Устройство для коррекции массы кокса

 

Изобретение может быть использовано для построения систем управления дозированием кокса на доменных печах. Цель изобретения состоит в повьшении точности корректировок заданий на массы доз кокса. Сущность изобретения заключается в расчете корректирово. задания технолога на массу доз кокса, необходимых для компенсации изменений I -Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству чугуна 3 доменных печах, а именно к устройствам для автоматической коррекции массы кокса при подаче материалов в доменную печь. Цель изобретения - повышение точности корректировок массы доз кокса, На чертеже изображена структурная схема устройства. Устройство содержит первый 1, втр-- рой 2 измерители влажности кокса, первый 3 и второй 4 измерители массы его влажности, с подстройкой коэффициента пересчета изменений влажности кокса в изменения массы доз кокса при дрейфе характеристик каналов преобразования изменений влажности и массы кокса, в изменении показателя теплового состояния доменной печи, например содержания кремния в чугуне, с использованием измерителей влажности и массы кокса, переключателя содержащего первый, второй, третий и i ;четвертый ключи,сумматоров, корректирующего регулятора, третьего блока сравнения, второго нелинейного сглаживателя квадратора, блоков умножения , задержки, нелинейных сглажйвателей, запоминающих блоков, блоков деления, задержки и масштабирующих блоков. Определение скорректированного задания на массу очередной дозы кокса осуществляется путем суммирования рассчитанной корректировки массы кокса с заданием технолога, сигнал о котором поступает с второго задатчика, 1 ил. i. кокса, переключатель 5, состоящий из первого второго 7, третьего 8 и четвертого 9 ключей, первого 10 и второго 11 сумматоров, корректирующий регулятор 12, состоящий из пятого 13 и шестого 14 ключей, третьего блока 15 сравнения, второго сглаживаг теля 16, квадратора 17, третьего блока 18 умножения, первого блока 19 задержки, третьего 20 и четвёртого .21 нелинейных сглаживателей, запоминающего блока 22, блока 23 деления, второго блока 24 задержки, второго с (Л с 4i CD- GO СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

1 А1 (19) (11) (51)4 С 21 В 7 24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТ(.(РЫТИЯМ

rfPH AT СССР (2i) 4?06522/31-02 (22) 09.03.87 (46) 30.03.89. Бюл. ((12 (71) Сибирский металлургический ин"ститут им. Серго Орджоникидзе (72) В.И.Авдеев, Л.П.Мьппляев, В.A.Ñòoëÿð, С.Ф.Киселев и М.Ф.Марьясов ,(53) 681.269 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

f1 748140, кл. С 01 С 9/00, 1987.

Авторское свидетельство СССР

И 831790, кл. С 21 В 7/24, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОРРЕКЦИИ МАССЫ

КОКСА (57) Изобретение может быть использовано для построения систем управления дозированием кокса на доменных печах.

Цель изобретения состоит в повьппении точности корректировок заданий на массы доз кокса. Сущность изобретения заключается в расчете корректирово: задания технолога на массу доз кокса, необходимых для компенсации изменений

i .Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству чугуна в доменных печах, а именно к устройствам для автоматической коррекции массы кокса при подаче материалов в доменную печь.

Цель изобретения — повьппение точности корректировок массы доз кокса.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство содержит первый 1, вто= рой 2 измерители влажности кокса, первый 3 и второй 4 измерители массы

его влажности, с подстройкой коэффициента пересчета изменений влажности кокса в изменения массы доз кокса при дрейфе характеристик каналов преобразования изменений влажности и массы кокса, в изменении показателя теплового состояния доменной печи, например- содержания кремния в чугуне, с использованием измерителей влажности и массы кокса, переключателя со.держащего первый, второй, третий и 1 .четвертый ключи, сумматоров, корректирующего регулятора, третьего блока сравнения, второго нелинейного сглаживателя квадратора, блоков умножения, задержки, нелинейных сглажйвателей, запоминающих блоков, блоков деления, задержки и масштабирующих блоков. Определение скорректированного задания на массу очередной дозы кокса осуществляется путем суммирования рассчитанной корректировки массы кокса с заданием технолога, сигнал о котором поступает с второго задатчика. 1 ил.

