7 (812) 33-33-121

Интеллектуальная автоматизированная система управления печи Ванюкова

Аннотация:

Печь Ванюкова – уникальная, не имеющая аналогов в мире, плавильная установка, используемая предприятиями цветной металлургии России и Казахстана для переработки медных и медно-никелевых сульфидных концентратов. В настоящее время такие печи используются на Медном заводе (ОАО «ГМК «Норильский никель»), Среднеуральском медеплавильном заводе (ОАО «УГМК»), Балхашском медеплавильном заводе (ТОО «Корпорация Казахмыс»).

Проект по созданию Интеллектуальной автоматизированной системы управления печью Ванюкова №3 ОАО «ГМК «Норильский никель» стартовал в 2011 году и был успешно реализован нашей компанией «Сумма технологий». В рамках проекта разработаны математические модели расчёта ряда не измеряемых параметров процесса, спроектирована и внедрена интеллектуальная система управления, расширяющая функциональные и информационные возможности АСУТП агрегата. 

Система позволила повысить управляемость агрегата, уменьшить количество ошибок, допускаемых операторами, стабилизировать состав продуктов плавки и снизить энергозатраты на переработку шихты.

Заказчик: ОАО «ГМК «Норильский никель»

Объект автоматизации: Печь Ванюкова №3 плавильного цеха Медного завода ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель»

Объем выполненных работ: комплексная реализация проекта на условиях "под ключ"

Цели проекта:

  • стабилизация качества продуктов плавки;
  • получение не измеряемых или плохо измеряемых параметров технологического процесса и состояний агрегатов косвенным методом;
  • снижение энергоемкости процесса переработки шихты;
  • стабилизация температурного режима процесса при выполнении плановых заданий и целей;
  • сведение до минимума влияния человеческого фактора на выработку управляющих воздействий.

Функции Системы:

  • отслеживание действий оператора по управлению технологическим процессом и оценка близости управляющих воздействий к требуемым;
  • выдача рекомендаций оператору о необходимости внесения изменений в управление технологическим процессом в соответствии с известными критериями эффективности управления;
  • автоматический анализ решений, принимаемых системой, на соответствие критериям эффективности и адекватности управления технологическим процессом;
  • накопление базы знаний по управлению за весь период эксплуатации системы с целью выявления из всей выборки данных наиболее верных моделей (шаблонов) управления технологическим процессом;
  • предоставление режима прямого управления (переход от режима «советчика» к режиму прямого управления), обеспечивающего формирование управляющих команд для действующей АСУ ПВ-3 на основании интеллектуальных моделей управления, статистически зарекомендовавших себя эффективными;
  • автоматический поиск причин возникновения неисправностей, аварийных ситуаций, выхода параметров технологического режима за допустимые пределы;
  • автоматический анализ качества управления технологическим процессом с предоставлением отчётов за установленные периоды
  • прогнозирование не измеряемых параметров технологического процесса;
  • моделирование функционирования агрегатов и исполнительных механизмов;
  • моделирование цепочек технологического оборудования;
  • моделирование технологических узлов;
  • моделирование зависимостей между технологическими параметрами
  • предоставление диагностической информации – идентификация и обнаружение критических данных на фоне большого объёма разнородной и хаотичной информации.

Система качественно расширяет возможности АСУ ПВ-3 и позволяет решать задачи ведения технологического процесса в узком коридоре значений основных технологических параметров, выполняя контроль всех плановых заданий как по качеству конечных продуктов, так и по производительности

Девочкин Алексей, главный инженер Медного завода ОАО «ГМК «Норильский никель»

Ключевые технические решения:

Интеллектуальная АСУ печи Ванюкова выполнена на базе платформы Gensym G2, предоставляющей мощные средства для построения экспертных систем реального времени и математического моделирования сложных физико-химических и технологических процессов.

Архитектурно и функционально Интеллектуальная АСУ печи Ванюкова выглядит как дополнение к существующей автоматизированной системе управления (АСУ ПВ-3), то есть как расширение ее функциональных и информационных функций.

АСУ ПВ-3, построенная на базе ПЛК ControlLogix и SCADA-системы RSView от компании Rockwell Automation, выполняет функции мониторинга, передачи управляющих воздействий, реализует защиты и блокировки. Система решает задачи автоматического управления загрузкой печи, процессами подачи природного газа, воздуха, кислорода и кислородо-воздушной смеси на плавку и обогрев печи, миксеров и сифонов.

Интеллектуальная АСУ печи Ванюкова (ИАСУ ПВ-3) на основании исходной информации, получаемой из АСУ ПВ-3 и данных расчетов по описанным выше моделям, анализирует состояние технологического процесса и выдает оператору и старшему плавильщику рекомендации по поддержанию технологического баланса и достижению поставленных целей по качеству и количеству конечных продуктов плавления. 

Результаты проекта

Анализ результатов внедрения ИАСУ ПВ-3 позволяет констатировать, что:

- колеблемость значений удельного расхода кислорода на тонну металлосодержащих в период после внедрения ИАСУ ПВ-3 существенно сократилась;

- после внедрения системы наблюдается устойчивая тенденция ведения процесса в области среднего значения критерия около  200 м3/т (180 - 212 против 146 – 173 в первом периоде), что соответствует физико-химическому состоянию процесса при работе на штейны с содержанием меди 55-60%;

- внедрение ИАСУ ПВ-3 вооружило операторов-технологов новой информацией по многим критериям, что дало возможность соразмерять количественно необходимые управляющие воздействия и привело к стабилизации процесса плавки в жидкой ванне.

В целом Интеллекутальная АСУ печи Ванюкова позволяет обеспечить максимально эффективное протекание физико-химических процессов, что сказывается на качестве продуктов плавки, обеспечивая в итоге улучшение качества планирования работы участка конвертирования и последующих переделов Медного завода ОАО «ГМК «Норильский никель».

Девочкин Алексей, главный инженер Медного завода ОАО «ГМК «Норильский никель»

В процессе эксплуатации ИАСУ ПВ-3 показывает себя удобным и надежным инструментом, обеспечивая в режиме реального времени оценку количества и качества загрузки подаваемой в печь шихты, прогноз качества конечных продуктов, визуализацию действий оператора по критериям технологической согласованности, автоматический анализ качества управления технологическим процессом. Система качественно расширяет возможности АСУ ПВ-3 и позволяет решать задачи ведения технологического процесса в узком коридоре значений основных технологических параметров, выполняя контроль всех плановых заданий как по качеству конечных продуктов, так и по производительности.