РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ГОРНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

Соколов А.А.¹, Пожиганов А.Н.², Эльчепаров А.А.³, Котов И.В.⁴

¹ORCID: 0000-0002-1127-9612, Кандидат технических наук, Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет), г. Владикавказ;

²ORCID: 0000-0001-7566-9030, бакалавр, магистрант, Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет), г. Владикавказ;

³ORCID: 0000-0002-4124-7603, бакалавр, магистрант, Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет), г. Владикавказ;

⁴ORCID: 0000-0002-9487-0706, бакалавр второго курса, Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет), г. Владикавказ.

РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ГОРНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

Аннотация

Все производственные цеха ОАО «Электроцинк» являются энергоемкими, поэтому разработка алгоритмов управления с использованием блока ранжирования для повышения эффективности работы с энергопотребителями всех цехов является актуальной задачей. Внедрение предлагаемых в работе алгоритмов в систему автоматического контроля электроэнергии позволит увеличить надежность эксплуатации электрооборудования и повысить эффективность работы всего технологического процесса как в отдельно взятом цехе, так и на всем предприятии. Разработанные алгоритмы управления могут быть использованы не только на предприятиях горно-металлургической отрасли, но и других отраслей промышленности Российской Федерации при включении в программное обеспечение и базы данных специфических особенностей производства.

Ключевые слова: электроэнергия, алгоритмы, технологический процесс, блок ранжирования.

Sokolov A.A.¹, Pozhiganov A.N.², El’cheparov A.A.³, Kotov I.V.⁴

¹ORCID: 0000-0002-1127-9612, PhD in Engineering, of the North-Caucasian Mining and Metallurgical Institute (State Technological University), Vladikavkaz;

²ORCID: 0000-0001-7566-9030, Bachelor's, master's degree, North-Caucasian Mining and Metallurgical Institute (State Technological University), Vladikavkaz;

³ORCID: 0000-0002-4124-7603, second-year Bachelor, of the North-Caucasian Mining and Metallurgical Institute (State Technological University), Vladikavkaz;

⁴ORCID: 0000-0002-9487-0706, Student at the Bachelor, North-Caucasian Mining and Metallurgical Institute (State Technological University), Vladikavkaz.

DEVELOPMENT CONTROL ALGORITHMS TO IMPROVE THE EFFECTIVENESS OF MINING COMPANIES

Abstract

All production facilities of JSC "Electrozink" are energy-intensive, so the development of control algorithms using a ranking unit for increasing the efficiency of energy consumers with all the shops is an urgent task. Implementation of the proposed algorithms in the system of automatic control of electric power will increase the reliability of operation of electric equipment and improve the efficiency of the entire process in a particular shop and across the enterprise. The developed control algorithms can be used not only for the enterprises of mining and metallurgical industry, but other sectors of the Russian industry for inclusion in the database software and the specific characteristics of the production data.

Keywords: electricity, algorithms, workflow, ranging unit.

ОАО «Электроцинк» работает на замкнутой схеме комплексного использования свинцово-цинкового сырья и является предприятием полиметаллического профиля. Предприятие состоит из цехов цинкового и свинцового производства, производства серной кислоты, медного и цинкового купороса. Технология цинкового производства включает цеха: обжиговый – для обжига концентратов и удаления из них серы; выщелачивательный – для извлечения серной кислотой из огарка цинка, удаления вредных примесей, очистки получаемого раствора; электролитный – для получения электролитическим способом металлического цинка и переплавки его в чумки; вельццех и гидрометаллургический. В цинковое производства из свинцового направляется в переработку часть свинцовых пылей рукавных фильтров для извлечения кадмия и гранулированных шлаков свинцовой плавки. В результате вельцевания и гидрометаллургической переработки вельцокислов свинец извлекается в свинцовые кеки, которые передаются в свинцовое производство, а кадмий извлекается в цинковые растворы.Свинцовое производство включает агломерационный и плавильно-рафинировочные цеха, в которых производится спекание шихты и получение чернового свинца, а также очистка его от примесей и разливка по формам. Свинцовое производство рассчитано на выпуск свинца, свинец висмутистый, серебрено-золотистый сплав, сплавы свинцово-сурьменистых марок CCy, CCyM, 1/2 CCyMT, CCyMT, товарный медный штейн.Поддержание работы свинцового и цинкового производства обеспечивается нормальным функционированием различного производственного оборудования. Нарушение электроснабжения отдельных производств и механизмов может привести к отравлению людей, взрыву, пожару, повреждению оборудования, длительному расстройству смежного технологического процесса.