2 кокса, переключатель 5, состоящий из

2 первого 6 второго 7, третьего 8 и ,четвертого 9 ключей, первого 10 и второго 11 сумматоров, корректирующий регулятор 12, состоящий из пятого 13 и шестого 14 ключей, третьего блока 15 сравнения, второго сглажива-.. теля 16, квадратора 17, третьего блока 18 умножения, первого блока 19 задержки, третьего 20 и четвертого .21 нелинейных.сглаживателей, запоминающего блока 22, блока 23 деления, второго блока 24 задержки, второго

146891 блока 25 сравнения и масштабирующего блока 26, третий задатчик 27, первый эадатчик 28, первый блок 29 сравнения, первый 30 и второй 31 блоки умножения, первый нелинейный сглаживатель 32, второй задатчик 33 и третий сумматор 34.

На чертеже обозначено: W - сигнал об измеренном значении влажности кок- 10 са; G — сигнал об измеренном значении массы дозы кокса; Si - сигнал об измеренном значении содержания кремния s чугуне W* G* — сигналы о эат т данных технологом опорных значениях ° 15 влажности и массы доз кокса; G*— скорректированное задание на массу дозы кокса; Si* - задание на содержание кремния в чугуне; I „ и I < — сиг-. налы об окончании набора очередной 20 .порции кокса соответственно в первой и второй весовой воронках Хз— сигнал о завершении измерения содержания кремния в чугуне на очередном выпуске, 25

Второй 16, третий 20, четвертый

21 и первый 32 нелинейные сглаживатея ли выполнены в виде последовательно соединенных блока сравнения, усилите"... ля с насыщением, интегратора и блока 30 задержки, подключенного своим выходом к второму входу блока сравнения, первый вход которого является входом

М нелинейного сглаживателя, выходом которого является выход интегратора. При этом усилитель с насыщением представляет собой усилитель с ограничением выходного напряжения по амплитуде. Настроечными параметрами усилителя являются коэффициент усиления 40

0 «6 Ы 4 1 и абсолютная величина ограничения В. Блок задержки сглаживателя, как и первый 19 и второй 24 блоки задержки корректирующего регулятора 12, обеспечивают задержку сйг -45 нала на время и представляют собой, :например, блоки запаздывания, Таким образом, нелинейный сглаживатель имеет три настроечных параметра Ы, l3, численные значения которых определяются для каждого конкретного слу.-.

;чая применения сглаживателя в зависимости от цели его использования и ста" тистических свойств обрабатываемых сиг-,, налов. . 55

Квадратор 17 выполняется в виде, например, блока умножения, первый и второи входы которого соединены между собой и подключены к входу квад7 4 ратора, а выход блока умножения является выходом квадратора.

Запоминающий блок 22 выполняется в виде устройства для запоминания мгновенного значения переменной.

Третий 21, первый 28 и второй 33 эадатчики выполняются в виде, например, регулируемого стабилизатора напряжения.

Устройство работает следующим образом.

В момент набора требуемой дозы кокса в одной из весовых воронок на соответствующий управляющий вход переключателя 5 поступает сигнал I или

I g об окончании набора дозы, формируемый, например, при открытии затвора весовой воронки. По сигналу I замыкаются первый 6 и третий 8 ключи, пропуская на первые входы первого 10 и второго 11 сумматоров соответственно сигнал о фактической влажности кокса в первой весовой воронке, поступающий с выхода первого измерителя 1 влажности на первый инфор- мационный вход переключателя 5, и сигнал о,фактической массе дозы .кокса в этой весовой воронке, поступающий с выхода первого измерителя 3 массы кокса на третий информационный вход переключателя 5. По сигналу I замыкаются второй 7 и четвертый 9 ключи, пропуская на вторые входы первого 10 и второго 11 сумматоров соответственно сигнал .о фактической влажности кокса во второй весовой воронке, поступающий с выхода второго измерителя 2 влажности на второй информационный вход переключателя 5, и сигнал о .фактической массе дозы кокса в этой весовой воронке, поступающий с выхода второго измерителя 4 массы кокса на четвертый информационный вход переключателя 5. Таким образом, на первом выходе переключателя 5-формируется сигнал W(i) об измеренной . влажности очередной дозы кокса, посту ающий с выхода первого сумматора ..10. На втором выходе переключателя 5 формируется сигнал G(i) об измеренной

Массе очередной дозы кокса, поступающий с выхода второго сумматора 11.

