Устройство управления загрузкой печи периодического действия

 

Сущность изобретения: загрузку печи исходным материалом осуществляют с помощью шиберов 5, которые занимают два положений -открытое или закрытое, Величина загрузки печи определяется длительностью открытого состояния шиберов 5. Положение шиберов 5 зависит от сигнала на выходе сумматора 11, на первый вход которого сигнал поступает с задатчиКа 12, а на второй -с интегратора 9. Интегратор 9, на вход которого поступает сигнал с коммутатора 7, имеет на выходе сигнал, пропорциональный суммарной величине фактически загружаемого материала в печь, 4 ил. Материал I/,. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 F 27 D 19/00 гОсУДАРстВЕннОе пАтентнОе

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

umepuax

ОО

0»

0» фь..

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4878620/02 (22) 29.10.90 (46) 07.01.93; Бюл, М 1 (71) Всесоюзный государственный институт научно-исследовательских и проектных работ огнеупорной промышленности (72) АД.Барабанов и В.В.Вознесенский (56) Технический отчет, Освоение программной системы управления плавкой брустового сырья в печи ОКБ — 955Н в ЦМП вЂ” 4, Отчет по НИР Треста "Энергочермет", Министерство черной металлургии СССР, М., 1984, арх. М 20949, с.4-5. (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЗАГРУЗКОЙ ПЕЧИ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ

„„5U„„1786364 А1 (57) Сущность изобретения: загрузку печи исходным материалом осуществляют с помощью шиберов 5, которые занимают два положений — открытое или закрытое, Величина загрузки печи определяется длительностью открытого состояния шиберов 5.

Положение шиберов 5 зависит от сигнала на выходе сумматора 11, на первый вход которого сигнал поступает с задатчика 12, а на второй — с интегратора 9. Интегратор . 9, на вход которого поступает сигнал с коммутатора 7, имеет на выходе сигнал, пропорциональный суммарной величине фактически загружаемого материала в печь, 4 ил, 1

1786364

25

40

Изобретение относится к металлургии, а именно к процессам обработки материалов в печах периодического действия, и более конкретно — к циклическому процессу управления загрузкой, например, руднотермической. электродуговой печи, предназначенной для плавки огнеупора.

Цель изобретения — повышение качества управления загрузкой, На фиг. 1 йриведена схема предлагае.мого устройства, реализуемая при загрузке электродуговой печи периодического действия; на фиг. 2 — схема регулятора; на фиг. 3 и 4 — кривые переходных процессов в устройстве управления, Схема (фиг.1) включает объект управления, состоящий из электрованны 1 печи, в которую через течки 2 периодически поступает загружаемый в печь материал, подвергаемый плавлению под действием. выделяемой электродами 3 мощности. Устройство управления включает исполнительный механизм 4, воздействующий на шиберы 5, расположенные на точках 2, регулятор 6, коммутатор 7, блок 8 управления, интегратор 9, индикатор 10 загрузки, сумматор 11, задатчик 12, пороговый элемент

13. П рог р ам мн ый регулятор 6 состоит (фиг,2) из таймеров 14 и 15, логического элемента 16 регулятора.

Устройство работает следующим образом., С помощью исполнительного механизма 4 и шиберов 5 осуществляется загрузка печи исходным материалом. Причем шиберы 5 могут занимать два положения либо полностью открытое, либо закрытое. Воздействие на шиберы осуществляется механизмом 4, получающим два дискретных управляющих сигнала, соответствующих значению 0 и 1. Значение "О" заставляет механизм 4 принять положение, соответствующее закрытию шиберов 5, а значение

"1" — полному открытию этих шиберов. Причем величина загрузки печи иэ течек 2 определяется длительностью открытого состояния шиберов 5, На задатчике 12 устанавливается значе. ние aj . При этом величина сигнала а1 соответствует предельно допустимому значению количества загружаемого в ванну печи материала.

Поступая на сумматор 11, сигнал а1 сравйивается с сигналом ат соответствую щим текущему значению величины загрузки печи материалом через точки-2. При этом выходной сигнал Ьг- сумматора 11 равен: а =,а — a>

Сигнал с2 с сумматора 11 поступает на элемент 13, который вырабатывает дискретный пороговый сигнал аз по следующей зависимости:

1 l1pMa2 > 0;

a3 =

О при а <0, Далее сигнал сз поступает на регулятор 6, формирующий релейный выходной сигнал а Так, регулятор при сц = О предотвращает автоматическую загрузку материала в печь либо при наличии в электрованне

1 поступившего материала, соответствующего предельно доспустимому значению (в этом случае аз = 1), либо когда отсутствует предельная загрузка печи (аз = О) и не про-шло необходимое время от окончания предыдущей загрузки. Автоматическая загрузка материала в печь осуществляется регулятором при ад = 1.

