Improvement of the control process of the heat treatment of iron ore pellets in the preheating area of the conveyor-type roasting machine

Oleksandr Mytrofanov

doi:10.15587/2706-5448.2020.218171

Автор(и)

Oleksandr Mytrofanov Криворізький національний університет, вул. Віталія Матусевича, 11, м. Кривий Ріг, Україна, 50027, Україна https://orcid.org/0000-0003-4093-8223

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2020.218171

Ключові слова:

випалювальна машина конвеєрного типу, залізорудні обкотиші, технологічна зона попереднього нагрівання, термічна обробка, нечітка логіка.

Анотація

Об'єктом дослідження є процес термічної обробки залізорудних обкотишів. Для його вивчення використана технологічна зона попереднього нагрівання обпалювальної машини конвеєрного типу. Управління технологічним процесом виконано на підставі нечіткої та неповної інформації про стан цієї зони. Однією з найголовніших вимог щодо функціонування технологічної зони попереднього нагрівання є забезпечення регламентних значень теплового та газового режимів при зміні швидкості переміщення візків конвеєрної стрічки. Удосконалення ефективності управління цими режимами забезпечується завдяки системі автоматичного керування, реалізованої на основі нечіткої та неповної інформації про стан технологічних параметрів зони.

У ході проведення дослідження виконано аналіз науково-технічної інформації та аналітичний метод визначив важливість удосконалення процесу керування термічним процесом обробки залізорудних обкотишів у технологічній зоні попереднього нагрівання. На підставі експериментальних досліджень враховані особливості технологічного процесу, що потребує удосконалення процесу керування роботою технологічної зони попереднього нагрівання. Математична модель використовує температуру теплоносія газоповітряної потоку, витрати природного газу та повітря, температуру шару обкотишів і їх масу на візках конвеєрної стрічки машини. Одночасно враховуються вихідні технологічні параметри зони сушіння та вхідні параметри зони випалювання.

На основі рішення систем нечітких функцій та принципів параметричної ідентифікації запропонована математична модель, апроксимуюча динаміку термічного процесу обробки залізорудних обкотишів у технологічній зоні попереднього нагрівання. Проаналізовано характеристики перехідних процесів термічної обробки обкотишів, отриманих на математичних моделях з урахуванням змінних параметрів сусідніх технологічних зон машини, витрат природного газу та повітря. На основі математичного моделювання виконані дослідження з метою визначення оптимального розподілу теплоносіїв газовоздушного потоку за технологічною зоною попереднього нагрівання. Реалізовано апаратно-програмне забезпечення системи автоматичного керування процесом термічної обробки обкотишів з урахуванням змінних параметрів теплоносіїв газоповітряних потоків у технологічній зоні попереднього нагрівання.

Біографія автора

Oleksandr Mytrofanov, Криворізький національний університет, вул. Віталія Матусевича, 11, м. Кривий Ріг, Україна, 50027