В первом блоке 29 сравнения из сигнала W(i) вычитается сигнал М:"(i), поступающий с выхода первого блока

19 задержки, Полученный сигнал ДУ(х) =

=M(i)-W+ (i) в первом блоке 30 умножения умножается на сигнал G(i) о массе

5 14689 порции кокса, поступающий с второго

1 ыхода переключателя 5, и на коэффициент 0,01. В результате на выходе блока 30 умножения формируется сигнал1

17 (2) ДС(1) k(1) Я6(1) hG(i) = 4Яi-1) + (3) sign(О(с" G(i)) Ес (i) = 0,01 4 W(i) ° С(1.) (1), о величине недогруза или перегруза кокса в очередной дозе (в зависимости от знака 4W(i)) в пересчете на опорную его влажность W (i), поступающий на вход второго блока 3 1 умножения, где он умножается на пересчетный коэффициент k(i) сигнал о величине которого поступает с выхода корректирующего регулятора 12. Сигнал о полученной корректировке массы кокса подается на вход первого нелинейного сглаживателя 32, предназначенного для фильтрации высокочастотных составляющих сигнала 4G(i). Эти составляющие включают в себя ошибки расчета из-за помех измерения массы и влажности кокса, а также быстроизменяющиеся составляющие полезных сигналов, реализация которых нецелесообразна из-за значительной инертности доменной печи, практически не реагирующей на высокочастотные воздействия. Работа первого нелинейного сглаживателя 32 описывается уравнениями Р G(i) при fI gG(t)l 4 В

В..sign(a д С(Ц ) при I4УСИ)1 > В1 где O G(i) =4G(i)- DG(i-1) О, при -В < (2 д" G(i)) В

-1, при -В > (с(d G(i))

+1, при В ((,(РГ(1)) при следующих значениях настроечных параметров d=o(В = В„, i = dt;.

В данном случае коэффициент выбирается из условия соседних доз кокса;

Т вЂ” постоянная времени инерции модели канала регулирования "изменение расхода кокса — изменение содержания кремния в чугуне".

11ри 4 t; = 10 мин и Т "-3 ч величина о(принимается равной 0,2, коэффициент В„ = 60 кг. Величина с = 9 ч принимается равной сумме времени транспортного запаздывания " 7,5 ч: т модели канала регулирования и времени 2„ = 1,5 ч, затрачиваемого системой контроля химсостава чугуна на отбор, подготовку и анализ проб чугуна.

Сигнал о сглаженном значении 4G(i) корректировки массы кокса поступает с выхода первого нелинейного сглаживателя 32 на вход третьего сумматора

34, где суммируется с сигналом G (i) т об опорном значении массы дозы кокса, поступающим с выхода второго задатчика 33. В результате на выходе тре25 тьего сумматора 34 формируется сигнал о скорректированном задании на массу последующей (i+1)-ой дозы кокса

*(+1) = d+(i)+as(i), (4)

ЗО поступающий в систему реализации заданий на массу доз кокса по каждой весовой воронке (не показано).

На первый информационный вход корректирующего регулятора 12 поступает сигнал 4W(i) с выхода первого блока

29 сравнения. В первом блоке 19 задержки этот сигнал задерживается на время = + 7 „ а9 ч. Задержанный сигнал dW(I.- . ) подается на вход второго ,1п нелинейного сглаживателя 16, используемого в данном случае для текущего усреднения данных об 4W(i-7„ )на интервале времени между соседними выпусками чугуна.

Работа нелинейного сглаживателя

16 описывается уравнениями (3) при следующих значениях настроечных параметров: a =e(, В = В,, i= ",. Коэффициент e(определяющий величину

50 HHTepBBJIB усреднения (1ли число последовательных измерений, для которых определяется среднее значение), находится по следующим соотношениям

:где

4Е; о(„ (1 е )

4t — средняя величина интервала времени между набором

2 4te . с= —, = — — > (5)

И +1 4с; где 5t — средняя величина интервала времени между соседними выпусками чугуна °

1468917 а (1)

R (1) см-S< В (1) (9) (6) Принимая 8t; < 110 0 ммиинн, dt 2 ч, определяют Nc = 12 и c

5 величине Д1<. Так, например, при диапазоне изменений 2_#_ 4 W 12/ и при

Ч < = 7 ., Hc = 57.. Величина времени задержки i = dt; "- 10 мин. Сигнал

8O(i- <,«) с выхода второго нелинейного сглаживателя 16 подается на информационный вход пятого ключа 13.