Сигнал aq с регулятора 6 поступает на коммутатор 7, который может иметь два фиксированных положения, Он может пропускать по выбору оператора или сигнал сц с выхода регулятора 6, или сигнал а5 с блока 8 управления. 8 условии, когда оператором переключен коммутатор на ручное управление, сигнал gs =а а когда на автоматическое -а6 = сй

Необходимость переключения устройства с автоматического управления на ручное может возникать, например, когда в процессе плавки изменился физико-химический состав подаваемого в печь материала и оператор может интенсифицировать процесс плавки при этих изменившихся условиях.

Сигнал а5 с блока 8 может принимать два дискретных значения а5 = 1 и аь = О.

При этом

1 при аз = О и при воздействии оператора на блок 8, as =

Оприаз =1, О при аз = О и при отсутствии воздействия оператора на блок 8.

Таким образом сигнал as =1 появляется только при воздействии (нажатии, например, кнопки) оператора на блок 8, вызванное необходимостью подачи материала в электрованну1, à ag = а =О возникает в условии, когда оператор исключает возможность автоматической подачи материала, Причем регулятор 6, вырабатывая сигнал а включает в себя два таймера 14 и 15 и логический элемент 16 (см.фиг.2). На таймер 14 поступает от коммутатора 7 дискрет1786364 ный сигнал ае заставляющий его вырабатывать сигнал аа по следующей зависимости:

1 при Q6 = 1 и Т1 > t1, Щ=

О в остальных случаях, где T> — минимальное время счета таймера

14 (устанавливается оператором) и определяет время открытия шиберов 5; т1 — текущее время счета таймера 14 от момента его запуска, определяемого появлением сигнала аа -1, Таким образом на выходе таймера 14 появляется управляющий сигнал ag = 1 только спустя промежуток времени Т1 после установления ав - 1. B противном случае сигнал ag - О..

На элементе 16 регулятора 6 осуществляется логическая операция "ИЛИ", т.е. операция суммирования двух дискретных сигналов по следующей зависимости:

1 при ав = 1, аз = О, 1 при ав - 0, аз = 1, ag

1 при Qg = 1, з = 1, 0 при Qe =0, аз = О.

Таймер 15, получая сигнал ag преобразует его в выходной сигнал регулятора:

1 при ag =О и T2 > t2, Щ

О в остальных случаях, где Tz — минимальное время счета таймера

15 (устанавливается оператором) и определяет время между открытием шиберов 5; сг — текущее время счета таймера 15 от момента его запуска, определяемого появлением сигнала ag = О.

Таким образом на выходе регулятора 6 появляется управляющий сигнал а = 1, обеспечивающий поступление материала через течки в электрованну 1, на время T> c периодом Tz при отсутствии предельной загрузки печи материалом и нахождении коммутатора 7 в автоматическом режиме (ав =ад).

Сигнал ав с выхода коммутатора 7 одновременно поступает как на вход исполнительного механизма 4 и регулятор 6, так и на вход интегратора 9. Исполнительный механизм 4, воздействуя на шибер 5, управляет подачей материала через точки 2 в электрованну 1. Получая сигнал ae - 1, механизм 4 устанавливает шиберы в положение, когда материал поступает в электропечь, а при аб = Π— предотвращает это поступление. Причем время открытия шиберов 5 пропорционально и величине поступившего в печь материала. Таким образом, частота и длительность сигнала а - 1 onределяет количество поступившего материала в печь.

Интегратор 9, получая импульсный сигнал аб (принимающий значения 0 и 1), пре5 образует его по следующей зависимости:

a7= Kjt а6 dt где К вЂ” постоянный коэффициент усиления интегратора 9 (определяется, исходя из ко"О личества материала, поступающего через шиберы 5 за единицу времени);

ta -время начала функционирования устройства управления, определяемое началом загрузки печи перед очередным

15 (началом) циклом плавки;

t — текущее время, Так, например, при подаче на вход интегратора сигнала czs = О, на его выходе сигнал ау не изменяется, а при йе = 1 выходной сигнал возрастает со скоростью, пропорциональной коэффициенту К усиления интегратора. Причем поскольку длительность сигнала ae = 1 определяет количество загружаемого материала, то сигнал а7 будет характеризовать суммарную величину загрузки материала в печь, которая фиксируетея индикатором 10, отградуированным, например, в массе (тоннах) поступившего материала. Перед началом каждого цикла плавки в печи, либо перед первой плавкой, значение выходного сигнала интегратора 9 обнуляется, поскольку начало интегрирования им сигнала

З5 6 определяется моментом времени tg А само начало работы устройства управления осущестествляет при нахождении коммутатора 7 в положении ручного управления nóтем воздействия оператора (например, 40 нажатием кнопки) на блок 8 (в этом случае аб - 1) и дальнейшим его переключением в режим автоматического управления.

