Энергоаудит

Услуги

Отзывы и клиенты

Свидетельство СРО

Энергетический паспорт

Стоимость

Контакты

Моделирование энергопотребления прокатного стана

Знергоаудит, заказать проведение энергетического аудита промышленного предприятия или компании

Энерготехнологическое моделирование прокатного стана

Б.Н.Вишневский, Р.Г.Хейфец, А.А.Цуканов

Укргипромез,  ГМетАУ, Укрчерметавтоматика

В последние годы топливно-энергетическая составляющая себестоимости металлопродукции в Украине выросла до 40-60%. Поэтому задача экономии топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) в черной металлургии приобретает все более важное значение. Одним из способов экономии ТЭР является совершенствование самой энерготехнологической системы (ЭТС) предприятия и повышение ее экономической эффективности на основе оптимизации топливно-энергетического баланса (ТЭБ).

С конца 60-х годов различными авторами предпринимались попытки решения этой задачи [1]. В этой работе изложена также концепция создания автоматизированной системы формирования и оптимизации ТЭБ металлургического предприятия  на основе энерготехнологической модели комбината полного металлургического цикла (КПМЦ) с использованием принципов динамического программирования и имитационного моделирования. В работе [2] представлены некоторые основные принципы моделирования ЭТС КПМЦ и оптимизации его сводного ТЭБ. При этом моделирование производится для всех металлургических переделов, ТЭЦ-ПВС и вспомогательных цехов. Несмотря на то, что количество основных агрегатов КПМЦ может доходить до нескольких сотен, возможно объединение энергетических характеристик агрегатов в общие характеристики участков, цехов и производств, что позволяет, с использованием современных ЭВМ, решить задачу совершенствования ЭТС на основе оптимизации ТЭБ, как в реальном времени текущей производственной динамики, так и при прогнозном проектировании реконструкции и модернизации КПМЦ. В [3] приведены принципы поагрегатного построения имитационной модели КПМЦ и ее функционирования. В общем, поагрегатная энерготехнологическая имитационная модель и общая оптимизационная модель составляют математическую модель всего комбината для оптимизации его сводного ТЭБ.

В настоящей работе рассмотрены принципы энерготехнологического моделирования прокатного стана, как одного из агрегатов ЭТС КПМЦ. Его технологический процесс, как правило, состоит из трех стадий: нагрев заготовок в нагревательной печи, прокат и термообработка в термической печи. Стадии нагрева заготовок и термообработки готового проката являются длительными и энергоемкими.

Длительность нагрева заготовок является функцией ряда параметров

t н = ¦ (п), (1)

т. е. веса, сортамента и материала заготовок, вида топлива, конструкции печи и т. д.

Посад заготовок для нагрева должен опережать их прокат на величину t н. Длительность проката плавки определяется производительностью стана

G к

t пр  = -------------------  + n tп

q

(2)

где tпр - длительность проката плавки, ч; G - масса плавки, т; q - производительность стана, т/ч; к - расходный коэффициент, характеризующий потери металла или выход годного. Для случая обжимных и заготовочных станов он равен 0,82-0,85, для МНЛЗ-0,95-0,97; tп - время перерыва между подачей в валки стана очередных заготовок; n - количество перерывов. Для сортовых станов, работающих после блюминга, tп = 3-5 с. Для случая с МНЛЗ tп = 0. Длительность термообработки готового проката определяется выражением, аналогичным (1).

Рассмотрим временную диаграмму имитационной модели стана, рис.1.

Целью моделирования стадии нагрева заготовок является определение начала Хпн и конца Z пн посада плавки, длительности нагрева t н, начала Хвн и конца Zвн выдачи плавки в прокат. Т.к. прокат плавок идет быстрее их нагрева, то в нагревательной печи может одновременно находиться несколько плавок, по суммарной массе которых определяется

 

расход энергоносителей на рассматриваемый период и выработка утилизационного тепла.

Моделирование стадии проката имеет целью определение длительности проката плавки по выражению (2). Остальные операции моделирования этой стадии выполняются алгоритмом имитационной модели КПМЦ согласно [3]. Потребляемая электрическая мощность и текущий расход охлаждающей воды определяются массой прокатываемой плавки.

Целью моделирования термообработки готового проката является определение начала Xпт и конца Zпт посада плавки, длительности термообработки tто, начала Xвт и окончания Zвт выдачи плавки. Термообработку одновременно могут проходить несколько плавок, по суммарной массе которых также определяются соответствующие расходы энергоносителей и выработка утилизационного тепла.

Модель реализуется тремя алгоритмами: алгоритмом загрузки прокатного стана и моделирования работы нагревательных и термических печей (АЗМНТП), алгоритмом определения длительности проката очередной плавки (АОДП) и алгоритмом расчета показателей проката очередной плавки (АРП). Для работы этих алгоритмов необходимо создание следующих цифровых массивов данных, которые содержат признаки состояния, технологические и энергетические характеристики агрегатов, номера плавок, расходы энергоносителей: массив склада МНЛЗ (или обжимного стана при отсутствии МНЛЗ) - МС МНЛЗ, массив посада нагревательных печей - МПНП, массив агрегата прокатного стана - МА, массив посада термических печей - МПТП, массив склада прокатного стана - МС, массив показателей проката - МП.