Производство окислов цинка, свинца и кадмия в вельццехе производится в трубчатых вращающихся печах. Для интенсификации возгонки окислов в печи вентиляторами подается воздух, запыленные газы из печей отсасываются дымососами, а очищенные в пылеулавливающей системе выбрасываются в атмосферу эксгаустерами.Возгонку цинка, свинца и кадмия производят в трубчатых вращающихся печах, работающих по принципу противотока. Скорость вращения печей – 1 оборот за 52-56 секунды. В зависимости от состава перерабатываемых материалов и их влажности технологом устанавливается режим работы печей. Режим вельцевания должен обеспечивать получение качественных вельцокислов. Пределы основных параметров технологического режима приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Температурный режим (в ^оС)

Наименование	При нормальной работе		При выплавке настылей
	На кеках	На кеках и граншлаках
Температура отходящих газов в пылевой камере (0С)	550-600	600-700	На 200-300 выше, чем при нормальной работе
Температура разгрузочного кольца печи (0С)	1150-1300	1150-1300	1100-1300
Температура газов при входе в рукавные фильтры (0С)	100	100	100

Температура разгрузочного кольца печи  контролируется периодически один раз в месяц пирометром. Температурный режим контролируется с помощью термодатчиков вторичных приборов с записью показателей на диаграмме. При повышении температуры газов перед фильтрами выше допустимого предела автоматически осуществляется подача холодного воздуха для снижения температуры.

По степени бесперебойности энергоснабжения перечисленные механизмы вельццеха и конкретноотделения фильтров и дымососов относятся к 1-й категории, так как отключение привода вращающихся печей и последующий их останов может вызвать неравномерный нагрев и деформацию корпуса печи, нарушение работы пылеулавливающей системы и повышение загазованности. Поскольку все производственные цеха ОАО «Электроцинк» являются энергоемкими, то разработка алгоритмов управления для повышения эффективности управления энергопотребителями всех цехов является актуальной задачей [1, С.63], [2, С.65].

Согласно существующим задачам, поставленным перед системами учета и контроля электроэнергии (http://www.eu.sama.ru/askue.html), для автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии на предприятии выполняющие такие функции как:

- точное измерение параметров энергоснабжения потребителей, согласно реальном объему их энергоснабжения и минимизации непроизводственных затрат на энергоресурсы, в частности, за счет использования точных измерительных приборов или повышение синхронности сбора первичных данных;

- диагностика полноты данных с целью обеспечения расчетов за энергоресурсы, согласно реальному объему их энергоснабжения за счет повышения достоверность данных, используемых для финансовых расчетов с поставщиками энергоресурсов и субабонентами предприятия;

- комплексный автоматизированный коммерческий и технический учет энергоресурсов и контроль их параметров по предприятию, его инфраструктурам, действующий по тарифным системам с целью минимизации производственных и непроизводственных затрат на энергоресурсы;

- сигнализация (цветом, звуком) об отклонении контролируемых величин от допустимого диапазона значений с целью минимизации производственных затрат на энергоресурсы за счет принятия оперативных решений.

- прогнозирование (кратко-, среднее долгосрочное) значений величин энергоучета с целью минимизации производственных затрат на энергоресурсы за счет планирование энергопотребления;

- автоматическое управление энергопотребления на основе заданных критериев и приоритетных схем включения / отключение потребителей - регуляторов с целью минимизации производственных затрат на энергоресурсы за счет экономии ручной работы и обеспечение качества управления,

авторами было разработано программное обеспечение, методы компрессии [3, С. 94], алгоритмы анализа, управления и принятия решений [5, С. 95]. Так в частности для реализации разработанных алгоритмов управления авторами был выбран вельццех ОАО «Электроцинк». Научная новизна алгоритмов управления заключается во введении в них блока ранжирования по вероятности отказов механизмов и технологических сбоев оборудования. Так на рисунке 1представлен алгоритм управления со включёнными в него блоками диагностики и ранжирования.