Аспірант

Кафедра автоматизації, комп’ютерних наук і технологій

Посилання

Iurev, B. P., Spirin, N. A., Sheshukov, O. Iu., Goltsev, V. A., Shevchenko, O. I., Metelkin, A. A. (2018). Razrabotka tekhnologii dlia proizvodstva zhelezorudnykh okatyshei s vysokimi metallurgicheskimi svoistvami. Nizhnii Tagil: NTI (filial) UrFU, 172.
Kopot, N. N., Vorobev, A. B., Goncharov, S. S., Butkarev, A. A., Butkarev, A. P. (2010). Comparison of Heating Systems in Conveyer Roasting Machines. Stal, 3, 8–13.
Lobov, V. Y., Yefymenko, L. I. Tykhanskyi, M. P. (2020). Fuzzy control of the heat treatment of iron ore pellets in the drying zone of a conveyor-type roasting machine. Jornal of Kryvyi Rih National University, 50, 179–186. doi: http://doi.org/10.31721/2306-5451-2020-1-50-179-186
Lobov, V. I., Kotliar, M. O. (2015). Temperature distribution model of the iron ore pellets layer inside the combustion chamber of the belt kiln burning zone. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 2, 109–117.
Krivonosov, V. A., Pirmatov, D. S. (2013). Povyshenie effektivnosti upravleniia obzhigom okatyshei v konveiernoi obzhigovoi mashine. Materialy nauchno-tekhnicheskoi konferentsii informatsionnye tekhnologii v metallurgii i mashinostroenii. Dnepropetrovsk: NatsMetAU, 50–52.
Lobov, V., Lobova, K., Koltiar, M. (2015). Investigation of temperature distribution along the height of the layer of pellets on conveyor roasting machine. Metallurgical and Mining Industry, 4, 34–38.
Krivonosov, V. A., Pirmatov, D. S. (2013). Optimizatsiia rezhima termoobrabotki okatyshei v ASU TP konveiernoi obzhigovoi mashiny. Inzhenernii vestnik Dona, 3. Available at: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n3v2013/1754
Burakov, M. V., Konovalov, A. S. (2011). Sintez nechetkikh logicheskikh reguliatorov. Informatsionno – upravliaiuschie sistemy, 1, 22–27.
Lobov, V. Y., Lobova, K. V. (2017). Nechitke upravlinnia rezhymom termichnoi obrobky zalizorudnykh kotuniv na konveiernii mashyni. Visnyk Pryazovskoho derzhavnoho tekhnichnoho universytetu. Seriia: Tekhnichni nauky, 34, 182–191. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/vpdty_2017_34_28
Barati, M. (2008). Dynamic simulation of pellet induration process in straight-grate system. International Journal of Mineral Processing, 89 (1-4), 30–39. doi: http://doi.org/10.1016/j.minpro.2008.09.008
Panic, B., Janiszewski, K. (2014). Model investigations 3D of gas-powder two-phase flow in descending packed bed in metallurgical shaft furnaces. Metalurgija, 53, 331–334.
Molodetska, K. V., Suhoniak, I. I., Shevchuk, M. M. (2013). Model pidsystemy pidtrymky pryiniattia rishen z upravlinnia rukhom transportu na rehulovanykh perekhrestiakh na bazi aparatu nechitkoi lohiky. Systemy ozbroiennia i viiskova tekhnika, 2 (34), 128–131.
Yevsina, N. O. (2016). Syntez nechitkoho rehuliatora dlia systemy upravlinnia protsesom sushinnia kapiliarno-porystykh materialiv. Kharkiv, 21.
Hariri Asli, K., Ogli Aliyev, S. A., Thomas, S., Gopakumar, D. A. (Eds.) (2017). Handbook of Research for Fluid and Solid Mechanics: Theory, Simulation, and Experiment. CRC Press, 312. doi: http://doi.org/10.1201/9781315365701
Chaudhuri, A., Mandaviya, K., Badelia, P., K Ghosh, S. (2017). Optical Character Recognition Systems for Different Languages with Soft Computing. Springer. doi: http://doi.org/10.1007/978-3-319-50252-6
Yanase, J., Triantaphyllou, E. (2019). The seven key challenges for the future of computer-aided diagnosis in medicine. International Journal of Medical Informatics, 129, 413–422. doi: http://doi.org/10.1016/j.ijmedinf.2019.06.017
Sariyildiz, E., Ohnishi, K. (2013). Analysis the robustness of control systems based on disturbance observer. International Journal of Control, 86 (10), 1733–1743. doi: http://doi.org/10.1080/00207179.2013.795663
Arakelov, O., Goncharenko, B. (2018). Synthesis of modal regulators with an observer of Luangberger of a state object. Suchasni metody, informatsiine, prohramne ta tekhnichne zabezpechennia system keruvannia orhanizatsiino-tekhnichnymy ta tekhnolohichnymy kompleksamy. Kyiv: NUKhT, 229.