Система автоматического контроля и сигнализации прогара воздушных фурм

 

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ И СИГНАЛИЗАЦШ ПРОГАРА ВОЗДУиШЫХ ФУРМ, содержащая датчик и блок контроля прогара воздушных фурм, причем датчик, содержит излучатель светового потока и приемник излучения, а блок контроля прогара воздушных фурм - сигнальную и регистрирующую аппаратуру, о т л ича ю щ а яс я тем, что, с целью повьшения достоверности измерений и расширения функциональных и эксплуатационных возможностей системы, в нее введены блок контроля расхода охлаждающей воды на сливе из фурмы, выполненнь в виде реле протока, блок задержки, выполненньй по схеме реле времени, блок сигнализации о прогаре, блок сигнализации об уменьшении протока охлаждающей воды через фурму, регистратор, блок настройки чувствительности, выполненный в виде делителей входйого сигнала и напряжения излучателя, усилитель с регулируемым коэффициентом передачи и индикатор состояния датчика , а излучатель светового потока и приемник излучения заключены в корпуса, вьтолненные со стеклянными окнами, приспособление для чистки . окон, причем выход делителя входного сигнала соединен с входом усилителя, первый выход которого соединен с входом индикатора состояния датчика, при О) этом вход блока задержки соединен с вторым выходом усилителя блока настройки чувствительности, а его выход - с входом блока сигнализации Э прогара, выход которого подсоединен к первому входу регистратора, вход блока сигнализации об уменьшении протока охлаждающей воды через фурму О N9 подсоединен к выходу реле протока датчика, а выход этого блока сигнализации -.к второму входу регистратора,, О д выход приемника излучения соединен с входом делителя входного сигнала, а выход излучателя - с делителем напряжения . .

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГЮБЛИН ае а»

3@9 Ñ21Â724

ГОсудАРст9еннцй КОмитет сссР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 .-6- с!! (21) 3635922/22-02 (22) 22.08.83 (46) 07.11.84. Бюл. У 41 (72) Д. Муканов, Е.И. Ткачук, Н.И. Шелухин, Э.Э. Миникес, Э.И. Гамалей и С.Н. Лысенков (71) Особое. проектно-конструкторское бюро Научно-производственного объедикения "Черметавтоматика" (53) 669.162.221.2(088.8) (56) 1. Заявка Японии Ф 56-105407, кл. C 21 С 7/24, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР

h! 836105, кл. С 21 В 7/24, 1981. (54) (57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО

КОНТРОЛЯ И СИГНАЛИЗАЦИИ ПРОГАРА

ВОЗДУШНЫХ ФУРМ, содержащая датчик и блок контроля прогара воздушных фурм, причем датчик содержит излучатель светового потока и приемник излучения, а блок контроля прогара воздушных фурм — сигнальную и регистрирующую аппаратуру, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения достоверности измерений и расширения функциональных и эксплуатационных возможностей системы, в нее введены блок контроля расхода охлаждающей воды на сливе иэ фурмы, выполненный в виде реле протока, блок задержки, выполненный по схеме реле времени, блок сигнализации 1 о прогаре, блок сигнализации об уменьшении протока охлаждающей воды через фурму, регистратор, блок настройки чувствительности, выполненный в виде делителей входного сигнала и напряжения излучателя, усилитель с регулируемым коэффициентом передачи и индикатор состояния датчика, а излучатель светового потока и приемник излучения заключены в корпуса, выполненные со стеклянными окнами, приспособление для чистки . окон, причем выход делителя входного сигнала соединен с входом усилителя, первый выход которого соединен с вхо- Я дом индикатора состояния датчика, при этом вход блока задержки соединен с вторым выходом усилителя блока настройки чувствительности, а его выход — с входом блока сигнализации а прогара, выход которого подсоединен

Ф к первому входу регистратора, вход блока сигнализации об уменьшении протока охлаждающей воды через фурму подсоединен к выходу реле протока датчика, а выход этого блока сигнали» эации —. к второму входу регистратора„ выход приемника излучения соединен с АР входом делителя входного сигнала, а выход излучателя - с делителем напряжения..