Рис. 1 – Алгоритм управления потребителями электроэнергии

В блок-схеме на рисунке 1 в блоках 1-3 происходит сбор всей необходимой для анализа информации, в блоках 4-6 производится диагностика и выявление возможных проблем, далее осуществляется их решение с помощью блока (8) диагностики оборудования, в котором применяется учетом вероятных прогнозов и  используется специальное программное обеспечение, разработанное на базе динамического моделирования электрических процессов. В блоках 7, 9, 10 – алгоритм завершает свою работу, сохраняя в базы данных, обработанную информацию. Внедрение данных алгоритмов с учетом специальных методов [6, С. 42] и технических средств [7, С. 170], в систему автоматического контроля электроэнергии позволит увеличить надежность эксплуатации электрооборудования и повысит эффективность работы всего технологического процесса как в отдельно взятом цехе, так и на всем предприятии.

Разработанные алгоритмы управления могут быть использованы не только на предприятиях горно-металлургической отрасли, но и других отраслей промышленности Российской Федерации при включении в программное обеспечение и базы данных специфических особенностей производства [8, С. 84], [2, С.65]. Данные алгоритмы позволят избежать крупных неполадок, сказывающихся на работе предприятия, дать своевременную информацию о наиболее “уязвимых” частях, чтобы в дальнейшем исправить или заменить ненадёжные механизмы и детали, что в свою очередь позволит перейти на более новый и стабильный режим работы предприятия [9, С. 139].

