Способ управления аппаратом вакуумной сепарации губчатого титана

 

Использование: управление аппаратом вакуумной сепарации. Способ предусматривает измерение мощности, потребляемой каждой зоной нагрева аппарата, и поддержание температуры в указанных зонах нагрева в режиме двухпозиционного регулирования путем изменения подводимой мощности. Сущность: в способе управления проводят периодическое определение среднего за заданный интервал времени значения потребляемой мощности для каждой из зон нагрева и дополнительное квантование подводимой мощности в пределах цикла 0,1 - 30 с со скважностью, обратно пропорциональной величине среднего за заданный интервал времени значения потребляемой мощности. 1 ил.

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано в магниетермическом получении губчатого титана для управления процессом вакуумной сепарации. Целью изобретения является увеличение производительности аппарата сепарации за счет повышения температуры зон нагрева. На чертеже представлена установка, с помощью которой реализован предлагаемый способ управления процессом сепарации на промышленном аппарате. Установка состоит из аппарата сепарации 1, термопар 2, нагревателей 3, многоканального двухпозиционного регулятора 4, состоящего из коммутатора 5 с контактами 6, блока сравнения 7, блока уставок 8, блока памяти 9 с элементами памяти 10, блока пусковых устройств 11 с контакторами 12 и их исполнительными контактами 13. В состав установки входит также источник электропитания 14, приборы 15 для измерения потребляемой мощности, вычислительный блок 16 с исполнительными контактами 17. Перед началом процесса в вычислительный блок 16 вводят значение заданного цикла, в пределах которого квантуется подводимая мощность. В блоке 8 многоканального двухпозиционного регулятора 4 задают температурные установки для каждой зоны нагрева, равные 1030^oC. Контакты 17 вычислительного блока устанавливают в замкнутое состояние для разогрева блока реакционной массы до заданных установок. Работает установка следующим образом. Аппарат сепарации 1 устанавливают в электропечь, подают напряжение 380 В на нагреватели 3 и осуществляют разогрев аппарата до 1030^oC. По окончании стадии разогрева многоканальный двухпозиционный регулятор 4 поддерживает температуру стенки аппарата на уровне 1030·С включением и отключением нагревателей 3 при испарении из блока реакционной массы магния и хлористого магния. Мощность, потребляемая каждой зоной нагрева, измеряется приборами 15 и преобразуется в импульсные сигналы, которые поступают в вычислительный блок 16. В качестве приборов 15 используются трехфазные счетчики активной энергии с телеметрическим импульсным выходом типа СА34-И687. Для управления процессом используются средние значения потребляемой мощности, полученные на интервалах времени, равных одному часу. В момент опроса термопары 2 одновременно замыкаются контакты 6 коммутатора 5 и термоЭДС термопары 2 и напряжение уставки блока 8 подключаются к блоку сравнения 7, а выход блока сравнения 7 подключается к соответствующему элементу памяти 10. Если термоЭДС термопары 2 меньше напряжения уставки, то с выхода блока сравнения 7 на соответствующий элемент памяти 10 поступает команда на включение нагревателя 3 данной зоны. Команда запоминается элементом памяти (например, самоблокируется реле) на время обегания других термопар. С выхода элемента памяти 10 эта команда поступает в блок пусковых устройств 11 на соответствующую обмотку контактора 12 через исполнительные контакты 17, которые изменяют скважность подводимой мощности обратно пропорционально средней величине потребляемой мощности в пределах заданного цикла. Если термоЭДС термопары 2 больше напряжения уставки, то на вход элемента памяти 10 поступает команда на отключение нагревателя 3. Эта команда также запоминается элементом памяти (например, реле снимается с самоблокировки) на время обегания других термопар. При этом элемент памяти 10 отключает напряжение питания с обмотки контактора 12, и контакты 13 размыкают цепь питания соответствующего нагревателя 3, отключая его от источника электропитания 14. Контакты 17 вычислительного блока 16 не оказывают при этом влияние на режим работы нагревателя 3. Заданный цикл квантования подводимой мощности определялся экспериментально с таким расчетом, чтобы при включении и выключении нагревателей 3 в пределах этого цикла не наблюдалось колебаний температуры стенки аппарата. Это условие выполняется для всех эксплуатируемых в настоящее время аппаратов в диапазоне от 0,1 до 30 с. Значения цикла квантования подводимой мощности менее 0,1 с меньше допустимого времени срабатывания контакторов, следовательно, при таких значениях цикла контакторы не работают. При малых значениях цикла из указанного диапазона контакторы работают с высокой чистотой, что ведет к сокращению срока службы и преждевременному выходу их из строя. При значениях цикла, больших 30 с, наблюдаются колебания температуры стенки аппарата, что вносит дополнительную погрешность в схему регулирования температуры. Оптимальное значение заданного цикла квантования подводимой мощности определялось путем изменения соответствующих настроек вычислительного блока 16. Условие отсутствия колебаний температуры стенки в зонах нагрева аппарата при квантовании подводимой мощности в пределах заданного цикла контролировалось с помощью блока сравнения 7 многоканального двухпозиционного регулятора 4. Оптимальное значение заданного цикла, полученное при испытаниях, было выбрано равным 30 с. Описанный способ управления испытан на промышленных аппаратах сепарации с помощью УВМ М-6000. Среднее за интервал времени 1 ч значение потребляемой мощности изменялось для каждой зоны нагрева аппарата от 104 кВ в начале до 14 кВт в конце процесса сепарации, а подводимая мощность 130 кВт квантовалась в каждой зоне нагрева в пределах цикла 30 с со скважностью 1,1 в начале и 8,2 в конце процесса. Такое управление процессом позволило получить качество двухпозиционного регулирования температуры и снизить амплитуды положительных отклонений температуры в зонах нагрева с 26^oC в известном до 4^oС в предлагаемом способе управления. Это дало возможность повысить без ухудшения качества титановой губки температурные уставки многоканальному двухпозиционному регулятору с 1010^oС в известном до 1030^oС в предлагаемом способе. Повышение температуры зон нагрева, как показали опытно-промышленные испытания, ускорило отгонку летучих компонентов из реакционной массы, что дало возможность повысить производительность аппарата по сравнению с прототипом на 10 12% Кроме того, снизился расход электроэнергии на 1 т получаемой титановой губки на 100 120 кВт· ч. Ожидаемый эффект от внедрения предлагаемого способа состоит в повышении производительности аппарата за счет повышения температуры зон нагрева.

Формула изобретения

Способ управления аппаратом вакуумной сепарации губчатого титана, включающий измерение мощности, потребляемой каждой зоной нагрева аппарата, и поддержание температуры в указанных зонах нагрева двухпозиционным регулятором путем изменения подводимой мощности, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности аппарата, периодически определяют среднее за заданный интервал времени значение потребляемой мощности для каждой из зон нагрева и подводят напряжение в пределах цикла 0,1- 30,0 с импульсами со скважностью, обратно пропорциональной величине среднего за заданный интервал времени значения потребляемой мощности.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 10-2002

Извещение опубликовано: 10.04.2002        

---