1 11227

Изобретение относится к системам для контроля доменных процессов и может быть использована в черной металлургии, в частности, на фурмах доменных печей.. 5 .Известна система контроля и сигнализации прогара воздушных фурм, состоящая иэ расходомера охлаждающей воды на входе в фурму, расходомера отработанной воды, отводимой от 10 фурмы, термометра, блока памяти, специального устройства для въгчисления разности расходов и ЭВИ. Данные измерений, полученные термометром и обоими расходомерами, поступаютв ЭВИ, 15 где вычисляются разности расходов охлаждающей и отработанной воды с учетом поправки на тепловое расширение расходомера отработанной воды и связанное с этим искажение его пока- 20 заний. Данные о погрешностях измерительных приборов системы также передаются в ЗВМ. При прогаре фурмы часть охлаждающей воды поступает в доменную печь, в результате чего 25 образуется разность в .показаниях, расходомеров. Специальное устройство вычисляет среднюю величину разности расходов за определенный промежуток

° времени. Если эта величина превышает допустимую, срабатывает сигна,пьное устройство, извещающее о наличии утечки охлаждающей воды (проrape фурми) 313

Однако данная система определяет только те повреждения, которые сопровождаются утечкой воды в печь.

Если повреждение является небольшим .и в момент возникновения временно закупоривается частицами шихты или 40 шлака, то система его не обнаруживает. Кроме того, система не предоставляет информацию о. нрекращении подачи воды на фурми или резком уменьшении давления охлаждающей воды в водопроводе, вызываемых засоре" нием трубопроводной арматуры и неполадками на насосной станции. Одновременно выход при этом из строя группы фурм приводит к сырьезным авариям на доменных печах.

Наиболее близкой к изобретению . является система для контроля и сигнализации прогара воздушных фурм доменных печей, состоящая из излуча- 55 теля светового потока, приемника излучения, установленных на противоположных стенках. отводящего ат фурми

03 2 охлаждающую воду трубопровода, сигнальной и регистрирующей аппаратуры, Работа системы основана на фотометрическом методе контроля параметров, изменение которых сопровождается изменением оптических свойств ве щества или среды. При локальном перегреве тела воздушной фурми доменной печи образуются пузырьки пара ., а в результате прогара воздушной фурмы водная полость фурми соединяется с газовой полостью. Система осуществляет контроль эа состоянием отходящей охлаждающей воды н фиксацию нарушения герметичности воздушных фурм по появлению пузырьков в этой воде.

Появление пузырьков определяют по величине изменения светового потока, пропускаемого через отходящую охлаждающую воду, возникающего вследствие изменения прозрачности воды (2) .

Однако известная система не защищена от ложных срабатываний, возникающих при попадании воздуха и инородных тел в водопровод охлаждения воз-. душной фурмы. Применение приемника излучения высокого сопротивления приводит к ложным срабатываниям системы вследствие наводок, возникающих в измерительной цепи при включении и выключении силового электрооборудования. Отсутствие информации о состоянии излучателя светового потока и приемника излучения датчика приводит при их выходе из строя к предоставлению обслуживающему персоналу ложной информации

1 о состоянии фурмы.Кроме того, затруднена очистка стекол излучателя светового потока и приемника излучения от оседающего или (особенно в весеннее время) поглощающего. большую часть светового потока и вызывающего ложные срабатывания системы. Система не реагирует на внезапные сильные прогары (разрывы) фурм, так как при этом вся охлаждающая вода или большая ее часть попадает в доменную печь . Световой поток, поступающий на приемник излучения, при этом не уменьшается.

Система не предоставляет информацию о прекращении подачи воды на фурмы или резком ее снижении, вызываемых закупоркой трубопроводной арматуры, неполадками на насоснрй станции и приводящих к выходу из строя группы фурм.

1122/03

Целью изобретения является повышение достоверности измерений и расширение функциональных и эксплуатационных возможностей системы.