В момент завершения измерения переменных .химсостава чугуна на очередном 1-ом выпуске из системы контроля химсостава чугуна на второй информационный вход корректирующего регулятора 12 (на информационный вход шестого ключа 1ч) поступает сигнал об < измеренном значении Si(1) содержания 20 кремния в чугуне, а на управляющий вход корректирующего регулятора 12 подается сигнал I о завершении анализа очередной пробы чугуна. По этому сигналу замыкаются пятый 13 и шес- 25 той 1< ключи, пропуская соответственно сигнал DQ(1- i<,) на вход квадратора 17 и на второй вход третьего блока

1.8 умножения и сигнал Si(1)-на первый вход третьего блока 15 сравнения. 30

В этом блоке 15 сигнал Si(1) сравнивается с сигналом Si*(1)>, поступающим с выхода третьего задатчика

27. Полученный сигнал Е,(1) = Si(1)Si*(1) поступает на первый вход тре- 35 тьего блока 18 умножения, где умножается на сигнал ЬЯ(1- с„). На выходе квадратора 17 формируется сигнал

Я „(1) +д W(1- <,)), поступающий HR вход третьего нелинейного сглажива- 40 теля 20. На выходе третьего блока

18 умножения формируется сигнал д 5 (1) (<-« <(1 "<<) Es (1)) у по.ступаю щий на вход четвертого нелинейного сглаживателя 21.

Третий 20 и четвертый 21 нелинейные,сглаживатели предназначены для усреднения поступающих на них сигналов. Работа этих сглаживателей описывается:уравнениями (3) с настройками = Qp, В = В, = р для третьего нелйнейного сглаживателя

20 и с коэффициентами d = dp В = Врр, для четвертого нелинейного сглаживателя 21 ° Коэффициент dp, Определяющий величину интервала усреднения, принимается

2 24 «

< < р+1 г " с

При <,"9 ч, dt <. - 2 ч определяют

Np = 9,, р = 0,2. Коэффициенты Вр и

В выбираются с учетом максимальных абсолютных значений сигналов И4., E ., а также характера операций, выполняемых в блоках 17 и 18 и могут быть приняты, в частности В = 25,0 и

Врр = 2,5. Величина соответствует среднему интервалу времени между выпусками чугуна, <,Р = Л t = 2 ч.

На выходе третьего нелинейного сглаживателя 20 формируется сигнал оценки дисперсии измеренных значений влажности кокса .

НР

R jl) = S (1) e" 1 78„(1-f) (7)

P f=o поступающий на вход делителя 23 .

На выходе четвертого нелинейного сглаживателя 21 формируется сигнал оценки корреляционного момента измеренных значений влажности кокса и содержания кремния в чугуне поступающий на второй вход делителя

23.-.В результате деления на выходе делителя 23 формируется сигнал оценки коэффициента регрессии, отражающего степень зависимости ошибок регулирования содержания кремния в чугуне от колебаний влажности кокса

Абсолютная величина коэффициента а (1) тем. вьппе,.чем теснее линейная связь между К з;и ЛЧ и чем сильнее отличается пересчетный коэффициент

k используемый во втором блоке 3 1 умножения для расчета корректировок массы кокса, необходимых для компенсации hW от своего оптимального значения. В идеализированном случае, когда k близок к оптимальному значению, эффекты колебания влажности почти полностью компенсируются и связь между DW и Ез; практически отсутствует, т.е. а „ з; "-О. Если величина k превьппает оптимальное значение — это приводит к перерегулированию (т.е, избыточным изменением массы кокса в ответ на изменение влажности). В результате коэффициента а <.имеет положительный знак. Если величина k дК(1) = Ъ a„, (1), 15

k(1) = k(1-1)--Ëk(1) 9

14689 1 ниже оптимальной — это приводит к недокомпенсации изменений влажности и отрицательным значениям коэффициента а ;. Опираясь на эту взаимосвязь коэффициентов k и ащ ;, можно осуще5 ствлять уточнение коэффициента k pro величине коэффициента а ч ; .

Сигнал а,, с выхода блока 23 деления подается на вход масштабирующе-. го блока 26, используемого для пересчета а ; в соответствующие корректировки dk

kp где Ъ = — —— к к-з

k,, — коэффициент усиления модели канала регулирования

"изменение массы кокса— изменение содержания кремния в чугуне", — настроечный коэффициент, определяющий степень дове- 25 рия к оценкам а „

О -К <1.

Сигнал Ж(1) с выхода масштабирующего блока 26 подается на вход второго блока 25 сравнения, где вычитается из сигнала k(1-1) о величине коэффициента k уточненного после предшествующего (1-1)-го выпуска чугуна.

