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
Roboty
Dlaczego automatyka przemysłowa nie potrzebuje ludzkiej twarzy?
Obudowy, złącza, komponenty
Aktywne podejście do wyzwań w procesie zakupowym
Pomiary
Pomiary wibracji
Pomiary
Czułość w przemyśle - pełna kontrola
Pomiary
Termopary - przegląd typów
Obudowy, złącza, komponenty
SHORTRON Connect - mały i mocny
Zobacz więcej z tagiem: Artykuły
Magazyn
Październik 2025
Temat miesiąca
Transport szynowy - energoelektronika, automatyka, komunikacja
Temat miesiąca
Nowoczesne wyposażenie produkcji

MES Plex od Rockwell Automation - dane, które napędzają produkcję

Dane to dziś jeden z najcenniejszych zasobów, również, a może przede wszystkim w przedsiębiorstwach produkcyjnych. Współczesny przemysł bazuje na automatyzacji, co wymaga stałego dostępu do ogromnych ilości danych cyfrowych. Ich analiza pozwala optymalizować produkcję pod kątem kosztów, jakości i efektywności, a to z kolei ma bezpośrednie przełożenie na konkurencyjność i rentowność przedsiębiorstwa.
Zapytania ofertowe
Unikalny branżowy system komunikacji B2B Znajdź produkty i usługi, których potrzebujesz Katalog ponad 7000 firm i 60 tys. produktów