Список литературы / References

1. Клюев Р.В., Соколов А.А. Анализ показателей надежности электроэнергетической системы / Р.В. Клюев, А.А. Соколов // Международный научно-исследовательский журнал. - - № 8-2(15). - С. 65-66.
2. Клюев Р.В., Соколов А.А. Термографический анализ промышленного предприятия цветной металлургии / Р.В. Клюев, А.А. Соколов // Международный научно-исследовательский журнал. - 2013. - № 8-2(15). - С. 63-64.
3. Анализ работы алгоритмов компрессии для сокращения объема цифровой информации. / А.А. Соколов, Е.А. Соколова // Перспективы науки. - 2010. - № 5 (7). - С. 93-96.
4. Соколов А.А. Комплексная оценка воздействия промышленных объектов на окружающие экосистемы инновационными техническими средствами и методами (на примере Моздокского района республики Северная Осетия — Алания). / А.А. Соколов // Экология урбанизированных территорий. - 2010. - № 2. - С. 94-97.
5. Соколов А.А., Соколова Е.А. К проблеме повышения эффективности комплексной оценки влияния промышленных объектов на экосистемы. / А.А. Соколов, Е.А. Соколова // Экология урбанизированных территорий. - 2009. - № 3. - С. 42-43.
6. Соколов А.А. К проблеме электрического моделирования фильтрации грунтовых вод. / А.А. Соколов // Бюллетень Московского общества испытателей природы. Отдел геологический. - 2009. - Т. 84. № 1. - С. 69-71.
7. Соколов А.А., Аликов А.Ю., Босиков И.И., Петров Ю.С. Разработка метода решения задач системного анализа в природно-промышленной системе. / А.А. Соколов, А.Ю. Аликов, И.И. Босиков, Ю.С. Петров // Перспективы науки. - 2010. - № 4(6). - С. 83-85.
8. Соколов А.А., Соколова О.А., Соколова Е.А. Разработка стенда для исследования и моделирования экологических рисков. / А.А. Соколов, О.А. Соколова, Е.А. Соколова // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2009. - № 7. - С. 169-172.
9. Соколов А.А., Соколова О.А. Реализация теории и методов мониторинга подземных вод на сеточных моделях участков экосистем как объектов с распределенными параметрами. / А.А. Соколов, О.А. Соколова // Проблемы региональной экологии. - 2009. - № 3. - С. 138-141.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Klyuev R.V., Sokolov A.A. Analiz pokazatelej nadezhnosti ehlektroehnergeticheskoj sistemy [Analysis of the reliability of the electricity system] / R.V. Klyuev, A.A. Sokolov // Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel'skij zhurnal [International Research Journal]. - 2013. - №8-2 (15). - P. 65-66. [in Russian]
2. Klyuev R.V., Sokolov A.A. Termograficheskij analiz promyshlennogo predpriyatiya cvetnoj metallurgii [Thermographic analysis of the industrial enterprises of nonferrous metallurgy] / R.V. Klyuev, A.A. Sokolov // Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel'skij zhurnal [International Research Journal]. - 2013. - №8-2 (15). - P. 63-64. [in Russian]
3. Sokolov A.A., Sokolova E.A. Analiz rabotyi algoritmov kompressii dlya sokrascheniya ob'ema tsifrovoy informatsii [Analysis of the work of compression algorithms to reduce the amount of digital information] / A.A. Sokolov, E.A.  Sokolova // Perspektivyi nauki [Prospects of science]. - 2010. - №5 (7). - P. 93-96. [in Russian]
4. Sokolov A.A. Kompleksnaya otsenka vozdeystviya promyishlennyih ob'ektov na okruzhayuschie ekosistemyi innovatsionnyimi tehnicheskimi sredstvami i metodami (na primere Mozdokskogo rayona respubliki Severnaya Osetiya — Alaniya) [A comprehensive assessment of the impact of industrial facilities on the surrounding ecosystem innovative technical means and methods (for example, the Mozdok district of the republic of North Ossetia - Alania)] / A.A. Sokolov // Ekologiya urbanizirovannyih territoriy [Ecology of the urbanized territories]. - 2010. - № 2. - P. 94-97. [in Russian]
5. Sokolov A.A., Sokolova E.A. K problem povyisheniya effektivnosti kompleksnoy otsenki vliyaniya promyishlennyih ob'ektov na ekosistemyi [On the problem of increasing the effectiveness of a comprehensive assessment of the impact of industrial facilities on the ecosystem] / A.A. Sokolov, E.A. Sokolova // Ekologiy aurbanizirovannyih territoriy [Ecology of the urbanized territories]. - 2009. - №3. - P. 42-43. [in Russian]
6. Sokolov A.A. K probleme elektricheskogo modelirovaniya filtratsii gruntovyih vod [On the problem of modeling the electrical filtering groundwater] / A.A.  Sokolov // Byulleten Moskovskogo obschestva ispyitateley prirodyi. Otdel geologicheskiy [Bulletin of Moscow Society of Naturalists. Department of Geology ]. - 2009. - V. 84. № 1. - P. 69-71. [in Russian]
7. Sokolov A.A., Alikov A.Yu., Bosikov I.I., Petrov Yu.S. Razrabotka metoda resheniya zadach sistemnogo analiza v prirodno-promyishlennoy sisteme [Development of a method for solving problems of system analysis in natural and industrial system] / A.A. Sokolov, A.Yu. Alikov, I.I. Bosikov, Yu.S. Petrov // Perspektivyi nauki [Prospects of science]. - - № 4 (6). - P. 83-85. [in Russian]
8. Sokolov A.A., Sokolova O.A., Sokolova E.A. Razrabotka stenda dlya issledovaniya i modelirovaniya ekologicheskih riskov [Development of the stand for the study and modeling of environmental risks] / A.A. Sokolov, O.A. Sokolova, E.A. Sokolova // Gornyiy informatsionno analiticheskiy byulleten (nauchno-tehnicheskiy zhurnal) [Mining informational and analytical bulletin (scientific and technical journal)]. - 2009. - №7. - P. 169-172. [in Russian]
9. Sokolov A.A., Sokolova O.A. Realizatsiya teorii i metodov monitoringa podzemnyih vod na setochnyih modelyah uchastkov ekosistem kak ob'ektov s raspredelennyimi parametrami [The implementation of the theory and methods of monitoring of groundwater in the grid model ecosystems as an object with distributed parameters] / A.A. Sokolov, O.A. Sokolova // Problemyi regionalnoy ekologii [Problems of regional ecology]. - 2009. - № 3. - P. 138-141. [in Russian]