Система автоматического управления процессом получения ферросплавов в электропечи

 

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОСПЛАВОВ В ЭЛЕКТРОПЕЧИ, содержащая датчик расхода активной электроэнергии , датчик расхода и химическог го состава шихты, датчик активного сопротивления ванны, соединенный с входом первого блока усреднения, первый блок сравнения, привод перемещения электрода, блок задания навески шихты, отличающаяся тем, ч,то, с целью снижения удельного расхода электроэнергии и повьшения производительности печи, она дополнительно содержит датчики концентрации окиси (сО) и двуокиси (СО) углерода в колошниковом газе, три задатчика, два блока усреднения, два блока сравнения, два блока деления, блок умножения, четыре элемента задержки, логический блок-, состоящий из четырех схем И,причем датчики расхода и химического состава шихты соединены с входами блока умножения, выход которого, соединен с первым входом первого блока деления, второй вход которого . соединён с датчиком расхода активной электроэнергии, выход первого блока деления через второй блок усреднения соединен с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого соединен с первым задатчиком,выход пер вого блока усреднения соединен с первым входом второго блока сравнения,второй: вход которого соединен с вторым задатчиком , выходы датчиков концентрации СО и выходы датчиков концентрации СО и COg в колошниковом газе соединены с.входами второго блока деления, выход которого через третий блок усреднения соединен с первым вxoдoN третьего блока сравнения, второй вход которого соединен с третьим задатчиком, первый выход первого блока сравнения Ч:оединен с первым входом четвертой схемы И, второй выход первого блока сравнения соединен с первыми входами первой, Jвторой и третьей схем И, первый выход второго блока сравнения соедиСО Oi нен с вторыми входами первой и третьей схем И, второй выход второго блока сравнения соединен с вторыми входами второй и четйертой схем И, первый выход третьего блока сравне;кия соединен с третьими входами первой и четвертой схем И, второй выход третьего блока сравнения соединен с третьими входами второй и третьей схем И, выходы первой и второй схем И через, первый и второй элементы задержки соединены с приводом перемещения электрода, выходы третьей и четвертой схем 1 через третий и четвертый элементы задержки соединены с блоком задания навески шихты.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК..su„„»36oOo

4(51) F 27 D 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ!

1

Ф °

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3501326/22-02 (22) 11.10.82 (46) 23.01.85.Бюл. Р 3 (72) С.Л.Степанянц, В.В.Годына, В.Т.Зубанов, Б.Ф.Величко, Н.В.Стеблянко и В.П.Грунов (71) Научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт автоматизации черной металлургии (53) 621.365.21(088.8) (56) 1; Патент США 11 - 3375318, кл. 75-11/75, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

И - 771913, кл. F 27 D 19/00, 1978. (54)(57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ

ФЕРРОСПЛАВОВ В ЭЛЕКТРОПЕЧИ, содержащая датчик расхода активной электроэнергии, датчик расхода и химическо го состава шихты, датчик .активного сопротивления ванны, соединенный с входом первого блока усреднения, первый блок сравнения, привод пере- мещения электрода, блок задания навески шихты, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью снижения удельного расхода электроэнергии и повышения производительности печи, она дополнительно содержит датчики концентрации окиси (COl и двуокиси (СО ) углерода в колошниковом газе, три задатчика, два блока усреднения, два блока сравнения, два блока деления, блок умножения, четыре элемента задержки, логический блок-, состоящий из четырех схем И,причем датчики расхода и химического состава шихты соединены с входами блока умножения, выход которого. соединен с первым входом первого блока деления, второй вход которого соединен с датчиком расхода активной электроэнергии, выход первого блока деления через второй блок усреднения соединен с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого соединен с первым задатчиком,выход первого блока усреднения соединен с первым входом второго блока сравнения, второй; вход которого соединен с вторым задатчи. ком,выходы датчиков концентрации СО и выходы датчиков концентрации СО и