Поставленная цель достигается тем, что в систему автоматического контроля и сигнализации прогара воздушных фурм, содержащую датчик и блок контроля прогара воздушных фурм, причем датчик содержит излуча- 10 тель светового потока и приемник излучения, а блок контроля прогара

I воздушных фурм — сигнальную и регистрирующую аппаратуру, введены блок контроля расхода охлаждающей воды на сливе из фурмы, выполненный. в виде реле протока, блок задержки, выполненный по схеме реле времени, блок сигнализации о прогаре, блок сигналйзации об уменьшении протока 20 охлаждающей воды через фурму, регистратор, блок настройки чувствительности, выполненный в виде делителей входного сигнала и напряжения излучателя, усилитель с регулируе- 25 мым коэффициентом передачи и индикатор состояния датчика, а излучатель. светового потока и приемник излучения заключены в корпуса, выполнен-. ные со стеклянными окнами, приспо- ЗО собление для чистки окон, причем выход. делителя входного сигнала соединен с входом усилителя, первый выход которого соединен с входом индикатора состояния датчика, при . этом вход блока задержки соединен с

I вторым выходом усилителя блока настройки чувствительности, а его выход— с входом блока сигнализации прогара, выход которого подсоединен к первому 4О входу регистратора, вход блока сигнализации об уменьшении протока охлаждающей воды через фурму подсоединен к выходу реле протока датчика, а выход этого блока сигнализации — к второму входу регистрато- ра, выход приемника излучения соединен с входом делителя входного сигнала, а выход излучателя — с делителем напряжения.

59

На фиг. 1 изображена функциональная схема системы автоматического контроля и сигнализации прогара воздушных фурм, на фиг. 2 — датчик прогара системы.

Функционально система автоматического контроля и сигнализации прогара воздушных фурм состоит из датчика 1 прогара воздушной фурмы и блока 2 контроля прогара воздушных фурм.

Датчик 1 прогара воздушной фурмы монтируется на сливном трубопроводе охлаждающей воды из фурмы и раз деляется на две независимые части блок контроля расхода охлаждающей воды на сливе нз фурмы, выполненный в виде реле 3 расхода, и .блок контроля прозрачности охлаждающей воды, выполненный посредством узлов приемника 4 излучения (например, фотодиода и излучателя 5 светового потока (например, лампочки), расположенных один напротив другого. Узлы приемника 4 излучения и излучателя 5 светового потока вворачиваются в корпуса 6, содержащие специальные окна 7 для попадания света от излучателя 5 на приемник 4. За излучателем 5 расположен отражатель 8. .Кроме того, датчик содержит нри(способление 9, предназначенное для периодической чистки окон 7.

Замена вышедших из строя элементов датчика 1, его обслуживание производятся без демонтажа датчика.

Блок 2 контроля прогара воздушных фурм функционально разделен на блок

10 настройки чувствительности, содержащий делитель 11 входного сигнала и делитель 12 напряжения излучателя 5, .усилитель 13 с регулируемым коэффициентом передачи, индикатор 14 состояния датчика; блок

15 задержки, выполненный по схеме реле времени, блок 16 сигнализации о прогаре фурм,выполненный на элементах световой и звуковой сигнализации, блок 17 сигнализации об уменьшении протока охлаждающей воды через фурмы, выполненный .на элементах световой и звуковой сигнализации, регистратор 18, выполненный на базе многоточечного регистрирующего прибора.

Установлено, что 2/3 всех случаев выхода из строя воздушных фурм происходит в результате их непосредственного контакта с расплавленным чугуном. Импульсом для прогара фурм служат образование трещин и так называемое пленочное кипение охлаждающей воды в результате не- . посредственного контакта с расплавленным металлом. Образовавшиеся при этом пузырьки выносятся через сливной трубопровод охлаждающей воды.

Э 1122703 е

Второе место среди причин прогара занимает трещинообразование.

В результате прогара водяная полость фурмы соединяется с газовой. Если давление охлаждающей воды при этом 5 ниже давления дутья, то газ иэ доменной печи попадает в охлаждающую воду и в виде пузырьков выносится через сливной трубопровод. Если давление охлаждающей воды выше давления дутья, то газ иэ печи в охлаждающую воду не попадает, а часть воды, определяемая величиной прогара и па° раметрами дутья и охлаждающей воды поступает в доменную печь. 15

Особое места среди причин прогара занимают нарушения в системе водоснабжении воздушных фурм (прекращение подачи воды иа фурмы или . падение давления воды в водопроводе), 2Р связанные с засорением трубопроводной.арматуры и неполадками на насосной станции. Возможный одновременный прогар при этом группы фурм приводит к сырьезным авариям в

25 связи с попаданием большого количества воды в доменную печь.