Сигнал k(1-1) поступает на второй вход второго блока 25 сравнения с

35 выхода запоминающего блока 22 через второй блок задержки, где:задерживается на время, равное среднему интервалу времени между соседниии выпусками чугуна. Сигнал о полученной разности поступает с выхода второго блока сравнения на информационный вход запоминающего блока 22, на управляющий вход которого подается сигнал I o завершении анализа очередной 1-ой пРобы чугуна. В соответствии с этим сигналом осуществляется запись и saпоминание до момента поступления сигнала l> о готовности анализа пробы чугуна, взятой на следующем (1+1}-ом выпуске чугуна, в блоке запоминания величины k(1). Этот коэффициент используется в течений последующего интервала времени dt во втором блоке

-3! умножения для расчета корруктиро о вок dG(i) = k(i) E<(i) . Здесь в качестве k(i) рассматривается запомненное в запоминающем блоке 22 значение

-(1) считываемое в каждый i-ый момент времени.

Применение устр йства способствует повышению качества регулирования теплового состояния доменной печи (показателем которого является, в частности, изменение содержания кремния в чугуне). Указанный эффект достигается благодаря введению в предлагаемое устройство второго блока умножения, третьего задатчика и корректирующего регулятора, что обеспечивает автоматическую подстройку коэффициента пересчета изменений влажности кокса в направленные на их компенсацию изменения массы кокса. Необходимость такой подстройки возникает, например, из-за дрейфа характеристик каналов преобразования измЕнений влажности и массы кокса в изменения содержания кремния в чугуне.

Формула изобретения

Устройство для коррекции массы кокса, содержащее первый и второй измерители влажности и первый и второй измерители массы кокса, переключатель, состоящий из первого, второго, третьего и четвертого ключей, информационные входы которых являются одноименными информационными входами переключателя, первого и второго

Сумматоров, выходы которых являются . соответственно первым и вторым выходами переключателя, последовательно соединенные первый задатчик, первый блок сравнения и первый блок умножения, последовательно соединенные первый нелинейный сглаживатель и третий сумматор, второй задатчик, причем управляющие входы первого и третьего ключей соединены между собой и подсоединены к первому управляющему входу переключателя, управляющие входы второго и четвертого ключей соединены между собой и подсоединены к второму управляющему входу переключателя, первый и второй входы первого сумматоРа соединены соответственно с выходами первого и второго ключей, первый и второй входы второго сумматора соединены соответственно с выходами третьего и четвертого ключей, первый, второй, третий,и четвертый

Составитель А.Абросимов

Редактор Н.Киштулинец Техред М.) оданич v Корректор C. Шекмар

Заказ 1317!25 Тираж 530 Подписное, ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Проивводственно-издательский коМбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101

14689 информационные входы. переключателя подсоединены к выходам .соответственно первого и второго измерителей влажности и первого и второго изме5 рителей массы кокса, первый выход переключателя .подсоединен к второму входу первого блока сравнения, второй выход переключателя подсоединен к второму входу первого блока умно- жения, выход второго задатчика подсоединен к второму входу третьего сумматора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности корректировок массы доз кокса, оно 15 дополнительно содержит второй блок умножения, третий задатчик и корректирующий регулятор, состоящий иэ последовательно соединенных первого блока задержки, второго нелинейного 2р сглаживателя, пятого ключа, квадратора, третьего нелинейного сглаживателя, блока деления, масштабирующего блока, второго блока сравнения, за,поминающего блока и второго блока за- 25 держки, подсоединенного выходом к второму входу блока сравнения, последовательно соединенных шестого ключа, третьего блока сравнения, третьего

17 12 блока умножения и четвертого нелинейного сглаживателя, подсоединенного выходом к второму входу блока деления, причем второй вход третьего блока умножения подсоединен к выходу пятого ключа, управляющие входы пятого и шестого ключей запоминающего бло,ка соединены между собой и подсоединены к управляющему входу корректирующего регулятора, вход первого блока задержки является первым информационным входом корректирующего регулятора и подсоединен к выходу первого блока сравнения, информационный вход шестого ключа является вторым информационным. входом корректирующего регулятора, второй вход третьего блока сравнения является третьим информационным входом корректирующего регулятора и подсоединен к выходу третьего задатчика, выход .запоминающего блока является выходом корректирующего регулятора и подсоединен к первому входу второго блока .умножения, второй вход которого подсоединен к выходу первого блока умножения, а выход подсоединен к входу первого нелинейного сглаживателя.