СО в колошниковом газе соединены

Ю с.входами второго блока деления, выход которого через третий блок усреднения соединен с первым входов третьего блока сравнения, второй I вход которого соединен с третьим задатчиком, первый выход первого блока сравнения соединен с первым входом четвертой схемы И, второй .выход первого блока сравнения соединен с первыми входами первой, второй и третьей схем И, первый вы" ход второго блока сравнения соединен с вторыми входами первой и третьей схем И, второй выход второго блока сравнения соединен с вторыми входами второй и четвертой схем И, первый выход третьего блока сравне» ния соединен с третьими входами первой и четвертой схем И, второй выход третьего блока сравнения соединен с третьими входами второй и третьей схем И, выходы первой и второй схем И через..первый и вто. рой элементы задержки соединены с приводом перемещения электрода, выходи третьей и четвертой схем . через третий и четвертый элементы задержки соединены с блоком задания навески шихты.

1136000 2

Изобретение относится к электро--. термии, а более конкретно к управлению рудовосстановительными печами, выплавляющими ферросплавы, и может быть использовано при выплавке в электропечах других продуктов.

Известно устройство, которое предусматривает определение и регулирование положения конца электрода реакционной зоны ) в ванне в зависимости от изменения сопротивления ванны (17.

Недостатками устройства являются отсутствие контроля оптимального положения рабочего конца электрода, а также и то, что устройство неприменимо на закрытых электропечах, где невозможен метод периодического прямого определения положения конца электрода.

Наиболее близкой к изобретению является система автоматического управления процессом получения ферросплавов и электропечи, содержащая датчик расхода активной электроэнергии, датчики расхода и химического состава шихты, датчик активного сопротивления ванны, соединенный с входом первого блока усреднения, первый блок сравнения, привод перемещения электрода, блок задания навески шихты $2 7.

Недостатками известной системы являются низкая точность определения расстояния электрод-под и orpa ниченная область ее применения, так как сопротивление расплава зависит не только от химсостава, а и от температуры, в системе не конкретизируются условия выбора. регулирующего воздействия, стабилизация расстояния электрод-под предусматривает изменение уставки тока, что приводит к неполному использованию мощности агрегата.

- Цель изобретения — повышение про" изводительности электропечи и сниже

HHB удельного расхода электроэнергии. указанная цель достигается тем, что система автоматического управления процессом получения ферросплавов в электропечи, содержащая дат» чик расхода активной электроэнер-.: гии, датчик расхода и химического состава шихты, датчик активного сопротивления ванны„ соединенный с входом первого блока усреднения, первый блок сравнения, привод перемещения электрода, блок задания навески шихты, дополнительно содержит датчики концентрации окиси (COI и двуокиси (СО ) углерода в колошниковом газе, три задатчика, два блока усреднения, два блока сравнения, два блока деления, блок .умножения, четыре элемента задержки, логический блок, состоящий из четы-, 10 рех схем И, причем датчики расхода и химического состава шихты:соединены с входами блока умножения, выход которого соединен с первым входом первого блока деления, второй вход которого соединен с дат« чиком расхода активной электроэнергии, выход первого блока деления через второй блок усреднения соединен с первым входом первого блока .

2б сравнения, второй вход которого соединен с первым задатчиком, выход первого блока усреднения соединен с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен

25 с вторым задатчиком, выходы датчиков концентрации СО)и (СО ) в колошниковом газе соединены с входами второго блока деления, выход которого через третий блок усреднения соеди-.. нен с первым входом третьего блока сравнения, второй вход которого соединен с третьим задатчиком, первый выход первого блока сравнения соединен с первым входом четвертой

35 схемы И, второй выход первого блока сравнения соединен с первыми входами первой, второй и третьей схем И, первый выход второго блока сравнения соединен с вторыми входами первой и

4О,третьей схемИ,второй выходвторого бЛока сравнения соединен с вторыми входами второй и четвертой схем И, первый выход третьего блока сравнения соединен с третьими выходами

45 первой и.четвертой схем И, второй выход третьего блока сравнения соединен с третьими входами второй и третьей схем И, выходы первой и второй схем И через первый и второй элементы задержки соединены с при50 водом перемещения электрода, выходы третьей и четвертой схем И через третий и четвертый элементы задержки соединены с блоком задания навески шихты.

