ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА PROFICY TROUBLESHOOTER ДЛЯ УСТАНОВЛЕНИЯ ЗАВИСИМОСТИ МЕЖДУ ВХОДНЫМИ И ВЫХОДНЫМИ ПЕРЕМЕННЫМИ ОБЖИГА НИКЕЛЕВОГО КОНЦЕНТРАТА В ПЕЧИ КИПЯЩЕГО СЛОЯ

Николаев А.Н.¹, Шариков Ю.В.²

¹Аспирант 4-го года обучения, Санкт – Петербургский Горный университет, ²Профессор, доктор технических наук, доцент, Санкт – Петербургский Горный университет

ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА PROFICY TROUBLESHOOTER ДЛЯ УСТАНОВЛЕНИЯ ЗАВИСИМОСТИ МЕЖДУ ВХОДНЫМИ И ВЫХОДНЫМИ ПЕРЕМЕННЫМИ ОБЖИГА НИКЕЛЕВОГО КОНЦЕНТРАТА В ПЕЧИ КИПЯЩЕГО СЛОЯ

Аннотация

В данной статье, с помощью программного продукта Proficy Troubleshooter, проведен анализ процесса обжига никелевого концентрата в печи Кипящего слоя. Также проведен статистический анализ архивных данных процесса. На основе производственных данных рассмотрено влияние загрузки кека в печь на температуру огарка. Рассмотрены основные зависимости качественных показателей обжига в печах Кипящего слоя. Определены влияющие на процесс обжига параметры. Предложена возможность использования температуры «течки» из печи Кипящего Слоя для расчета расхода огарка.

Ключевые слова: печь кипящего слоя, загрузка кека, температура огарка, Proficy Troubleshooter.

Nikolaev A.N.¹, Sharikov Y.V.²

¹Postgraduate student, National Mineral Resources University (Mining University), ²Professor, PhD in Engineering, National Mineral Resources University (Mining University)

APPLICATION OF PROFICY TROUBLESHOOTER SOFTWARE COMPLEX FOR RELATIONSHIP ESTABLISHING BETWEEN INPUT AND OUTPUT VARIABLES OF THE FIRING NICKEL CONCENTRATE IN THE FLUIDIZED LAYER FURNACE

 Abstract

In this article, with the help of software Proficy Troubleshooter product, was analyzed nickel concentrate firing process in the fluidized layer furnace. Archive statistical data was analyzed Based on production data was examined relationship between the effect of loading the cake in an oven and a temperature of cinder. The main quality parameters depending on firing in fluidized layer furnaces were identified. The parameters influencing the roasting process were identified. It proposed the use of temperature of the fluidized bed calcine to calculate the flow rate.

Keywords: fluidized layer furnace, cake load, cinder temperature, Proficy Troubleshooter.

Введение

В настоящее время существует множество инновационных предложений и методов, позволяющих значительно повышать качество различных производственных процессов, уменьшать статьи расходов, а также увеличивать экономический эффект производственного предприятия.

Для разработки таких нововведений и для обоснования своих выводов по тем или иным процессам в объекте, разработчикам, практически всегда необходимо моделирование этого объекта. Очень часто моделирование объектов происходит со значительными допущениями, в силу того, что процессы, проходящие внутри объекта – не изучены и взаимосвязь некоторых параметров остается неизвестной. Помимо неизученных связей, существуют также неконтролируемые возмущения системы. Такие возмущения остаются индивидуальными для каждого объекта, а значит, не могут быть обобщены с помощью какой либо модели.

Цель данной работы – это обработка архивных данных, полученных при обжиге никелевого концентрата в печи кипящего слоя, а также создание системы управления, основанной на установленных корреляционных зависимостях. Обработка архивных данных будет производиться посредством специализированного программного комплекса Proficy Troubleshooter, который позволяет: обработать данные до нескольких миллионов сэмплов; найти все корреляционные зависимости; построить статистическую модель; предложить регулирование выбранного целевого параметра.

Proficy Troubleshooter

Proficy Troubleshooter (далее PT) –  это комплекс аналитических инструментов, которые позволяют извлекать знания из существующих производственных данных. Эти инструменты работают с архивной производственной выгрузкой и помогают идентифицировать причины существующих проблем, а также помогают предложить способы их предотвращения.

Proficy Troubleshooter (далее PT) используется и для дискретных, и для непрерывных процессов. Во время обработки данных в PT пользователь получает возможность визуализировать проблемы технологического процесса и причины их возникновения. Такие возможности появляются вследствие возможности моделирования и симулирования процесса с использованием архивных данных.

PT является дополнением к любым архивным программам. Любой производственный процесс хранит свои исторические значения, в какой либо базе данных. С помощью PT появляется возможность получать значительно больше ценных и полезных знаний из исторических данных

При помощи этого продукта пользователь может:

1. Рассчитать вероятные причины технологических проблем и вариаций;
2. Автоматически выводить технологические закономерности из данных;
3. Установить причины появления бракованных партий;
4. Установить взаимозависимость переменных;
5. Оценить преимущества от внедрения решения в режиме реального времени;
6. Разработать и промоделировать решение в режиме реального времени, прежде чем перейти к другим компонентам Proficy, например, Proficy Cause+.