Таким образом, устройство осуществляет управление подачей материала, индика45 цию количества загруженного материала и ограничение подачи материала при дбстижении заданной предельно допустимой величины загрузки электрованны печи периодического действия.

Предложенное устройство было смонтировано на микроконтролере "Ремиконт

P-110". При этом в качестве математической модели использовались следующие зависимости; т 1

55 а,. =), Qedt; ау =0,43; comdt;

az = йу - а1, аз = $0 npv ag О (1 приа2 )0; а9 = аз + аа, а8= J1 при а =1 и Т1> t1

10 в остальных случаях

1786364 сц =1 приар=О и Тг >tz

0 в остальных случаях, 0 при аз= 0 и приотсутствии воздействия ператора на блок 8, а5 1 при воздействии оператора 5 на блок 8, 0 при аз - 1.

«г6 =д при ручном режиме коммутатора 7; а6 =сц при автоматическом режиме 10 коммутатора 7, где 6 — расход материала, загружаемого в печь периодического действия.

Коэффициент К усиления интегратора 9 принимался равным 0,4 кг/с, исходя из того, 15 что через открытые шиберы 5 в печь поступает материал с расходом в 0,4 кг/с.

Т1 =4с;

Тг=бс.

Результаты функционирования модели- 20 руемого устройства представлены на фиг. 3 и фиг. 4, Так, на фиг. 3 представлены кривые изменения сигналов устройства и расхода

GM материала в условии его функционирования в автоматическом режиме а6 =а а на 25 фиг. 4 — при автоматическом режиме до-момента tn, когда а6 = а4 а далее в ручном режиме,. когда сигнал с коммутатора

Qs =

Как видно из приведенных графиков, регулятор 6 выдает (фиг,3а) серию импульсов со скважностью 0,4 (отношение T)/T> +

Тг), направленных на подачу материала до тех пор, пока значение сигнала а с сумма-. тора 11 не примет положительное значение (фиг.3 r). При этом сигнал с порогового элемента 13 принимает значение йз = 1 (фиг. 3 д), интегратор 9 прекращает увеличение сигнала ау (фиг. 3 в), соответствующее суммарному расходу Ом загруженного материала.

40 (фиг, 3 б), определенное установленным на задатчике 12 значением а1

В момент времени t> (фиг.4), когда появилась необходимость вмешаться операто- 45 ру в процесс автоматической загрузки, устанавливают as = са При этом импульсный сигнал а с регулятор 6 не влияет на подачу материала в электрованну; Оператор, воздействуя на блок 8 управления, устанавливает сигнал а5- 1 (фиг. 4 д), заставляя механизм 4 подавать материал в печь (фиг. 4б). Интегратор 9 при появлении

as = 1 продолжает увеличивать выходной сигнал ау (фиг. 4 в), фиксируемый индикатором 10, указывающим величину загрузки печи. Оператор может осуществлять переключение режимов работы (с ручного режима на автоматическое и обратно) в любое время, например, в начальный период плавок.

Результат моделирования показывает, что программный регулятиор позволяет исключить загрузку печи выше заданной предельно допустимой величины, устройство позволяет исключать и загрузку оператором печи выше допустимого значения, фиксировать значение загрузки, при этом осуществлять переход от автоматического управления на управление процесса оператором.

Формула. изобретения

Устройство управления загрузкой печи периодического действия, содержащее регулятор, коммутатор, первый вход которого соединен с выходом блока управления, сумматор, первый вход которого соединен с задатчиком, исполнительный механизм на линии загрузки печи материалом, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества управления загрузкой, оно снабжено интегратором, пороговым элементом, индикатором загрузки, причем выход коммутатора соединен с исполнительным механизмом, первым входом регулятора, а через интегратор — с вторым входом сумматора и индикатором загрузки, выход сумматора через пороговый элемент соединен с вторым входом регулятора и входом блока управления, выход которого соединен с вторым входом коммутатора, 1786364

Г

630щэле- L (3

1786364

Составитель И.Попов

Техред М.Моргентал Корректор А.Мотыль

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 242 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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