Закон управления согласно .изобре тению заключается в.определении отклонения величины отношения расхода

l 136000 активной электроэнергии к массе восстанавливаемого элемента, потребляемой приэлектродной зоной (К ) от расчетного значения (К ), а также отклонения активного сопротивления ванны в цепи электрода (R ) и отношения концентрацией СО к СО2(СО/

/СО ) в колошниковом газе от расчетных значений (Р,,(СО/CO>)p) и. выработке регулирующего воздействия (перемещение электрода или .изменение навески восстановителя в шихте ).

Для улучшения динамики процесса величины К, Р (СО/СО ) определяют как средние за установленный промежуток времени, а величины К, Rp u (СО/СО )p имеют диапазон, опреде ляемый экспериментально для рабочих режимов данного процесса.

Отклонение положения реакционной зоны или нарушение баланса углерода в печи характеризуется однозначным набором отклонений перечисленных параметров.

Причина и следствия этих нарушений заключаются в том, что реакци онная.зона выше оптимального положения . К Kp, Р ъ Рр, (СО/CO> )

)(CO/СО )p,, реакционная зона ниже оптимапьного положения: К (К (R p (СО/COz ) c (СО/СО2 )Р в печи недостаток углерода: К (К, P R ð, (CO/CO, ) ((СО/CO< ) p в печи избыток углерода: К > Кр, R Rp, (СО/СО2 ) ) (СО/СО )р

Иное сочетание рассматриваемых параметров на практике не встречается. В качестве примера рассмотрим процесс выплавки марганцевых сплавов.

На чертеже изображена блок-схема системы.

Выход датчика 1 расхода активной, электропечи подключен к первому входу блока деления 2. Выходы датчи ков 3 и 4 расхода шихты и концентрации восстанавливаемого элемента (в данном случае марганца) в шихте подключены к блоку 5 умножения, который предназначен для вычисления массы поступившего в печь марганца.

Выход блока 5 умножения подключен на второй вход блока 2 деления, предназначенного для определения отношения

К. Выход блока 2 деления через блок

6 усреднения соединен с блоком 7 сравнения, на второй вход которого подключен задатчик 8 расчетного значения отношения электроэнергии к массе восстанавливаемого элемента.

Второй. канал системы включает; ьт« чик 9 активного сопротивления ванны печи, выход которого через блок 10 усреднения соединен с блоком 11 сравнения, на второй вход которого подключен задатчик 12 расчетного значения активного сопротивления ванны.

Уп (Ц = N> (С) 10 С (t), в

Третий канал включает датчики

13 и 14 концентрации СО и СО в колошниковом газе, соединенные с блоком 15 деления, предназначенным для определения отношения СО/СО .

Выход блока 15 через блок 16 усреднения подключен к блоку 17 сравнения, на второй вход которого подключен задатчик 18 расчетного зна20 чения (СО/CO> ) . Выходы блоков

7, 11 и 17 сравнения, представленные.. биполярными сигналами, подключенЫ к логическому блоку, состоящему из четырех схем И 19-22.

Выходы логического блока через элементы 23-26 задержки подключены к приводу .27 перемещения электрода и блоку 28 задания навески восстановителя системы дозирования шихты.

З0 Система работает следующгм образом.

При высоком положении реакционной зоны работа печи характеризуется низким потреблением электроэнергии на тонну поступившего в печь марганца, так как расход энергии на пере-., вод марганца в расплав значительно меньше расхода на его восстановление, В верхних горизонтах ванны печи доля

40 .СО в газе увеличивается, а доля С02 уменьшается за счет снижения интенсивности реакции окисления СО до СО2

Активное сопротивление Р увеличивается.

