Тимофеев Андрей Алексеевич, магистрант
660041, г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», 95, Россия
Andrey A. Timofeev, Master’s Degree Student
95, gazety Krasnoyarskiy Rabochiy pr., Krasnoyarsk 660041, Russia
Даныкина Галина Борисовна, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры автоматизации производственных процессов в металлургии
660041, г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», 95, Россия
Galina B. Danykina, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Automation of Production Processes in Metallurgy
95, gazety Krasnoyarskiy Rabochiy pr., Krasnoyarsk 660041, Russia
Пискажова Татьяна Валериевна, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры автоматизации производственных процессов в металлургии
660041, г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», 95, Россия
Tatiana V. Piskazhova, Dr. Sci. (Eng.), Associate Professor, Professor of the Department of Automation of Production Processes in Metallurgy
95, gazety Krasnoyarskiy Rabochiy pr., Krasnoyarsk 660041, Russia
Колмакова Людмила Петровна, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры металлургии цветных металлов
660041, г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», 95, Россия
Lyudmila P. Kolmakova, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Automation of Production Processes in Metallurgy
95, gazety Krasnoyarskiy Rabochiy pr., Krasnoyarsk 660041, Russia
Цель – разработка цифрового двойника трубчатого выщелачивателя с программой автоматического расчета качества алюминатного раствора на основе материального баланса для улучшения качества управления процессами гидрохимии на глиноземном комбинате АО «РУСАЛ Ачинск». Визуализация мнемосхемы процесса выщелачивания нефелинового спека выполнена с помощью программного комплекса Wonderware InTouch. Созданы Quick-сценарии для отображения анимации процесса. В качестве входных параметров были приняты температура раствора, расходы спека и оборотного раствора, химический состав сырья. В качестве основных возмущающих воздействий использовали температуру воздуха, вибрации и неисправность оборудования. Выходными параметрами приняты: выходы шлама и алюминатного раствора, потребляемая приводом мощность и кремниевый модуль получаемого раствора. С помощью производственных лабораторных данных сведен материальный баланс спека и оборотного раствора, на его основе разработаны алгоритм моделирования изменений в процессе выщелачивания и программа расчета качества алюминатного раствора с помощью встроенных в InTouch возможностей создания скриптов на собственном языке программирования. Разработан виртуальный двойник трубчатого выщелачивателя на основе действующего аппарата, используемого в АО «РУСАЛ Ачинск». Показано, что программа на основе простой балансовой модели предсказывает качество выходного продукта (алюминатного раствора) при изменении состава сырья (спека и оборотного раствора) и изменении скорости подачи в аппарат сырьевых материалов и отображает результаты расчетов с помощью мнемосхемы процесса. Таким образом, разработанный интерфейс позволяет имитировать различные технологические операции, производимые в трубчатом выщелачивателе: слив раствора, сброс шлама, изменение входных потоков; при этом возможно наблюдать как текущие изменения параметров процесса, так и архивные графики, а также подбирать оптимальный состав сырья для получения алюминатного раствора лучшего качества.
In this work, we develop a digital twin of a tube digester and a software application automatically calculating the aluminate solution quality based on mass balance equations with the purpose of improving the quality of hydro-chemical process management at the Rusal Achinsk JSC alumina plant. A mimic diagram of the nepheline sinter leaching process was visualized using the Wonderware InTouch software package. Quick scripts were created to display the process animation. The input parameters include the solution temperature, the consumption of sinter and recycled solution, as well as the chemical composition of raw materials. The air temperature, vibrations and equipment malfunction were used as the main disturbing effects. Output parameters consisted of sludge and aluminate solution yields, power consumed by the drive and the silicon ratio of the resulting solution. Based on the mass balance of sinter and recycled solution, calculated using industrial laboratory data, an algorithm for modelling variations in the digestion process and a software application for calculating the quality of aluminate solution were developed using the InTouch built-in capabilities of scripting in its own programming language. A digital twin of a tube digester was developed on the basis of an operating unit utilized at the Rusal Achinsk JSC. It was shown that the developed software application predicts the quality of the finished product (aluminate solution) using a simple balance model under variations in both the composition of raw materials (cake and recycling solution) and the rate of fed raw materials, as well as present the results of calculations performed using a mimic diagram of the process. Thus, the developed interface can be used to simulate various technological operations performed in a tube digestor, including solution drainage, sludge discharge and variations in the inlet flows. At the same time, it becomes possible both to observe current changes in process parameters and archive plots, as well as to select the optimal composition of raw materials to obtain an aluminate solution of higher quality.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.