Действие системы основано на постоянном контроле. протока охлаждающей воды через фурму посредством 30 реле 3 расхода и фотометрическом. методе контроля оптических свойств охлаждающей воды на сливе из фурмы посредством блока контроля прозрачности охлаждающей воды, образованного узлами приемника 4 излучения и излучателя 5 .светового потока.

Для более надежной работы блока контроля прозрачности охлаждающей воды узлы приемника 4 и излу- АО чателя 5 не должны располагаться в непосредственной близости от места выхода струи воды из трубы, так как происходящее здесь закручивание струи приводит к значительным колебаниям прозрачности воды, усложняет настройку системы и увеличивает количество ложных срабатываний. Реле 3 расхо; да работает наиболее надежно при

era монтаже на горизонтальном участке трубопровода. с

Система с помощью делителей 11 н 12 (фиг. 1) и регулятора реле З.расхода (фиг. 2) настраивается таким образом, что при нормальном состоянии фурмы сигналы с выхода датчика 1 на блоки 16 и 17 сигнализации не поступают.

Система работает следующим образом.

При прогаре фурмы, сопровождаемом изменением оптических свойств охлаждающей воды за счет пленочного кипения и попадания в нее из доменной печи газов, уменьшается световой поток, поступающий на приемник 4 излучения от излучателя 5 через окно 7 корпуса 6, увеличивается сопротивление приемника 4 излучения и падение напряжения на нем.

При достижении сигналом иа выходе датчика 1 определенного уровня, устанавливаемого делителями 11 и 12 в зависимости от первоначальной прозрачности воды, сигнал через усилитель

13 и блок 15 задержки поступает в блок 16 сигнализации о прогаре фурмы и регистратор 18, указывающие номер прогоревшей фурмы и время, прошедшее с момента ее прогара.

Для защиты системы от ложных срабатываний при случайном изменении оптических свойств охлаждающей воды и наводках на цепи измерения при включении и выключении постороннего силового оборудования в систему включен блок 15 задержки, пропус- кающий сигнал от усилителя 13 в блок

16 сигнализации о прогаре хурмы только при его устойчивости во времени (время следования сигнала определенного уровня не менее 4-40 с).

При выходе из строя приемника 4 и излучателя 5 датчика 1 сигнал поступает на индикатор 14 состояния датчика блока 10 настройки чувствительности, 9остроенный по схеме сравнения. Срабатывает световая сигнализация индикатора 12 указывая номер вышедшего из строя датчика.

При мгновенном значительном разрушении фурмы или ее раскрытии по сварному шву вся охлаждающая вода или большая ее часть поступает в доменную печь. В этом случае срабатывает реле 3, настроенное на минимально допустимый проток охлаждающей воды через фурму. Сигнал поступает на блок

17 сигнализации об уменьшении протока охлаждающей воды через фурмы и регистратор 18.

При уменьшении протока охлаждающей воды через фурму вследствие засорения трубопроводной арматуры и неисправностей в системе водоснабжения срабатывает реле 3 и передает сигнал на блок 17 сигнализации, ин1122703 8 срабатывает реле 3, передавая информацию о прогаре фурмы на блок 17 сигнализации. формируя, что фурма работает в критических условиях.

При прогаре фурмы в результате трещинообразования на доменных печах, где давление охлаждающей воды значительно превыпает давление дутья т пленочное кипение не. наблюдается и газ из печи в охлаждающую воду не попадает. Вода при этом. поступает в доменную печь. В этом случае также

Датчик 1 прогара фурмы монтируется на сливном трубопроводе охлаждающей воды иэ фурмы над сливным колодцем, блок 2 контроля прогара

1О фурм — на щите центрального пункта управления домной.

1122703

Составитель Г. Демин

Редактор И. Николайчук ТехредИ.Гериещь

Корректор О. Луговая

Подписное

Заказ 8101йЗ Тирам 539

ВйИИПИ Государственного комитета СССР ио делам изобретений и открытий

113035, Иосква ° %-35, Рауиская иаб. ° д. 4/5

° аО ° ВЮВЮВЮВ

Филиал ППП "Натеит", r. Уигород, ул. Проектная, 4