При этом от датчика 1 расхода активной электроэнергии на первый вход блока 2 деления поступает сигнал, пропорциональный расходу активной электроэнергии .Ф(Ц

В блок 5 умножения поступают сигна.". лы от датчиков 3 и 4орасхода шихты и концентрации ведущего элемента.

В блоке определяется масса марганца, загруженная в печь с шихтой 4h (tl

5$ по формуле

1136000 где Мь(М вЂ” концентрация марганца в шихте, %;

G (t) — расход шихты печью, т.

В блоке 2 деления определяеrca значение величины отношения расхода 5 активной электроэнергии к массе загружаемого в печь марганца й(Ф.1

K(t) - — — ——

Мн„, (t)

Эта величина в блоке 6 усредняется до значения К и сравнивается в блоке 7 сравнения с расчетным значением К, поступающим от задатчиpÞ ка 8. На выходе блока 7 появляется сигнал йК, который поступает в логический блок.

По второму каналу системы сигнал от датчика 9 активного сопротивления ванны R(t) через блок 10 усреднения до величины R поступает 0 в блок ll сравнения, на второй вход которого от задатчика 12 пода. ется сигнал, пропорциональйый расчетному значению активного сопротивления ванны R . На выходе блока

11 сравнения появляется сигнал +dR который поступает в логический блок.

В блоке 15 деления определяется текущее значение отношения концентраций, CÎ (1) /СО (t), которые З0 поступают соответственно от датчиков 13 и 14. Эта величина через блок 16 усреднения до СО/СО2 поступает в блок 1? сравнения, на второй вход которого от задатчика 18 по- . З5 дается сигнал, пропорциональный расчетному значению отношения (C0/СО )р . На выходе блока 11 сравнения появляется сигнал + й(CO/CO>).

Таким образом, в логический блок по 4р ступают сигналы К; + и Р и

+й(СО/С02 ) . Ha выходе схемы И 19 появляется сигнал, который через .элемент 23 задержки поступает на привод 27 перемещения электрода.

Электрод опускается на заданную величину (не показано ), а вместе с этим опускается и реакционная зона.

Через определенный промежуток времени, определяемый элементом 23 за-. держки, если отклонение не ликвидируется, цикл регулирования повторяется.

При глубоком положении реакциOHHOH 3OHbl (-й К; -Й R; — Ll (,О/СО2 ) регулирование протекает аналогично по цепи: схема 20, элементы 24 с воздействием на привод 27 в сторону подъема электрода.

При недостатке углерода в печи расход электроэнергии на тонну марганца меньше расчетного, так как снижаьтся интенсивность восстановительных реакций и соответственно уменьшается отношение CO/CO> . Одновременно R увеличивается. На вход логического блока поступают сигналы

-21K + и Р и — h(CO/СО .).

На выходе схемы И 21 появляется сигнал, который через элемент 25, задержки увеличивает уставку восстановителя в блоке 28 задания системы дозирования.

При избытке углерода в печи (+DK; -5 й; +д(СО/CO> ) уставка восстановителя уменьшается по цепи: схема И 22, элемент 26 задержки и блок 28 задания системы дозирования.

При выплавке силикомарганца в пе" чи РК3-48 приняты следующие пределы расчетных параметров: К = 4800-.

5000 кВт ° ч/т; Рр = (0,7-0,8)х

<10 Ом; (СО/СО )р = 5,8-6,0 °

Параметры К, R и СО/СО определяют как средние за четыре часа работы печи. В качестве управляющих воздействий приняты: перемещение электрода на 100 мм и изменение на-.. вески восстановителя с дискретностью

5 кг.

Ожидаемый эффект экономии от использования изобретения ориентирое вочно составит 50 тыс,руб. по двум печам большой единичной мощности за счет повышения производительности электропечей 0,5% и снижения электроэнергии на 0,6%.

Составитель В.Этинген ,Редактор О.Бугир Техред О.Неце Корректор Е.Сирохман

Заказ 10269/29 Тирах 569 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óëòîðoä, ул. Проектная,4