Sterowanie mieszanką gazową w hutach

Emitowanie do atmosfery gazów będących produktem ubocznym w hutach żelaza i stali nie tylko zanieczyszcza środowisko, ale jest również marnotrawstwem energii.

Posłuchaj
00:00

Dlatego też coraz więcej zakładów wykorzystuje mieszankę tych gazów jako paliwo do pieców. Problemem jest jednak uzyskiwanie mieszanki o odpowiednich właściwościach.


Niestabilne ciepło spalania

Mieszanie gazu-system uproszczony

Jednym ze wskaźników jakości mieszanki gazowej jest wartość jej ciepła spalania.

Mieszanie gazu-rozwiązanie zastosowane w hucie Ling Yuan

W trosce o bezpieczeństwo, maksymalizację wykorzystania energii oraz o środowisko, w procesie mieszania, należy przestrzegać pewnych zasad. Po pierwsze powinno się używać tak dużo gazu koksowniczego, jak to tylko możliwe, gdyż wartość jego ciepła spalania jest pięć razy wyższa niż w przypadku gazu hutniczego, z którym jest mieszany. W normalnych warunkach nie ma potrzeby sterowania jego przepływem. Po drugie gazy należy mieszać w ten sposób, aby uzyskać stabilną wartość ciepła spalania.

Ponadto trzeba pamiętać, że piec koksowniczy i hutniczy pracują w dynamicznym środowisku produkcyjnym, w związku z czym ilość gazu, który produkują, może ulegać znacznym zmianom. Gdy ciśnienie gazu koksowniczego jest zbyt wysokie, zawór

Problem automatycznego pomiaru i kontroli wartości grzewczej uzyskiwanej mieszkanki we wszelkich warunkach operacyjnych doczekał się w końcu rozwiązania. Firma CyboSoft opracowała algorytm, który pozwala na bezpośrednie obliczanie wartości grzewczej przy użyciu czujników programowych. W trybie automatycznym, czujnik umożliwia systemowi na pracę ciągłą – tj. 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodni i bez konieczności wykorzystywania bezpośredniego analizatora. Ten ostatni używany jest jedynie do kontroli i kalibracji obliczonej wartości.

MFA zamiast PID

Omawiane rozwiązanie wykorzystuje stworzoną i opatentowaną przez CyberSoft technologię bezmodelowych sterowników adaptacyjnych – MFA (model-free adaptive). Mają one szereg przewag nad nadal dominującymi w procesach przemysłowych, liczącymi sobie już ponad pół wieku, sterownikami PID. Zastosowanie MFA w warunkach oscylacji pozwala na szybką stabilizację systemu. Sterowniki te są w stanie poprawić sytuację, w której znajduje się system w sposób szybszy i lepszy niż PID. Lepsza kontrola oznacza zwiększoną stabilność procesu, wyższą efektywność produkcyjną i zysk, a także mniejsze straty surowca i energii.

MFA pozwala na sterowanie skomplikowanymi systemami bez konieczności stosowania ich modeli. Nie jest potrzebna dokładna znajomość procesu i jego dynamiki a priori, co często jest bardzo trudne, o ile w ogóle możliwe, do osiągnięcia, ze względu na dużą dynamikę i stopień złożoności wielu operacji przemysłowych. MFA dobrze sprawdza się w przypadku procesów nieliniowych, a także takich, na które wpływ ma wiele zmiennych lub w których występują duże opóźnienia. Ponieważ MFA nie wymaga przeprowadzania fazy treningowej, można go uruchomić w dowolnym momencie, natychmiast przejmując kontrolę nad procesem. Inną zaletą tego rozwiązania, jest fakt że po zainstalowaniu nie ma potrzeby dopasowywać ustawień sterownika.

Budowa MFA

MFA składa się z dynamicznego bloku liniowego, który pełni rolę sterownika ze sprzężeniem zwrotnym. Blok dynamiczny stanowi pewien system wejścia/wyjścia. Celem sterowania jest uzyskanie takiej wartości na wyjściu, żeby zminimalizować błąd między wartością zadaną i mierzoną zmiennej procesowej.

Blok dynamiczny zawiera zbiór współczynników wagowych oznaczanych jako wij oraz hi, których wartości można zmieniać w zależności od potrzeb w celu regulacji nieliniowych funkcji bloku. Uczący się algorytm aktualizujący wartości współczynników wagowych ma również na celu minimalizację błędu, między wartością zadaną a mierzoną zmiennej procesową. Wynika z tego, że adaptacja współczynników wagowych może pomóc sterownikowi w minimalizacji błędu.

Sterownik MFA pamięta część danych procesowych, dostarczając w ten sposób cennych informacji o dynamice procesu. Dla porównania, cyfrowa wersja sterownika PID pamięta tylko aktualną i dwie poprzednie próbki.

Nie tylko huta

Na zakończenie warto wspomnieć, że technologia MFA ma dosyć szerokie zastosowanie – znacznie szersze niż do regulowania składem mieszanki hutach. Z CyfoSoft współpracują firmy takie, jak Siemens, National Instruments czy Sixnet. Wiele wskazuje na to, że ich liczba będzie się zwiększać.

Marek Krajewski

Powiązane treści
Hutnictwo szkła i metali - procesy produkcyjne, pomiary i automatyzacja
Ogłoszono upadłość Huty Szkła Gospodarczego "Irena"
KGHM w pierwszym półroczu na plusie
Zobacz więcej w kategorii: Technika
Komunikacja
Protokoły komunikacyjne w automatyce - przegląd, porównanie i zastosowania przemysłowe
Pomiary
Czujniki tensometryczne – zasada działania, budowa i zastosowanie w pomiarach siły
Przemysł 4.0
Spawanie laserem - precyzyjna technologia przyszłości w obróbce metali
Bezpieczeństwo
Bezpieczny wodór - od produkcji, do użytkowania
Komunikacja
OPC UA - co to jest i jak działa nowoczesny standard komunikacji w automatyce przemysłowej
Zasilanie, aparatura nn
Współczynnik mocy – co to jest, jak działa i dlaczego ma znaczenie w instalacjach elektrycznych
Zobacz więcej z tagiem: Artykuły
Temat miesiąca
Wod-kan, uzdatnianie wody i oczyszczanie ścieków
Technika
Ochrona przed korozją
Magazyn
Maj 2025

Poradnik doboru rozwiązań drukujących - drukarki mobilne, stacjonarne i przemysłowe

Jak dobrać drukarkę do zastosowań w logistyce, przemyśle czy handlu? Na co zwrócić uwagę, jeżeli chodzi o cechy i funkcje urządzenia? Jak zapewnić wysoką niezawodność pracy oraz trwałość systemu drukującego? A co z oprogramowaniem? W artykule odpowiadamy na powyższe pytania, przedstawiając przykłady nowoczesnych urządzeń drukujących, które z powodzeniem sprawdzają się w wymienionych zastosowaniach.
Zapytania ofertowe
Unikalny branżowy system komunikacji B2B Znajdź produkty i usługi, których potrzebujesz Katalog ponad 7000 firm i 60 tys. produktów