при отклонении физико-хими­ческих свойств сырья в темпе с процессом. Сигнал на корректи­ровку технологических режимов должен формироваться автома­тически на основе данных химической лаборатории о качестве сырья. Неритмичность работы фабрики окомкования и нестабиль­ность физико-химических свойств шихты влияют на качество выпу­скаемых окатышей. С народнохозяйственной точки зрения каче­ственные показатели окатышей (содержание железа, серы, основ­ность, прочность и др.) имеют не менее важное значение, чем коли­чественные. Так, снижение содержания серы в окатышах на 0,01 % значительно уменьшает расход кокса при выплавке чугуна. Расчеты коэффициентов корреляции между показателями качества 202

готовых окатышей и производительностью обжиговых машин по­казали, что наибольшая взаимосвязь существует между произво­дительностью и такими показателями качества окатышей, как основность, барабанная проба и содержание серы.

Следовательно, в процесс управления производством окатышей необходимо ввести обратную связь в виде корректирующего сиг­нала «отклонения» качества готовой продукции, вызывающего перерасчеты тех или иных параметров ведения процесса. Резуль­таты проведенных работ позволили количественно оценить степень влияния некоторых режимных параметров на показатели качества готовых окатышей. Так, установлено, что на прочность окатышей существенное влияние оказывают температура обжига, высота слоя и время пребывания окатышей в зоне высоких температур. На барабанный показатель в значительной степени влияет удель­ный расход тепла и температура обжига. На содержание серы в ока­тышах и десульфурацию существенно влияют удельный расход тепла и время пребывания окатышей в зоне высоких температур. На содержание закиси железа в большой степени влияет темпера­тура обжига и время пребывания окатышей в зоне высоких темпе­ратур.

Следует, однако, указать, что оценка степени влияния режим­ных параметров на показатели качества окатышей не решает за­дачу определения функциональных зависимостей между этими величинами и процесс производства окатышей все еще остается не достаточно изученным как объект управления. Следует продол­жить работы с использованием вычислительной техники, которая будет установлена на фабрике. Было бы целесообразно определить близкие к оптимальным режимы ведения процесса обжига для раз­личных Химических составов входных компонентов. Решение этой задачи при существующей на фабрике системе контроля процесса связано со следующими затруднениями: во-первых, основной парк приборов контроля в настоящее время представлен самописцами, обработка дисковых и ленточных диаграмм которых для целей изучения процесса неудобна, во-вторых, одновременно с регистра­цией отклонения технологического параметра необходимо иметь регистрацию времени отклонения качества готовых окатышей дан­ной партии и качества входных компонентов, что при имеющихся на фабрике технических средствах осуществить практически невозможно.

Следовательно, для решения задачи, связанной с исследованием процесса с целью определения математических зависимостей между технологическими параметрами, необходимо иметь указан­ную выше информацию о процессе, нанесенную на носители, при­годные для последующей машинной обработки, и строго согласо­ванную по времени. Такое изучение процесса позволяет наиболее полно изучить процесс как объект управления, сократить колеба­ния качества продукции, прогнозировать время окончания обжига и качества готовых окатышей. Это также позволит уменьшить рас­ходы вспомогательных материалов и энергоносителей а также в зна­чительной степени сократить потери производства.

Устранение перечисленных недостатков следует начинать с пра­вильной организации опробования и проведения химических ана­лизов.

Приведенный анализ показывает, что основными причинами, вызывающими неритмичность производства окатышей и, как след­ствие этого, не полная загрузка оборудования, колебания качества готовой продукции и ухудшение экономических показателей ра­боты фабрики, является отсутствие координирующего звена опе­ративного управления фабрикой.

Колебания физико-химических свойств входных компонентов практически не учитываются при ведении технологического про­цесса. Информация о качестве работы отдельных участков фабрики поступает с большим запаздыванием и фактически является только отчетной, а не управляющей. Существующие на фабрике средства контроля, представления и обработки технологической информа­ции затрудняют решение задач, связанных с исследованием про­цесса. Напряженные ситуации, возникающие в результате не­ритмичной работы фабрики, приводят к преждевременному выходу оборудования из строя. Поэтому целесообразность применения для управления технологическими процессами на фабрике вычисли­тельной техники, обеспечивающей централизацию контроля, рас­четов и быстрого представления в удобном виде информации и ко­мандных сигналов, не вызывает сомнений.