МС МНЛЗ: Sсмнлз - номер склада после МНЛЗ; G - масса складируемой продукции; tс - время складирования; Nмнлз - номер плавки.

МПНП: Y - признак заполненности массива посада; Nw - номер плавки; Gw - масса плавки;  Xwпн - момент начала посада плавки;  Zwпн- то же, окончания;  Хwвн - момент начала выдачи плавки; Zwвн - то же, окончания; tн - длительность нагрева плавки; tпр - то же, прокатки; w- порядковый номер плавки по посаду.

МА: j- номер агрегата; R - признак работоспособности агрегата; c- время начала планового простоя; q - ожидаемая длительность простоя; Nпр - номер текущей (прокатываемой) плавки; Gпр - масса прокатываемой плавки; Хпр - время начала проката; Zпр - то же, окончания; DZ - длительность перехода между плавками при прокатке; tпр - длительность проката плавки; Э - потребляемая электрическая мощность в период проката; Gh2о - текущий расход воды в период проката; Vд - то же, доменного газа в период нагрева плавки; Vд¢ - то же, в период термообработки; Vк,Vк¢ - то же, коксового газа соответственно; Vп,Vп¢ - то же, природного газа; qн - выработка утилизационного тепла в период нагрева; qт - то же, в период термообработки; h - длительность перехода между плавками при термообработке; d - длительность простоя в ожидании окончания нагрева; y - признак заполненности массива посада; w - порядковый номер плавки массива посада нагрева; r-то же термообработки.

МПТП: Nr - номер плавки; Gr - масса плавки; Хrпт - момент начала посада плавки; Zrпт - то же, окончания; Хrвт - момент начала выдачи плавки; Zrвт - то же, окончания; tто - длительность термообработки плавки; r - порядковый номер плавки по посаду на термообработку.

МС: Sсс - номер склада после прокатного стана; G - масса складируемой продукции; tс - время складирования; Nпр - номер прокатанной плавки.

МП: j - номер агрегата; t' - начало проката очередной плавки; Vд(t'), Vк(t'), Vп(t'), GH2O(t') - текущие расходы доменного, коксового, природного газов и охлаждающей воды;

Э(t') - потребляемая станом электрическая мощность; q(t') - тепловая мощность утилизационных установок; t² - окончание проката очередной плавки.

Блок - схема АЗМНТП представлена на рис.2. На момент начала моделирования Тнм в МПНП должна быть заполнена информация о параметрах плавок, фактически находящихся в нагревательной печи. В этом случае признаку заполненности y этого массива должно быть присвоено значение 1, а порядковый номер плавок по посаду w приравнивается нулю. Если МПНП на момент начала моделирования пуст, то необходимо чтобы y = 0, и должен быть заполнен МС МНЛЗ плавками прошлого периода, предшествующего периоду моделирования Тм. В этом случае алгоритмом при первом проходе заполняется МПНП, и признаку y присваивается значение 1. При отсутствии плавок на МС МНЛЗ формируются параметры простоя сортопрокатного  стана.

Блок-схема АОДП, ввиду простоты определения длительности проката очередной плавки по выражению (2), не приводится.

Блок-схема АРП приведена на рис.3. Алгоритмом рассчитываются показатели энергопотребления и выработки утилизационного тепла за период проката плавки, относимый к периоду моделирования. Результаты работы алгоритма заносятся в МП.

Использование предложенной энерготехнологической имитационной модели возможно отдельно для прокатного стана, а также в составе КПМЦ. Выполненные расчеты показывают, что ее использование с учетом [2] для оптимизации ТЭБ всего металлургического комбината “Криворожсталь” (г. Кривой Рог, Украина) позволит получить экономию ТЭР около 200 тыс. т условного топлива в год.

 

Литература

1.      Вишневский Б.Н., Банников Ю.Г., Никитюк В.В., Цуканов А.А. Концепция создания автоматизированной системы формирования и оптимизации топливно–энергетического баланса металлургического предприятия. Металлургическая и горнорудная промышленность, 1993г., №2, с.58-62.

2.      Вишневский Б.Н., Розенгарт Ю.И., Цуканов А.А. Учет экологических факторов при оптимизации топливно–энергетических балансов металлургических предприятий. Труды международной конференции "Экология и Теплотехника — 1996", Украина, Днепропетровск, 2-5 июля 1996г., 315с., с.38-41.

3.      Вишневский Б.Н., Кривченко Ю.С.Топливно–энергетический баланс промышленного предприятия и его оптимизация. V Ogolnopolska konferencia naukowo–techniczna "Gospodarka cieplna i eksploatacja piecow przemyslowych", Poraj k. Czestochowy. 8-II.X. 1997. s.263-268.

 

место
среди энергоаудиторских компаний России согласно рейтингу РБК

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ

8 (495) 973-32-67

Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Работаем по всей России

111024, г. Москва, ул. Авиамоторная, д.10, корп.2. Тел./факс: 8 (495) 973-32-67, e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Copyright © 2018. Межрегиональная Энергосберегающая Компания.