Исследование

Для анализа процесса обжига никелевого концентрата в печи кипящего слоя использовались производственные данные с ОАО «Кольская горно-металлургическая компания».

Кольская ГМК сегодня - это единое горно-металлургическое производство по добыче сульфидных медно-никелевых руд и производству цветных металлов. Выпускаемая продукция - электролитный никель и медь, карбонильные никелевые порошки, кобальтовый концентрат и концентраты драгметаллов.

Основная задача для процесса обжига концентрата в печи кипящего слоя это определение расхода огарка из печи, для более точного расхода восстановителя. Проблема в определении расхода состоит в отсутствии расходомеров, способных работать при такой высокой температуре (1150 °С).

С помощью программного продукта Proficy Troubleshooter требуется оценить возможную корреляцию загрузки кека и температуры течки, что позволит нам доказать возможность ее использования для расхода огарка. При наличии достаточной корреляции между этими параметрами, для определения расхода возможно будет использовать  температуру течки, ведь теплосодержание течки зависит от количества тепла, переданного ей огарком. Чем больше пройдет огарка, тем больше тепла будет передано течке. Определение расхода огарка позволит задавать точный расход восстановителя (угля).

Обработка данных

Для обработки берем значения параметров печи кипящего слоя за месяц. В общей сложности это 42642 значения каждого параметра с интервалом в минуту.

Обозначение параметров:

• Flow_Kek – загрузка кека (никелевого концентрата), т/час;
• P_podina – давление в подине, кг/см2;
• Temp_1 – Температура в зоне загрузки кека в печь КС, °С;
• Temp_10 – Температура под сводом печи КС, °С;
• Temp_7 – Температура в зоне выгрузки кека из печи КС, °С;
• Temp_Tech – температура в течке, по которой огарок поступает из печи КС в Трубчатую печь.

После загрузки данных в PT требуется их первоначальная обработка, а именно, удаление возможных выбросов по значениям параметра загрузки кека. Для этого в PT есть специализированная функция «Limit Values», с помощью которой вводятся определенные граничные значения. В нашем случае это 10 – 15 т/час. Основное окно загрузки и обработки данных называется «Data Preparation» (Рис. 1).

 

Рис. 1 - Окно подготовки данных

 

Следующий шаг обработки данных это выявление корреляционных зависимостей, максимальных и минимальных значений всех параметров, а также времени запаздывания.

В данной работе мы определяли параметры имеющие влияние на температуру течки. Помимо обработки данных в PT, был проведен полный факторный эксперимент и рассчитана корреляция параметров. Это требовалось для соотношения данных полученных программным методом и данных полученных с помощью расчетов.

В ходе исследования были получены следующие корреляционные зависимости (в скобках данные расчетов):

• Temp_Tech – Flow_Kek – 83,94 % (86,1%);
• Temp_Tech – P_Podina – 59,73 % (58,4%);
• Temp_Tech – Temp_1 – 14,36 % (12,78%);
• Temp_Tech – Temp_10 – 33,81 %(35,21%);

 

Рис. 2 - Корреляционная матрица

 

Исследование показывает, что корреляционная зависимость между загрузкой кека и температурой течки составляет 83,94 %, что позволяет нам предполагать взаимосвязь температуры течки и расхода огарка.   Также данная зависимость является основанием к моделированию процесса обжига.

Для дальнейшего получения расхода огарка, необходимо создать динамическую модель, позволяющую определить численное значение расхода огарка в трубчатую печь.

Выводы

Основной целью данной работы было определение возможности использования температуры течки из печи КС в Трубчатую печь, в качестве параметра, определяющего расход огарка между этими печами.

Для исследования использовался месячный архив параметров обжига печи КС. Основной инструмент,  с помощью которого происходила обработка данных, это Proficy Troubleshooter. PT позволяет оперативно и точно определить зависимости параметров между собой, а также позволяет промоделировать объект изучения.

В ходе эксперимента была получена значительная корреляционная зависимость между загрузкой кека и температурой течки. Такая корреляционная зависимость позволяет нам полагать, что температура течки, зависит от количества тепла, переданного ей огарком, а чем больше огарка пройдет, тем больше тепла будет передано течке.

Чем больше кека мы загружаем в печь КС, тем больше огарка получаем в течке и тем больше теплоты передаем течке.

Следующий шаг это создание модели на основе полученных статистических данных и определение расхода огарка в Трубчатую печь. Точное определение расхода огарка позволит  получить точное значение расхода восстановителя и по нему создать контур регулирования,  что значительно сократит финансовые затраты.

Список литературы / References

1. Монтгомери Д.К. Планирование эксперимента и анализ данных / Д.К. Монтгомери. – Издательство: Судостроение, 1980. – 384 c.
2. Налимов В.В. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов / В.В. Налимов, Н. А. Чернова. - М: Мир, 1965 – 630 с.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Montgomery D. K. Planirovanie jeksperimenta i analiz dannyh [Experiment planning and Analysis] / D. K. Montgomery. Izdatel'stvo:Sudostroenie, 1980. – 384 P. [in Russian]
2. Nalimov V.V. Statisticheskie metody planirovanija jekstremal'nyh jeksperimentov [Statistical methods of planning of extreme experiments] / V.V. Nalimov, N.A. Chernova. – M: Mir, 1965 – 630 P. [in Russian]