Разработка фундаментальных основ и научно обоснованных технических решений для повышения ресурсо- и энергоэффективности электротехнических и технологических систем предприятий горно-металлургического комплекса России

Наряду с необходимостью повышения эффективности технологических и электротехнических комплексов горно-металлургической отрасли Российской Федерации в настоящее время возникла потребность в импортозамещении комплектующих и оборудования, а также технологий, связанных с их эксплуатацией. При финансировании Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках государственного задания № FZRU-2020-0011 в ФГБОУ ВО «Магнитогорском государственном техническом университете им. Г.И. Носова» была образована научная группа из коллективов, проводящих комплексные фундаментальные исследования по повышению энергоэффективности производства в горно-металлургической отрасли. В 2022 году в ходе реализации 3 этапа научного проекта была достигнута цель и решены основные задачи научных исследований, заключающихся: 1) в разработке и исследовании усовершенствованных алгоритмов и систем управления энергоемкими электросталеплавильными комплексами на базе дуговых сталеплавильных печей (ДСП) и установок ковш-печь (УКП), обеспечивающих улучшенные энергетические показатели работы электросталеплавильных агрегатов по сравнению с известными системами управления ведущих зарубежных фирм Danieli, Primetals Technologies, SMS Siemag и др.; 2) создании и реализация комплексных подходов, направленных на повышение энергоэффективности технологических процессов горно-металлургического производства применительно к тяжелонагруженным узлам трения горно-металлургического оборудования (в том числе ДСП и УКП), посредством модификацией контактных поверхностей трения, подбора и применения эффективных смазочных материалов, разработки способов подачи смазочных материалов, а также разработки алгоритмов и систем управления режимами подачи смазочного материала; 3) исследования и экспериментальных разработок в области непрерывного контроля физических свойств и элементного состава сыпучего материала в потоке, как входного сырья для дуговых сталеплавильных печей, на основе методов рентгенофлюоресцентного анализа и инфракрасной спектроскопии, а также разработка алгоритмов и систем управления технологическими процессами обогащения минерального сырья и агломерации концентратов. Результаты исследований внедрены на действующих предприятиях горно-металлургической отрасли РФ, таких как: ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (г. Магнитогорск), Череповецкий металлургический комбинат ПАО «Северсталь» (г. Череповец), АО «Уральская Сталь» (г. Новотроицк), ПАО «ГМК «Норильский никель». Реализация предложенных научно обоснованных технических решений, обеспечивающих энергоэффективное управление технологическими и электротехническими комплексов, была выполнена на базе зарубежных систем промышленной автоматизации, производства компаний Siemens, Allen-Bradley, Danieli, Schneider Electric, Omron и др., функционирующих на современных предприятиях горно-металлургической отрасли. В условиях сложившейся геополитической ситуации актуальной задачей является разработка научно технических решений и подходов по модернизации систем промышленной автоматизации энергоемких технологических и электротехнических комплексов с целью замещения импортных комплектующих, оборудования и технологий. Данная задача может быть решена в рамках развития существующего научного направления с использованием разработанных и апробированных ранее научно обоснованных технических решений, алгоритмов, систем управления, способов и методов. В рамках заявляемого научного проекта будут решены следующие задачи: 1. Разработка линейки устройств и оборудования систем автоматического управления энергоемкими электросталеплавильными комплексами на базе дуговых сталеплавильных печей (ДСП) и установок ковш-печь (УКП) на отечественной элементной базе, обеспечивающих повышенные энергетические показатели работы электросталеплавильных агрегатов по сравнению с оборудованием и системами управления ведущих зарубежных фирм Danieli, Primetals Technologies, SMS Siemag и др. 2. Разработка и модернизация оборудования систем автоматического управления промышленными механизмами предприятий горно-металлургической отрасли, использование которых позволит повысить ресурсо- и энергоэффективость технологических процессов в горных и металлургических предприятиях. Разработка мероприятий по обеспечению восстановления и контроля изнашиваемых поверхностей за счет создания и применения смазочных материалов и усовершенствованных систем охлаждения технологического оборудования с применением отечественных комплектующих и материалов, в том числе и собственной разработки. 3. Разработка линейки устройств и оборудования непрерывного контроля физических свойств и элементного состава сыпучего материала в потоке на основе рентгенофлюоресцентного анализа и инфракрасной спектроскопии для применения в системах управления технологическими процессами обогащения минерального сырья и агломерации концентратов, а также загрузки дуговых сталеплавильных печей (ДСП) с использованием отечественной элементной базы.